拆除爆破第六章水壓爆破第六章水壓爆破第一節(jié)水壓爆破原理第二節(jié)水壓爆破藥量計算第三節(jié)藥包布置第四節(jié)水壓爆破飛石距離和爆破地震強度估計第五節(jié)水壓爆破設(shè)計與施工第六節(jié)工程實例(6)－水壓爆破拆除密閉圓形水池第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第八節(jié)工程實例(7)－水壓爆破拆除油罐壁板第九節(jié)水壓爆破拆除容器型高聳建(構(gòu))筑物第十節(jié)工程實例(8)－水壓爆破拆除水塔第十一節(jié)炮孔水壓爆破第十二節(jié)工程實例(9)炮孔水壓爆破拆除混凝土第一節(jié)水壓爆破原理

水壓爆破是將藥包置于受約束的有限水域內(nèi)，當炸藥爆炸時，利用水的傳能作用，將壓力均勻地作用于介質(zhì)上，使介質(zhì)得到破碎的一種爆破技術(shù)。如圖6-1所示典型的水壓爆破拆除容器型構(gòu)筑物示意圖.圖6-1典型的水壓爆破拆除容器型構(gòu)筑物示意圖第一節(jié)水壓爆破原理一、水中沖擊波參數(shù)

根據(jù)對炸藥在水中爆炸產(chǎn)生的水中沖擊波壓力的測量，得到水中沖擊波的參數(shù)可由以下經(jīng)驗公式計算。第一節(jié)水壓爆破原理式中：P——沖擊波瞬時壓力，MPa；

Pm——沖擊波峰值壓力，MPa；

I——沖擊波作用于單位面積上的沖量，kN·s/m2；

Q——藥包重量，kg；R——波陣面到藥包中心的距離，m；E——通過垂直于波速方向單位面積上的能量，(kJ/m2)；

——時間常數(shù)，

=I/Pm。常數(shù)A、B、C、F、G、

是由實驗測定，不同的炸藥，取值不一樣。第一節(jié)水壓爆破原理表6-1梯恩梯和特屈兒炸藥的A、B、C、F、G、

值

炸藥ABCFG

備注梯恩梯5370.05880.84210.892.051.13工程單位52.65.76682.580.892.051.13國際單位特屈兒5220.0641.04830.982.101.15工程單位51.196.276102.800.982.101.15國際單位第一節(jié)炸藥和爆炸的基本理論二、水的傳能作用在水壓爆破中，水作為炸藥與構(gòu)件（介質(zhì)）之間的媒介，主要起到一個傳遞能量的作用。即炸藥爆炸將能量傳遞給水，水再把能量均勻地作用于介質(zhì)上。水的一個重要特性是可壓縮性很小。當壓力增加到100MPa時，水的密度僅增加5%左右，因而炸藥爆炸后在水中激起的沖擊波比在空氣中要強得多。將TNT的常數(shù)代入式（6-4）中有：

式6-4

第一節(jié)水壓爆破原理第一節(jié)炸藥和爆炸的基本理論式中，若藥量Q不變，水中沖擊波波陣面單位面積上的能量只與R有關(guān)，即E

(1/R)2.05

(1/R)2，也就是說，沖擊波單位面積上的能量除因波陣面面積加大而相應(yīng)減少外，很少有能量損失。將水中沖擊波的壓力Pm與空氣沖擊波超壓

pm作個比較，密度為1.6g/cm3的TNT球形藥包在空中爆炸時的沖擊波壓力峰值超壓為：第一節(jié)水壓爆破原理第一節(jié)炸藥和爆炸的基本理論

式中：

pm——空氣沖擊波波陣面超壓，×105Pa?？梢杂嬎愠鐾瑯拥目諝鉀_擊波的超壓和水中沖擊波的壓力峰值如表6-2所示。表6-2水中沖擊波壓力峰值與空氣沖擊波的超壓的比較

第一節(jié)水壓爆破原理

r123空氣

pm(MPa)1.030.1930.012水Pm(MPa)50.9923.983.86第一節(jié)炸藥和爆炸的基本理論可以看出，Pm>>

pm。所以說，水是一種很好的傳能介質(zhì)，是空氣或其他介質(zhì)無法比擬的。水的這種傳能作用最早用于爆炸成型。通過水壓作用，將金屬板坯沖壓成所需要的形狀。一些大形構(gòu)件（如油罐的封頭）最適合用爆炸成型的方法來形成。爆炸成型方法可以節(jié)省設(shè)備，使工藝變得簡單。后來由此發(fā)展到用水壓爆破技術(shù)來拆除容器形構(gòu)筑物。第一節(jié)水壓爆破原理第一節(jié)炸藥和爆炸的基本理論三、水的緩沖作用

當炸藥與介質(zhì)直接接觸爆炸時，炸藥爆炸后在高溫高壓作用下，介質(zhì)產(chǎn)生塑性流動和過粉碎，消耗大量的能量。這部分介質(zhì)破碎所需要的能量屬于無用功。而水壓爆破靠水的傳能作用，水中沖擊波均勻地作用于介質(zhì)，介質(zhì)只發(fā)生破裂，而不產(chǎn)生塑性流動和過粉碎，從而提高了能量的利用率。另一方面，由于水的密度遠遠大于空氣的密度，因而炸藥在水中爆炸后氣體的膨脹速度比空氣中要小得多。例如，空氣沖擊波波陣面超壓為9.8×105MPa時，波陣面空氣質(zhì)點的速度為772m/s，而當水中沖擊波波陣面壓力為9.8×105MPa時，波陣面水質(zhì)點的速度僅為67m/s。由于水的滲流速度低，同時又阻礙了爆轟氣體的滲流，因此可以降低噪音，抑制飛石的產(chǎn)生，起到緩沖作用。第一節(jié)水壓爆破原理第二節(jié)起爆藥與猛炸藥

四、“水楔”作用

水壓爆破時，沖擊波作用于介質(zhì)后首先在介質(zhì)上產(chǎn)生裂縫，水和爆轟氣體（炮眼水壓爆破時有爆轟氣體）滲流到裂縫中，使裂縫得以擴展和延伸，這種作用可以認為是“水楔”的劈裂作用。根據(jù)巖石爆破機理，當爆轟氣體滲流到裂縫中，對裂縫有擴展和延伸作用，這種作用稱為“氣楔”。由于水攜帶的能量遠遠高于氣體攜帶的能量，因此，“水楔”的劈裂作用要大于“氣楔”的劈裂作用。第一節(jié)水壓爆破原理第二節(jié)起爆藥與猛炸藥

五、炮孔水壓爆破中水的等效藥柱作用

炸藥在有水炮孔中爆炸時，沖擊波沿炮孔軸線方向迅速傳播并作用于孔壁，產(chǎn)生反射波。沖擊波經(jīng)孔壁多次反射后，沿炮孔軸線方向傳播的沖擊波壓力和所攜帶的能量的衰減速度大大降低，波形拉寬，作用時間延長。當炮孔堵塞時，作用時間更長。這時可認為水的壓力為準靜態(tài)壓力，各方面壓力相等。沿炮孔軸線作用孔壁的水壓力是均勻的，相當于等效藥柱的作用。第一節(jié)水壓爆破原理第二節(jié)水壓爆破藥量計算

藥量計算是水壓爆破設(shè)計的核心內(nèi)容，是關(guān)系到水壓爆破成敗的關(guān)鍵。許多爆破工作者以從理論及工程實踐出發(fā)，提出了一些更為準確的藥量計算公式。下面介紹一些常用的水壓爆破藥量計算公式。

一、考慮注水體積的藥量計算公式

Q=Ka

V2/3

（單個藥包）或（多個藥包）式中：Q——總裝藥量，kg，V——注水體積，m3；σ——構(gòu)筑物材料的抗拉強度，MPa；δ——容器形構(gòu)筑物壁厚，m；Ka-——裝藥系數(shù)，單個藥包，取Ka-=0.0098，多藥包，取Ka-=0.0078。

第二節(jié)起爆藥與猛炸藥

二、考慮結(jié)構(gòu)物形狀尺寸的藥量計算公式

對于截面為圓形或正方形的筒形構(gòu)筑物，按下式計算，

Q=KbKc

B2

對于截面為圓形或矩形的長筒形構(gòu)筑物，藥量按下式計算：第二節(jié)水壓爆破藥量計算第二節(jié)起爆藥與猛炸藥

第二節(jié)水壓爆破藥量計算式中：B——構(gòu)筑物的內(nèi)徑或短邊長，m；L——長筒形構(gòu)筑物的全高，m；Kb——與構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)和爆破方式有關(guān)的系數(shù)，對于敞口式結(jié)構(gòu)，取Kb=0.9~1.2，封口式結(jié)構(gòu)，取Kb=0.7~1.0；

Kc——與構(gòu)筑物材料有關(guān)的系數(shù)，磚和混凝土材料，取Kc=0.1~0.4，鋼筋混凝土材料，取Kc=0.5~1.0；

Kd——結(jié)構(gòu)調(diào)整系數(shù)，對于矩形截面，取Kd=0.85~1.0，圓形和正方形截面，取Kd=1.0。

第二節(jié)起爆藥與猛炸藥

三、考慮構(gòu)筑物截面面積的藥量計算公式

對于大截面的構(gòu)筑物，藥量按下式計算，

Q=KcKeS式中：S——通過藥包中心的構(gòu)筑物壁體的截面積，m2；

Kc——與構(gòu)筑物材料有關(guān)的系數(shù)，混凝土材料，取Kc=0.2～0.25，鋼筋混凝土材料，Kc=0.3～0.35，磚材料，

Kc=0.18～0.24；Ke——炸藥換算系數(shù)，黑梯炸藥，取Ke=1.0，2號巖石炸藥，

Ke=1.10，銨油炸藥，Ke=1.15。第二節(jié)水壓爆破藥量計算第二節(jié)水壓爆破藥量計算對于小截面的構(gòu)筑物（如管子），藥量按下式計算，Q=CπDt式中：D——管子的外徑，m；t——管壁厚度，m；C——裝藥系數(shù)，g/cm2，敞口式爆破，取C=0.04~0.05g/cm2，封口式爆破，取C=0.022~0.03k/cm2

第三節(jié)炸藥的起爆四、沖量準則公式

將水壓爆破產(chǎn)生的水中沖擊波看成是沖量作用的結(jié)果，認為在沖量I作用下產(chǎn)生的位移與等效靜荷載作用下產(chǎn)生的位移是一樣的。根據(jù)這一原理導出下面的藥量計算公式。對于薄壁圓筒：

式中：

——結(jié)構(gòu)壁厚，m；

R——藥包中心到容器壁面的距離，m；

Rl——構(gòu)件材料的單向抗拉強度，MPa；

Cp——彈性縱波在混凝土中傳播的速度，m/s；第二節(jié)水壓爆破藥量計算第三節(jié)炸藥的起爆

KD——動力強度系數(shù)，混凝土取1.40，3#鋼筋取1.35，5#鋼筋取1.25，16錳鋼取1.20，25錳鋼取1.13；

KB——破壞程度系數(shù)，根據(jù)試驗資料及模擬實驗，將破壞程度分為三個等級：表層混凝土出現(xiàn)裂縫、剝落，KB=10~11；結(jié)構(gòu)局部破壞，KB=20~22；結(jié)構(gòu)完全破壞，KB=40~44。

第二節(jié)水壓爆破藥量計算第三節(jié)炸藥的起爆對于厚壁圓筒，引入修正系數(shù)K2，有：式中：K2——與構(gòu)筑物內(nèi)半徑R和壁厚δ的比值有關(guān)的堅固性系數(shù)，可從圖6-2中查得。圖6-2構(gòu)筑物堅固性系數(shù)第二節(jié)水壓爆破藥量計算第三節(jié)炸藥的起爆圖6-2中K2與δ/R的關(guān)系為線性關(guān)系，可以按以下線性公式計算：K2=0.69(δ/R)+0.95當容器為矩形結(jié)構(gòu)時，經(jīng)過推導，得到以下藥量計算公式：式中：b—矩形容器單位寬度，取1m；

Kl—矩形容器的彎矩系數(shù)，與容器的寬長比b/l有關(guān)，由表6-3查得；

—矩形容器的頻率系數(shù)，與容器的寬長比b/l有關(guān)，由表6-3查得；R—矩形容器短邊長度的一半（內(nèi)側(cè)），m。

第二節(jié)水壓爆破藥量計算第三節(jié)炸藥的起爆表6-3矩形容器彎矩系數(shù)和頻率系數(shù)

第二節(jié)水壓爆破藥量計算b/L0.30.40.50.60.70.80.91.01.1Kl0.06580.06330.06250.06330.06580.070.07580.08330.0925Ω16.415.9515.214.413.3512.1811.19.858.75b/L1.21.31.41.51.61.71.81.92.0Kl0.10330.11580.13000.14580.16330.18250.20330.22580.2500Ω7.87.06.255.354.63.72.92.21.4第三節(jié)炸藥的起爆

以上藥量計算公式是假定爆破體的材質(zhì)為混凝土推導出的。對于材質(zhì)為鋼筋混凝土的構(gòu)件，可將鋼筋換算成混凝土，折算成等效厚度

*：令Rla

=Rla

+RgAg，有：式中：Ag——鋼筋截面面積，cm2；

Rg——鋼筋的靜屈服強度，MPa，3#鋼筋380，5#鋼筋340，16錳鋼380，25錳鋼420；

a——鋼筋間距，cm。第二節(jié)水壓爆破藥量計算第四節(jié)炸藥的感度五、簡化的沖量準則公式

對厚壁圓筒公式進行簡化，令：并將指數(shù)取小數(shù)點后一位，則有：式中：K——與結(jié)構(gòu)物材質(zhì)、強度、破碎程度、碎塊飛擲距離等有關(guān)的系數(shù)，按下面的原則來選?。海?）一般混凝土或磚石結(jié)構(gòu)，視要求破碎程度取K=1～3；第二節(jié)水壓爆破藥量計算第四節(jié)炸藥的感度

（2）鋼筋混凝土，視要求的破碎程度和碎塊飛擲距離選取，混凝土局部破裂，未脫離鋼筋，基本無飛石，K=2~3，混凝土破碎，部分脫離鋼筋，碎塊飛擲20m以內(nèi)，K=4~5，混凝土炸飛，主筋炸斷，碎塊飛擲距離20~40m，K=6~7。K2——同上，當薄壁時（

/R≤0.1）,K2=1。第二節(jié)水壓爆破藥量計算第四節(jié)炸藥的感度

對于非圓筒形構(gòu)筑物（矩形），我們給出等效內(nèi)徑和厚度的概念，令：式中，——分別是等效內(nèi)徑和等效壁厚，m；

SR——通過藥包中心結(jié)構(gòu)物內(nèi)空間的水平截面積，m2；

S

——通過藥包中心結(jié)構(gòu)物壁體的水平截面積，m2。

第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論將，分別代入圓筒形構(gòu)筑物藥量計算公式就變成了非圓筒形構(gòu)筑物水壓爆破藥量計算公式：符號意義同前。第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論六、能量準則公式

根據(jù)能量準則原理，結(jié)合量綱分析，得到下面的水壓爆破藥量計算公式：

R/δ≤5

R/δ＞5

R/δ＞10式中：Q、R、

——意義同前。

第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論

Kp——系數(shù)，對素混凝土，取Kp=2~3，鋼筋混凝土，取Kp=4~11。亦可按下式計算：（素混凝土）

或：（鋼筋混凝土）

第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論Ke——系數(shù)，按下式計算：

T——混凝土極限抗拉強度，Pa；

K——鋼筋的屈服極限，Pa；

K——鋼筋的拉伸塑性變形，據(jù)涵管試驗，取

K=0.05時，混凝土可完全與鋼筋脫離或飛散；

——鋼筋混凝土的配筋率，指縱向受力鋼筋截面積占截面有效面積的百分比；

p——混凝土密度，kg/m3；

Cp——混凝土的縱波速度，m/s；第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論

g(N)——裂隙條數(shù)N的函數(shù)，反映破碎程度，鋼筋混凝土可取g(N)=1；

B——系數(shù)，TNT炸藥B=5766；

，R——同前，若非圓筒形構(gòu)筑物，用折合壁厚和折合內(nèi)徑；G(H/R)——與H/R有關(guān)的系數(shù)。H為藥包中心到結(jié)構(gòu)物頂或水面的距離。容器有開口和封口兩種情形。根據(jù)虛源的沖量（能量）疊加原理計算。

(開口時)或（閉口時）第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論式中按以下公式計算：當R/δ＜5時，按沖量積分系數(shù)計算：當R/δ≥5時，按能量積分系數(shù)計算：還可以由表6-4查得第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論表6-4沖量積分系數(shù)表

第二節(jié)水壓爆破藥量計算H/R00.3250.5090.7261.001.1741.3861.6522.002.6263.702G*I（H/R）1.00.950.8930.8130.71330.6560.59350.52670.4560.3640.2679第五節(jié)炸藥的爆轟理論七、體積公式

體積公式的基本依據(jù)是認為構(gòu)筑物壁體單位體積破碎所需要的能量是一定的。即：K=E/V=常數(shù)。由式（6-5）知道，水中沖擊波在傳播過程中的能量損失很小，對于TNT炸藥，距離爆心R處沖擊波波陣面的總能量為：沖擊波波陣面表面的能量損失只與R0.05成正比，暫且忽略不計?？梢哉J為波陣面上的總能量E與藥量Q成正比，E∝Q，那么就有K=Q/V=常數(shù)。第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論

考慮到對于開口形容器，向水表面入射的沖擊波能量的損失，體積公式可以寫成以下形式：Q=KEKV

（6-34）式中：K——單位體積容器形構(gòu)筑物壁體破碎所需要的藥量，kg/m3；KE——能量利用系數(shù)；V——容器形構(gòu)筑物壁體的體積，m3。能量利用系數(shù)按下面方法計算。如圖6-3所示，對于圓筒形構(gòu)筑物，設(shè)波陣面距爆心的距離為R，則波陣面上BC段和EF段上的能量損失了，損失能量占總能量的比例按BC段和AC段球冠表面積占波陣面總表面積之比來計算。

第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論圖6-3能量利用率與能量利用系數(shù)計算示意圖

第二節(jié)水壓爆破藥量計算第五節(jié)炸藥的爆轟理論一、藥包數(shù)量

在水壓爆破中，藥包數(shù)量，主要取決于構(gòu)筑物的幾何形狀和對爆破的要求根據(jù)經(jīng)驗，一般按下面的原則來確定。（1）對于高度與直徑大體相等（H/R=2）的圓筒形或長、寬、高三向尺寸相近的矩形構(gòu)筑物，各方面的壁厚及材質(zhì)相同，各方面破碎程度要求相同時，一般采用單個中心藥包。（2）當構(gòu)筑物高度很大（H/R>3）時，可沿長軸中心線布置雙層或多層群藥包。（3）當構(gòu)筑物高度很?。℉/R<1~1.5）時，為防止能量過多地從開口處釋放掉，可布置單層群藥包。第三節(jié)藥包布置第五節(jié)炸藥的爆轟理論（4）當某一方向的尺寸很大或很小時，參照以上兩點布置藥包。（5）對于其他特殊形狀的構(gòu)筑物，根據(jù)具體情況進行布置。可布置若干個主藥包和輔助藥包，主藥包控制主體結(jié)構(gòu)的拆除，輔助藥包承擔對特殊結(jié)構(gòu)的破壞。第二節(jié)水壓爆破藥量計算第三節(jié)藥包布置第五節(jié)炸藥的爆轟理論圖6-4所示藥包布置示意圖

第二節(jié)水壓爆破藥量計算第三節(jié)藥包布置第五節(jié)炸藥的爆轟理論二、藥包位置

藥包的位置也主要取決于構(gòu)筑物的形狀和爆破要求，同時與藥包數(shù)量也有關(guān)。（1）三向尺寸大體相等的構(gòu)筑物，設(shè)一個中心藥包時，沿軸線布置在容器高度的1/3~1/2處，即在中心偏下的位置。（2）單層群藥包，裝藥高度位于容器高度的1/3~1/2處。每個藥包的中心到容器壁面的距離應(yīng)略小于藥包中心到水面的距離（R<H），但不能太小。藥包間距a≤(1.3~1.4)R。（3）多層藥包時，最上層的藥包到水面的距離大于藥包中心到壁面的距離（h上>R），最下一層藥包到底板的距離小于藥包中心到壁面的距離（h下<R），但層間距不能過大。

第三節(jié)藥包布置第五節(jié)炸藥的爆轟理論

（4）當構(gòu)筑物的壁厚不等或材料性質(zhì)不同時，不宜將藥包置于構(gòu)筑物的幾何中心位置，這時可采用偏心藥包或不等量群藥包。圖6-5偏心藥包或不等量群藥包示意圖a偏心藥包b不等量藥包

第三節(jié)藥包布置第四節(jié)水壓爆破飛石和爆破地震安全距離估算一、飛石距離估算

水壓爆破時，假設(shè)（1）施加于壁體單位面積上的能量等于水中爆炸沖擊波的能量密度；（2）混凝土的破壞消耗的能量較少，可以忽略不計，因此壁體的能量主要消耗于鋼筋的拉伸塑性變形能Wp及碎塊的飛散動能。可以推導出水壓爆破飛石距離的估算公式：第五節(jié)炸藥的爆轟理論第四節(jié)水壓爆破飛石和爆破地震安全距離估算式中：Sf——飛石距離，m；

vf——飛石的初始速度，m/s；h——碎塊飛散落差，m；g——重力加速度；ξ1——沖擊波能量占炸藥總能量的百分比，；U——單位質(zhì)量炸藥的總能量，J/kg，對于TNT炸藥，U=4.222×106J/kg；C——能量系數(shù)，對于TNT炸藥，C=82.58×103。R——壁面到藥包中心的距離，m；第五節(jié)炸藥的爆轟理論第四節(jié)水壓爆破飛石和爆破地震安全距離估算

ρp——壁體材料密度，kg/m2；δ*——計算壁厚，；

Wp——消耗于單位質(zhì)量壁體內(nèi)鋼筋拉伸塑性變形能，J/kg，對于素混凝土結(jié)構(gòu)，認為Wp=0；μ——鋼筋混凝土的配筋率；

σK——鋼筋的屈服極限，Pa；

εK——鋼筋的塑性變形，可取εK

=0.05。在設(shè)計時，為保證安全，在計算Sf的基礎(chǔ)上，應(yīng)再乘上一個大于2的系數(shù)。

第五節(jié)炸藥的爆轟理論影響有效反應(yīng)區(qū)比例大小的有兩個方面。一是側(cè)向擴散的影響，二是化學反應(yīng)速的影響。所以說，擴散時間越大越好，而反應(yīng)時間越小越好。明白了這個道理，我們就可以解釋哪些因素影響穩(wěn)定爆轟。第四節(jié)水壓爆破飛石和爆破地震安全距離估算第五節(jié)炸藥的爆轟理論二、地震強度估算

水壓爆破地面介質(zhì)質(zhì)點垂直振動速度可以按以下式估算：式中：v⊥——地面質(zhì)點垂直震動速度，cm/s；K——速度系數(shù)，巖石地基K=6.55，土壤地基取K=8.73；R——爆破中心至計算點的距離，m；I——水壓爆破對地面的總沖量，kN·m；B——沖量系數(shù)，對TNT炸藥，B=5.766；第四節(jié)水壓爆破飛石和爆破地震安全距離估算第五節(jié)炸藥的爆轟理論Q——總裝藥量，kg；F——與炸藥有關(guān)的指數(shù)，TNT炸藥，F(xiàn)=0.89；h——藥包中心至爆破體底板的垂直距離（即藥包高度），m。水壓爆破地面介質(zhì)質(zhì)點振動速度還應(yīng)根據(jù)第7章公式（7-4）計算，二者取大值。第四節(jié)水壓爆破飛石和爆破地震安全距離估算第五節(jié)炸藥的爆轟理論一、對爆區(qū)環(huán)境和爆破體情況進行詳細調(diào)查

在設(shè)計與施工以前，首先要對爆區(qū)環(huán)境和爆破體情況等進行詳細調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容包括爆區(qū)內(nèi)及附近有哪些重要的或危險的建筑物、構(gòu)筑物、設(shè)備或供水、供電、供氣、通訊等公用設(shè)施，距爆破點的距離，繪制爆區(qū)環(huán)境平面圖。爆破體是否具有實施水壓爆破的條件，對爆破體的尺寸要進行測量并繪制成圖。還要弄清構(gòu)筑物的材料特性，配筋情況，構(gòu)筑物是否需要進行防漏水處理等。必要時可進行實驗檢測。還要熟悉委托單位對爆破的要求，要求的破碎程度，清墟要求，安全上的要求等。

第五節(jié)水壓爆破設(shè)計與施工二、設(shè)計的主要內(nèi)容（1）方案的選擇與比較針對實際情況，提出2~3個可行的爆破方案并進行技術(shù)和經(jīng)濟論證，選擇最合適的方案。與炮眼爆破或其他方案相比，水壓爆破有哪些有利條件，可以獲得哪些最優(yōu)的爆破效果等。（2）裝藥量計算論證所選藥量計算公式的合理性。根據(jù)所選用的藥量計算公式，炸藥及構(gòu)筑物材料性質(zhì)，構(gòu)筑物幾何尺寸及爆破條件，計算藥量，然后用其他公式進行驗證，最后確定出一個比較合理的裝藥量。（3）確定藥包位置按前述藥包布置原則布置藥包，確定藥包個數(shù)。應(yīng)先布置主藥包，后布置輔助藥包。第五節(jié)水壓爆破設(shè)計與施工（4）選擇爆破材料及起爆網(wǎng)路設(shè)計炸藥以選用防水炸藥為宜。如果采用2#巖石或銨油炸藥，則必須進行防水處理。水壓爆破一般要求藥包之間采用齊發(fā)起爆。為了減少各藥包在起爆時間上的差異，同時保證起爆網(wǎng)路的可靠性，可用導爆索將各藥包串在一起，此時導爆索也要進行防水處理。一般采用電爆網(wǎng)路或?qū)П芫W(wǎng)路起爆。

第五節(jié)水壓爆破設(shè)計與施工（5）安全距離計算水壓爆破可不考慮空氣沖擊波的危害。只進行飛石和地震安全距離的估算。如果藥量較大或有特殊要求，應(yīng)進行爆破地震現(xiàn)場監(jiān)測。若開口容器上方有高壓線，則應(yīng)估算水柱高度能否產(chǎn)生對高壓線的影響。水柱高度可按下式計算：第五節(jié)水壓爆破設(shè)計與施工式中：h——水柱高度；

v0——沖擊波到達水面處水質(zhì)點的速度；

Pm——沖擊波到達水面處的峰值壓力；

0C0——水的波阻抗。（6）安全防護措施防地震：若周圍條件比較有利，在重要保護設(shè)施與爆破體之間應(yīng)挖防震溝。對于埋于地下的或半埋式構(gòu)筑物，四周都應(yīng)挖開，不僅有利于防震，更能達到良好的破碎效果，防震溝的深度要超過被爆體的底板。防飛石：一般被爆體所占空間較大，因此一般采用輕型覆蓋，減緩飛石的速度。對周圍重點保護的設(shè)施則應(yīng)采取遮擋的方法進行保護。

第五節(jié)水壓爆破設(shè)計與施工（7）爆破體防滲漏處理有些非盛水的容器構(gòu)筑物，或廢舊的水池，可能注水時滲水，隨著水位不斷上升，靜水壓增大，漏水速度加快，至使難以注滿，這時就需進行防滲漏處理。防滲漏辦法視具體結(jié)構(gòu)物而定。構(gòu)筑物側(cè)壁上的門、窗等應(yīng)進行封堵并做好防滲漏處理。門窗封堵時，其強度不能低于壁體其他處的強度，否則容易從門窗等局部沖出，造成飛石。（8）組織工作按《拆除爆破安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定建立高效的組織指揮系統(tǒng)，并做好各項組織工作。

第五節(jié)水壓爆破設(shè)計與施工三、施工注意事項（1）施工單位應(yīng)嚴格按照設(shè)計書或施工圖紙進行施工。施工中若發(fā)現(xiàn)實際情況與設(shè)計不符時，應(yīng)與設(shè)計人員進行商議，不得自行改動設(shè)計。（2）按施工順序進行。首先要清理現(xiàn)場，重要設(shè)施該移走的移走，該防護的防護。清理容器內(nèi)雜物，構(gòu)筑物外側(cè)挖開，或挖防震溝。其次對被爆破體進行防滲水處理。被爆體有敞開的門或窗要堵上，并進行試注水。備好防護材料，準備好水源，被爆體外側(cè)進行防護。炸藥進行防水處理。第五節(jié)水壓爆破設(shè)計與施工

一切準備就緒后，裝藥、聯(lián)線。在確定起爆網(wǎng)路完好后才進行注水。構(gòu)筑物全部拆除時，一定要將容器注滿，尤其對于有封口的構(gòu)筑物。注水時不要破壞網(wǎng)路。進行最后的防護，檢查爆破網(wǎng)路。警戒人員進入崗位，起爆。爆破后按規(guī)定進行爆后檢查。第五節(jié)水壓爆破設(shè)計與施工一、工程概況

某露天礦剝離境界內(nèi)有兩個容積分別為80t和400t的廢棄水池，隨著下部工作平臺的推進，水池急需拆除。80t水池頂部為200mm厚的鋼筋混凝土頂蓋，混凝土標號為200號。內(nèi)有兩層

10mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)度為200×200mm，內(nèi)頂有三根交叉布置的現(xiàn)澆梁，截面200×400mm，頂部還有一個800×600mm的長方形開口。周圍為350mm的磚砌墻，內(nèi)外均勻用水泥抹面，面層厚50mm。底板為毛石基礎(chǔ)，上抹水泥。水池內(nèi)徑為5.5m，深3.5m。400t水池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標號為200號，立筋為

12mm圓鋼，環(huán)繞分布筋為

6.5mm圓鋼。鋼筋網(wǎng)為雙層布置。水池內(nèi)徑9.8m，外徑10.5m，頂蓋厚200mm，水池深5.5m，容積414m3。

第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池二、方案選擇與藥量計算（1）80t水池按沖量準則公式計算藥量：Q=eKδ1.6R1.4=1.23×3.31.6×0.35×2.751.4=3.1kg其中K為用藥量系數(shù)，K=2~5，取K=3.3；δ為壁厚，0.35m；R=2.75m；e為藥量換算系數(shù)，TNT炸藥定容爆熱值為1010，乳化炸藥定容爆熱值為818，e=1010/818=1.23；按結(jié)構(gòu)物尺寸經(jīng)驗公式計算藥量：Q=KbKc

B2=0.9×0.3×0.35×5.52=2.8kg其中Kb是與爆破方式有關(guān)的系數(shù)，對于封閉式爆破，取Kb=0.9；Kc是與材質(zhì)和環(huán)境條件有關(guān)的系數(shù)，對于磚混結(jié)構(gòu)Kc=0.1~0.4，取0.3；B為結(jié)構(gòu)物的內(nèi)徑，5.5m。綜合以上計算結(jié)果，取Q=2.8kg。

第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池（2）400t水池按結(jié)構(gòu)物尺寸經(jīng)驗公式計算藥量：Q=KbKc

B2=0.85×0.95×0.35×9.82=27.14kg其中取Kb=0.85，Kc=0.95。考慮注水體積的經(jīng)驗公式：Q=KδσeV2/3=0.08×0.35×13×393.32/3=19.54式中K為與爆破方式及炸藥能量等因素有關(guān)的系數(shù)，取K=0.08；σe是結(jié)構(gòu)材料的抗拉強度，13kg/cm2；V為注水體積，注水系數(shù)按0.95計。第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池

此公式只適用于混凝土情況，對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，按下列公式計算藥量增大系數(shù)：

=1.422

式中ΣAg為沿結(jié)構(gòu)縱向單位面積b內(nèi)橫向鋼筋面積總和，ΣAg=0.000542m2；Kg為鋼筋動力提高系數(shù)，取1.35；σy為鋼筋的靜屈服強度，3800kg/cm2；b是沿結(jié)構(gòu)縱向單位截面寬度，取1.0m。Q=27.79kg。取綜合藥量為27.8kg。第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池三、藥包布置

根據(jù)水池的形狀特點，做到工序簡單，兩個水池各采用一個中心藥包。藥包布置見圖6-6。a.80t水池b.400t水池第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)四、爆破效果分析

80t水池：爆破后頂板原地坍落，周壁破碎均勻，大部分破碎物均落在3m以內(nèi)，個別飛石僅5m。鋼筋混凝土頂板與周壁磚墻接合處有裂縫，為結(jié)構(gòu)之軟弱面，爆炸能量從此沖出，因此頂板破碎效果不好。在檢修口附近出現(xiàn)局部破壞，為部分能量沿此沖出的結(jié)果。如果在頂部打幾個孔，可為頂板增加軟弱面，將有助于改善頂板的破碎效果。400t水池：頂板破碎完全，個別飛石達15m，水柱上沖高度4~5m，東邊墻因臨空面好，注水后局部有滲水現(xiàn)象，因此破碎較完全。西邊另有0.5m厚、約4m長的毛石砌護層，設(shè)計前考慮到西邊的復(fù)雜環(huán)境，故未將藥包偏置。

第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池

利用水壓爆破，在條件允許時，可以拆除薄板結(jié)構(gòu)。例如：當容器形構(gòu)筑物只拆除一面墻時，或者有一堵墻，一側(cè)可以注水時，就屬于水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)，如圖6-7所示。顯然它與前面的水壓爆破藥量計算公式是不一樣的。如左圖6-7，水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)示意圖

第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池這種情況下，藥量可以按下面的經(jīng)驗公式計算：式中：Kpp——系數(shù)，按下式計算：第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池

式中：GI(H/R)——沖量積分系數(shù)，查表6-4，當H/R=1時，GI(H/R)=0.7；r——被爆體破壞范圍半徑；

Kp——由公式（6-26）或（6-27）算得；

Q，R，

，F(xiàn)意義同前。將具體數(shù)值代入式（3-32）得到K

pp>>1，即薄板結(jié)構(gòu)藥量系數(shù)Kpp要比薄壁圓筒結(jié)構(gòu)的藥量系數(shù)Kp大數(shù)倍。根據(jù)以上公式，水壓爆破能夠很方便地應(yīng)用于拆除各種薄板結(jié)構(gòu)。有關(guān)文獻證明，當r/R=1.2時，破碎體積內(nèi)單位質(zhì)量獲得的平均沖量值最大。因此，對于單個藥包可取r/R=1.2。多個藥包，藥包間距a=2r。以上方法可用于拆除擋土墻，在有土一側(cè)挖開一水溝，注入水，放入藥包爆破。

第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池

如圖6-8所示。地坪和路面也可以采用類似的方法。首先鉆孔至路基，用水封爆破擴壺到一定體積，然后注入水，裝藥爆破。一般藥量計算時，按r=

計算，對于素混凝土，取Kp=3，r/R=1.2，此時GI(H/R)=0.656，按TNT炸藥計算，F(xiàn)=0.89，ψ=0.2194，Kpp=5.77Kp，當Kp=3時，Kpp=17.31，Q=6.58R2δ。圖6-8水壓爆破拆除地坪示意圖第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池

水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)也可按體積公式計算藥量。沖擊波作用于薄板結(jié)構(gòu)的能量利用率按下式計算：Ke=1/η；Q=KeKV=2πKeKr2δ當r/R=1.2時，η=18%，Ke=5.56，對于素混凝土取K=0.25kg/m3，Q=6.28R2δ與上面計算結(jié)果相近。

第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池一、工程概況

某發(fā)電廠混凝土油罐需要拆除。油罐外徑44m，總高7.8m（其中地下4.5m，地面以上3.3m，壁體厚0.3m，由98塊預(yù)制板插入“凹”型基礎(chǔ)現(xiàn)澆固定，然后外圍用

8mm的高強度鋼絲密匝綁扎再用水泥密封。油罐北側(cè)25m處有一座5kt鋼制油罐，西北側(cè)50m處是發(fā)電廠廠房，西側(cè)100m處是擴建中的廠房。

第八節(jié)工程實例6-2——水壓爆破拆除油罐壁板第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池二、拆除方案

在油罐頂蓋、曲梁、立柱及底板拆除后，只剩下四周壁板。根據(jù)現(xiàn)場情況，在壁板外側(cè)有堆土，決定在堆土上挖出一條梯形水溝，用水壓爆破的方法進行拆除（見圖6-9）。要求拆除上端3.8m部分。圖6-9壁板外圍示意圖第八節(jié)工程實例6-2——水壓爆破拆除油罐壁板第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池三、藥包布置

藥包均勻布置于壁板四周，入水深度80cm，藥包間距100cm，藥包與壁板的距離40cm，每個藥包用細鋼筋固定后插入水中。四、藥量計算

把整個壁體分成若干個平面薄壁混凝土體，即選用1m寬的壁板作為一個爆破單體，此部分圓弧圓心角僅為3o，可近似為一平面。選用公式（6-53）計算藥量。根據(jù)裝藥條件，入水深度H=0.8m，藥包到壁板的距離R=0.4m，H/R=2，查表（6-4）得GI(H/R)=0.456。可以計算出ψ(r/R,δ/r)=0.34。第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第八節(jié)工程實例6-2——水壓爆破拆除油罐壁板第六節(jié)工程實例（6）---水壓爆破拆除密閉圓形水池

Kp按公式（6-27）計算。式中ρp=2353.6kg/m3，B=5766，鋼筋的極度限抗拉強度σK=3.92×108Pa，鋼筋的拉伸應(yīng)變εK=0.05。壁體為雙排

14mm主筋，

6mm單層箍筋，外加

4mm高強度鋼絲匝繞，主筋距15cm。箍筋距20cm，鋼絲匝繞距1.5cm?？捎嬎愠雠浣盥蕿棣?0.011。由此計算出Kp=17.9，單個藥包裝藥量Q=1.16kg。實際用藥量為1~1.2kg，采用黑索金炸藥。

第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第八節(jié)工程實例6-2——水壓爆破拆除油罐壁板五、爆破效果

兩座半地下萬噸油罐壁板采用水壓爆破法，共爆破6次，所要求拆除部分全部破碎，只有壁頂少許部分無水壓力作用需少量二次破碎，鋼筋外露松散，人工清渣容易。爆破未對周圍設(shè)施造成影響。

第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第八節(jié)工程實例6-2——水壓爆破拆除油罐壁板一些高聳容器型構(gòu)筑物，高度很高，場地又允許時，可采用水壓爆破進行定向傾倒拆除。這時只需用水壓破壞方法破壞結(jié)構(gòu)的下部，使其失去支撐，在重力作用下失去平衡而傾倒。建筑物或構(gòu)筑物下部需要破壞的切口的形狀和尺寸按第4章和第5章的有關(guān)內(nèi)容設(shè)計。采用水壓爆破時，需具備注水條件。建筑物拆除時，根據(jù)建筑物的條件，在需要爆破的部位選擇適當房間注水或砌筑人工注水池。注水高度根據(jù)爆破高度確定。第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第九節(jié)水壓爆破拆除容器型高聳建（構(gòu)）筑物煙囪或水塔拆除時，在切口部位砌筑人工注水池。如圖6-10所示。注水高度與切口高度相同。在煙囪或水塔拆除時，為保證傾倒定向的準確性，需要在切口的兩端開設(shè)定向窗。施工時應(yīng)注意注水容器的防滲水。因為需要拆除的建筑物或構(gòu)筑物原本都不是為充水設(shè)計的，所以在施工以前一定要做好防滲水處理。施工時還應(yīng)注意新砌筑的人工水池要有一定的強度，保證爆破時不先于原有結(jié)構(gòu)而破壞。第七節(jié)水壓爆破拆除薄板結(jié)構(gòu)第九節(jié)水壓爆破拆除容器型高聳建（構(gòu)）筑物圖6-10人工注水池結(jié)構(gòu)示意圖第七節(jié)水壓爆破