建材与水利工程施工：定向爆破方法的施工优势

2023-11-07 理论教育版权反馈

【摘要】：在一定条件下，采用定向爆破方法修建上述建筑物，较之用常规方法可缩短施工工期，节约劳力和资金。定向爆破筑坝的药包布置可以采用一岸布药或两岸布药。定向爆破筑坝药包布置应在保证安全的前提下，尽量提高抛掷上坝方量，减少人工加高培厚及善后处理工作量。

1.定向爆破的含义

定向爆破是一种加强抛掷爆破技术，它利用炸药爆炸能量的作用，在一定的条件下，可将一定数量的土岩经破碎后，按预定的方向，抛掷到预定地点，形成具有一定质量和形状的建筑物或开挖成一定断面的渠道的目的。

2.定向爆破原理

假若在无限介质中有两个空穴。A 装有球形药包，B 为空孔。药孔A爆炸后，由于空孔B 表面没有阻力，介质流将向B 孔集中，犹如空孔成了吸引介质流的中心。若将药包视为正极，空孔视为负极，两者相当于静电学中的电偶，故称爆炸偶极子，如图5-12 所示。实际工程中，药包与临空面的关系，相当于爆炸偶极子。设临空面的曲率半径为R，药包中心到临空面任意点的距离为R0，其最短距离为最小抵抗线长度W。当进行抛掷爆破时，介质从爆破漏斗中抛出，其抛掷速度V，由爆破流体力学推求可得如下关系式：

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图5-12　爆炸偶极子作用示意图

A—药包（＋C实际药包）；
B—空孔（－C虚拟药包）

漏斗内介质获得的抛掷动能EK 可表达为：

(www.chuimin.cn)

实验和理论均证明，抛掷速度与介质质点距药包中心R 的三次方成反比，该质点获得的抛掷动能EK 与R 的六次方成反比。同时还说明临空面对抛掷速度的影响，临空面越向内弯曲，即R0 越小，则V 越大，EK 更大，抛掷越集中，表现了临空面的聚能作用。介质流主要沿药包中心至临空面的最短距离，即沿最小抵抗线W 方向抛射是其必然结果。根据这一定向原理，可以利用天然地形布置药包，或利用辅助药包创造人工临空面，满足工程定向抛掷的要求。在水利水电建设中，可以用定向爆破技术修筑土石坝、围堰、截流戗堤以及开挖渠道、溢洪道等。在一定条件下，采用定向爆破方法修建上述建筑物，较之用常规方法可缩短施工工期，节约劳力和资金。

3.定向爆破筑坝

定向爆破主要是使抛掷爆破最小抵抗线方向符合预定的抛掷方向，并且在最小抵抗线方向事先造成定向坑，利用空穴聚能效应，集中抛掷，这是保证定向的主要手段。造成定向坑的方法，在大多数情况下，都是利用辅助药包，让它在主药包起爆前先爆，形成一个起走向坑作用的爆破漏斗。如果地形有天然的凹面可以利用，也可不用辅助药包。

（1）定向爆破筑坝的基本要求，是利用陡峻的岸坡布药，定向抛掷岩石至预定位置，拦断河道，然后通过人工修整达到坝的设计轮廓。定向爆破筑坝，地形上要求河谷狭窄、岸坡陡峻（通常在40°以上）；地质上要求爆区岩性均匀、强度高、风化弱、构造简单、覆盖层薄、地下水位低、渗水量小；泄水和导流建筑物的进出口应在堆积范围以外并满足防止爆震的安全要求；施工上要求爆前完成导流建筑物、布药岸的交通道路、导洞药室的施工及引爆系统的铺设等。

（2）定向爆破筑坝的药包布置可以采用一岸布药或两岸布药。当河谷对称，两岸地形、地质、施工条件较好，则应采用双岸爆破，有利于缩短抛距，节约炸药，增加爆堆方量，减少人工加高工程量。当两岸不具备以上条件，或河谷特窄，一岸山体雄厚，爆落方量已能满足需要，则一岸爆破也是可行的。如图5-13 所示。定向爆破筑坝药包布置应在保证安全的前提下，尽量提高抛掷上坝方量，减少人工加高培厚及善后处理工作量。从维护工程安全出发，要求药包位于正常水位以上，且大于垂直破坏半径。药包与坝肩的水平距离应大于水平破坏半径。药包布置应充分利用天然凹岸，在同一高程按坝轴线对称布置单排药包。若河段平直，则宜布置双排药包，利用前排的辅助药包创造人工临空面，利用后排的主药包保证上坝堆积方量。

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图5-13　定向爆破筑坝药包布置图

（a）单岸爆破；（b）双岸爆破
1—药包；2—爆破漏斗；3—爆堆顶部轮廓线；4—鞍点；5—坝顶高程；6—导流隧洞

建材与水利工程施工：定向爆破方法的施工优势

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