水压爆破

水压爆破

水压爆破是将药包置于注满水的被爆容器中的设计位置上，以水作为传爆介质传播爆轰压力使容器破坏，且空气冲击波、飞石及噪声等均可有效控制的爆破方法。

根据水压爆破的装药和作用条件的不同水压爆破可分为两大类：一类为钻孔水压爆破，药包置于有水钻孔中进行爆破，由于介质抵抗线较大，应力波在待破坏介质中作用时间相对较长，应力波起主要作用；第二类水压爆破主要是由于壁体整体性运动引起介质破坏，如容器状构筑物或建筑物，由于待破坏介质的厚度尺寸较小，荷载作用时间长于应力波通过介质的时间，波在介质中传播已造成介质的整体性运动，因而可以不考虑应力波在介质内的传播，而直接考虑介质的整体性惯性运动。

1 圆柱状容器水中冲击波最大超压及作用时间影响因素

1.1 自由面对测量波形的影响

自由面的存在使冲击波超压减少，但同时使冲击波作用时间增长，这是由于反射冲击波和入射冲击波相互干扰作用的结果。

1.2 注水容器直径对测量波形的影响

其它条件相同情况下，注水容器直径越小，测量冲击波最大超压越小。由于液体容器直径变化，使沿径向约束性质发生变化。在液体容器直径较小，装药量不变的情况下，侧壁受到单位面积冲量较大，使侧壁破碎严重，冲击波超压反射系数K减少。

1.3 装药位置

装药位置变化影响到测点距离装药中心及测点距各镜像点的距离，从而影响到测点冲击波参数的变化。

1.4 装药量

装药量对冲击波参数的影响不仅表现在使无限水域超压计算公式对比距离的变化，同时还表现在由于装药量的增加，使作用于侧壁单位面积冲量增加，以至于使侧壁的反射系数发生改变。

1.5 接触爆炸最大超压的计算

装药量、注水半径、注水深度和装药深度不仅影响最大超压计算中的对比距

离的变化，同时改变界面的约束情况，从而影响到最大超压的计算。侧面反射系数不仅和材料的性质有关，并和侧面的受力情况及壁厚有关。

2 水压爆破衍生技术

2.1 水桶爆破法

将带有起爆雷管的药包放置在被爆物体的表面，在药包的上面设置事先制作好的“水桶”，并将水充满，然后引爆雷管进行爆破。这种利用水作为背压介质进行爆破拆除的方法称为“水桶爆破法”。这种方法是根据炸药接触爆炸使结构发生层裂和利用覆盖介质的背压及爆炸气体对结构的共同作用来破坏结构的。利用覆盖介质，可以增大爆炸气体对结构的作用力，并延长作用时间，而覆盖在装药上面的介质层，还可以起到减弱或消除空气冲击波和爆破噪音对周围环境影响的作用。

2.2 水土围压爆破法

水土围压爆破法适用于没有条件使用常规水压爆破或钻孔爆破的混凝土薄壁池体的拆除。水土围压爆破法不需要在池壁上打孔，而是将药包紧贴池壁内侧放置，池内充以水土混合介质，爆破过程中水土混合介质吸收大部分剩余爆破能量，有利于降低或消除爆破噪音。主要有：（1）地上封闭池体；（2）地上敞口池体；（3）地下池体。

2.3 微差水压爆破技术

根据水压爆破机理，当爆破产生的球面冲击波到达壁面时，壁面开始向外变形位移，当变形达到材料的抗拉强度极限时，周壁开始破裂。在冲击波产生的同时，爆炸产物形成带能量的气泡，气泡产生的膨胀和收缩的震荡运动，不断释放出一部分能量，形成二次冲击加载，壁面在二次加载下加速破坏，因此微差间隔时间的选取与爆炸冲击波的荷载作用时间和脉冲气泡压力波正压作用时间有密切的关系。

如果微差时间选取不当，会造成：（1）邻水池药包相继起爆，使间隔墙两边处于受压状态，如果压差很小，将不利于墙体产生变形位移，会使间隔墙达不到要求的爆破效果；（2）后续药包起爆时一侧的间隔墙已被破坏，由于水体的泄漏造成能量的流失，将使其它池壁的破碎效果受到影响。

2.4 水压爆破应用于露天深孔爆破、硐室爆破和隧道掘进爆破技术

在露天深孔爆破、硐室爆破和隧道掘进爆破中，以往都是“怕水”的，施工时必须“排水”或“防水”。但经过大量实践和模拟试验应变测试结果显示：施工时向炮孔或硐室注水，以水为媒介，可提高炸药能量利用率，同时减少炮烟和粉尘，保护环境。

3 隧道掘进节能环保水压爆破施工技术

3.1 原理

隧道掘进节能环保水压爆破是采用专用设备制作的水袋往炮孔中注水，在水中传播的击波对水不可压缩，爆炸能量无损失地经过水传递到炮眼围岩中，这种无能量损失的应力波十分有利于岩石破碎。此外水在爆破气体膨胀作用下产生的“水楔”效应有利于岩石进一步破碎。炮眼中有水还可以起到雾化降尘的作用，改善了施工作业环境。同时用专用设备制作的炮泥回填堵塞炮跟，比土坚实、密度大、还含有一定的水分，对抑制爆生气体冲出炮眼要比无回填堵塞或仅用纸卷、土回填好的多，而且操作使用方便。

3.2 技术要点及优势

与常规爆破相比，水压爆破增加设备为炮泥机和水袋自动封装机，前者用于制作堵塞用炮泥，后者用于制作往炮眼注水用的水袋。

水压爆破成功解决了工程爆破中多年存在的“不能充分利用炸药能量”和“爆破产生的粉尘严重污染环境”两大难题。同时也是我国隧道掘进技术从“湿法”钻孔代替“干法”钻孔、从非电起爆代替火爆和电爆以来的第三个质的飞跃和变化。水压爆破具有明显的“三提高一保护”作用，即提高炸药能量利用率即节省炸药、提高施工效率即加快施工进度、提高经济效益即节约成本，保护环境即大大降低粉尘含量保护环境和人身健康。

3.3 应用

（1）宜万铁路马鹿箐隧道洞口DK259+142~DK258+160采用常规爆破方法，DK258+160以后Ⅲ级围岩均采用水压爆破，取得了良好的爆破效果。

（2）由中铁十七局承建的沪昆铁路客运专线贵州段CKGZTJ-5茅坪山隧道是全线的控制性工程，设计为二级风险隧道，工期十分紧张，应用水压爆破技术，提高工效，缓解工期压力；提高隧道掘进施工的劳动生产率，节省成本支出。