CN109405687B - 基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置，包括切缝管和导爆索，所述切缝管的管壁上设有两切割缝，所述切缝管内设有不耦合装药囊管，所述不耦合装药囊管包括径向囊管和轴向囊管。本爆破装置充分结合了切缝药包与轴向不耦合爆破的优点，形成对开挖基础基岩的完整性保护，降低炮孔炸药单耗，杜绝炮孔过炸，减少对保留岩体的伤害，同时控制爆破冲击对临近构造物及周边环境的振动危害，而且减震隔震效果明显、综合经济效益突出；此外，结构简单，可以标准化批量生产，药包制作过程可以在水上作业平台完成，简化水下作业工序，实用性好。本发明还提供了本爆破装置的施工方法，施工方法简单、成本低廉、全性能高，具有极大的推广应用价值。

Description

基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种爆破装置，具体涉及一种基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置及其施工方法。

背景技术

随着国家基础设施建设的进一步落实，港口码头、内河航道、跨河桥梁工程的建设发展迅速，地质条件以岩石为主港口与航道工程常常使用钻爆法施工，爆破开挖具有施工成本低、开挖速度快、且技术日趋成熟，被广泛使用。然而，水下爆破与陆域爆破因传爆介质差异导致其爆破机理及施工技术要求显著不同，尤其是跨河桥桥墩基础水下爆破开挖或航道港池开槽工程，对基岩完整性的保护要求较高，而采取常规水下中深孔爆破技术易破坏基岩的完整性，常导致开挖面凹凸不平，在一定程度上提高了后续施工难道，还增加后期维护费用。常规水下爆破孔内连续装药的布设，造成炮孔单耗大，炮轰初压过高，孔壁岩石过渡破碎，爆破震动对临近港区构造物破坏较大，对水陆生态环境、水下生物及渔业养殖等造成严重危害。

目前，由于水下切缝药包爆破受到切缝外壳的限制，爆炸能量优先从切缝出释放，形成炮孔径向拉裂裂纹，能量定向聚集达到控制岩体开裂方向，因此进可减少需保留岩体的损伤，被广泛应用于需要保护基岩的桥墩基础、航道开槽工程中。而不耦合装药具有减少炸药、爆破器材的消耗量，大大降低生产成本，还达到更好的爆破效果，因此被广泛应用于预裂爆破和光面爆破等工程中。但是，至今还没有将水下切缝药包爆破和不耦合装药结合在一起的爆破装置。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置，本爆破装置在切缝管内设置轴向和径向不耦合装药的囊管，充分结合了切缝药包与不耦合装药爆破的优点，利用切缝药包定向聚能断裂控制爆破技术优势，形成对开挖基础基岩的完整性保护，降低炮孔炸药单耗，杜绝炮孔过炸，减少对保留岩体的伤害，同时通过轴向和径向耦合装药控制爆破冲击对临近构造物及周边环境的振动危害，而且减震隔震效果明显、综合经济效益突出；此外，不耦合装药囊管的结构简单，可以标准化批量生产，药包制作过程可以在水上作业平台完成，大大简化水下作业工序，实用性好。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案：

基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置，包括切缝管和导爆索，所述切缝管的顶端设有管顶盖、底端设有管底盖，所述管顶盖和管底盖均与切缝管可拆卸配合连接，所述管顶盖上开设有用于铺设导爆索的预留孔，所述切缝管的管壁上沿其轴向方向对称设有两切割缝，所述切缝管内设有一不耦合装药囊管，所述不耦合装药囊管呈圆柱状的软质管、且管壁厚度为1～4mm，所述不耦合装药囊管的顶端通过一炮泥腔柱与管顶盖连接，所述不耦合装药囊管的底端通过囊管底盘与切缝管连接，所述囊管底盘内开设一用于稳固导爆索的卡嵌稳固孔；所述不耦合装药囊管包括径向囊管和套设在径向囊管内的轴向囊管，所述径向囊管包括径向管壁和设于径向管壁内的径向管腔，所述径向管腔沿着周向方向均分为若干个径向腔体，所述轴向囊管包括轴向管壁和若干个依次设于轴向管壁内的炸药腔、介质腔，所述炸药腔和介质腔相互独立密封、且间隔设置，所述炸药腔与介质腔之间的间隔根据轴向不耦合系数设计，所述径向管腔和所有介质腔填充水或空气，且所述径向管腔、所有炸药腔和介质腔的腔壁上均设有一单向阀，所述导爆索卡嵌入卡嵌稳固孔固定后、再沿着不耦合装药囊管铺设、最后从管顶盖的预留孔延伸出去。

作为优选技术方案，为了减小爆破装置在水下爆破时的浮力，有利于提高水下切缝药包的爆破效果，所述径向管腔、所有介质腔均填充水。

作为优选技术方案，为了避免切缝管被切割成两半，同时可以控制切割缝的宽度，有利于提高爆破铺设工作的效率，两切割缝的端部与切缝管的端部的距离为4～8cm。

本发明还提供基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置的施工方法，包括以下步骤：

1)、根据爆破现场选择钻机型号，而切缝管的直径根据钻机的钻头选择，切缝管可以是塑料管、钢管等材质，采用垂直钻孔形式进行钻孔，成孔后插入一根长度70～120cm、直径90mm的PVC保护套管，孔口外预留50～120cm；

2)、根据现场验孔情况，相应地选取切缝管的长度，并进行切缝管端部、管顶盖和管底盖的加工，利用切割机沿着切缝管轴向方向对称切割两切割缝，且两切割缝的端部与切缝管的两端部均距离6cm；

3)、根据切缝管(1)的规格选取径向囊管和轴向囊管，并将轴向囊管内部抽成真空，现场施工根据不耦合系数设置炸药腔与介质腔的间距，再根据轴向囊管的设计结构，采用注水泵通过单向阀向介质腔注水形成水柱；

4)、根据轴向囊管的规格选用药条，再根据轴向囊管的设计结构，采用刀片沿着炸药腔的轴向方向开一切口，填充药条后形成炸药柱，填充后采用防水密封胶带对切口进行绑扎胶封；

5)在导爆索的端部打一节头，然后穿入卡嵌稳固孔内，并采用胶带沿着已填充好的轴向囊管绑扎，每25～35cm的距离绑扎一下，确保导爆索与炸药腔紧贴，实现孔内药条同时起爆；

6)、再将填充好的轴向囊管套设入径向囊管内，采用注水泵通过单向阀向径向囊管注入水使其膨胀，向炮泥腔柱填塞炮孔的炮泥后完成不耦合装药囊管的制作；

7)、将填充好的不耦合装药囊管和绑扎好的导爆索填入切缝管内，根据炸药腔与切缝管之间的间隔距离(或者根据不耦合系数)，再向径向囊管注入水，直至使不耦合装药囊管稳固于切割管内，最后将管底盖和管顶盖旋入切缝管内，导爆索经过炸药腔穿过管顶盖上的预留孔，即完成切缝药包制作；

8)、待所有准备工作完成及药包制作好后，安排潜水员迅速将切缝药包替换炮孔的保护套管，插入炮孔完成水下装药及覆盖和保护，完成起爆网络搭接布设和检查，做好撤出及警戒，完成水下切缝药包爆破工作，实施工程爆破。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

1、本发明提供一种基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置，本爆破装置在切缝管内设置不耦合装药囊管，充分结合了切缝药包与轴向不耦合爆破的优点，利用切缝药包定向聚能断裂控制爆破技术优势，形成对开挖基础基岩的完整性保护，降低炮孔炸药单耗，杜绝炮孔过炸，减少对保留岩体的伤害，同时控制爆破冲击对临近构造物及周边环境的振动危害，而且减震隔震效果明显、综合经济效益突出；此外，不耦合装药囊管的结构简单，可以标准化批量生产，药包制作过程可以在水上作业平台完成，大大简化水下作业工序，实用性好。

2、本爆破装置的施工方法，针对爆破装置的结构采取相应地施工步骤，施工方法简单明了，便于操作，施工成本低廉，且施工安全性能高，尤其适于需要保护基岩的跨河桥桥墩、航道港池开槽工程，具有极大的推广应用价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细说明。

图1为本发明的结构示意图；

图2为轴向囊管的结构示意图；

图3为径向囊管填充的结构示意图；

图4为炸药腔填充的结构示意图；

图5为管顶盖的结构示意图；

图6为管底盖的结构示意图；

附图标号：1、切缝管，1-1、管顶盖，1-2、管底盖，1-3、切割缝，2、导爆索，3、预留孔，4、不耦合装药囊管，4-1、囊管底盘，4-1-1、卡嵌稳固孔，4-2、径向囊管，4-2-1、径向管壁，4-2-2、径向管腔，4-3、轴向囊管腔，4-3-1、轴向管壁，4-3-2、炸药腔，4-3-3、介质腔，5、炮泥腔柱，6、单向阀。

具体实施方式

如图1所示提出本发明一种具体实施例，基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置，包括呈圆筒状的切缝管1和导爆索2，所述切缝管1的顶端设有管顶盖1-1、底端设有管底盖1-2，所述管顶盖1-1和管底盖1-2均与切缝管1可拆卸配合连接，本实施例在切缝管1的顶端和底端内均开设有内螺纹，在管顶盖1-1和管底盖1-2上均开设有外螺纹，切缝管1与管顶盖1-1、管底盖1-2通过螺纹实现可拆卸配合连接，如图5和6所示，所述管顶盖1-1上开设有用于铺设导爆索2的预留孔3，所述切缝管1的管壁上沿其轴向方向对称设有两切割缝1-3，如图3和4所示，为了防止切缝管1破裂，两切割缝1-3距离切缝管1的端部有一定距离，所述切缝管1内设有一不耦合装药囊管4，所述不耦合装药囊管4为圆柱状的软质管、且管壁厚度为1～4mm，本实施例设置不耦合装药囊管4是由橡胶、天然乳胶、塑料等材料制成，所述不耦合装药囊管4的顶端通过一炮泥腔柱5与管顶盖1-1连接，所述不耦合装药囊管4的底端通过囊管底盘4-1与切缝管1连接，所述囊管底盘4-1主要是承重作用、防止软质的不耦合装药囊管4破裂，所述囊管底盘4-1内开设一用于稳固导爆索2的卡嵌稳固孔4-1-1，为了制作工艺的简单，同时保证导爆索2的稳固，本实施例设置卡嵌稳固孔4-1-1设置呈C形状，卡嵌稳固孔4-1-1可将导爆索2卡住再沿着不耦合装药囊管4铺设；所述不耦合装药囊管4包括径向囊管4-2和套设在径向囊管4-2内的轴向囊管4-3，则径向囊管4-2将轴向囊管4-3包覆在内，如图4所示，为了便于制造，同时也为了方便安装，所述径向囊管4-2、囊管底盘4-1、炮泥腔柱5一体成型，本实施例选择在径向囊管4-2的底部加厚设计、再套设在切缝管1内，炮泥腔柱5填充填塞炮孔的炮泥，所述径向囊管4-2包括径向管壁4-2-1和设于径向管壁内的径向管腔4-2-2，所述径向管腔4-2-2沿着周向方向均分为若干个径向腔体，如图3所示，为了便于给整个径向囊管4-2填充介质，减少填充的时间，本实施例设置相邻的径向管腔4-2-2内部相通，可在相邻的径向管腔4-2-2的腔壁上设置相通管或通孔实现，所述轴向囊管4-3包括轴向管壁4-3-1和若干个依次设于轴向管壁4-3-1内的炸药腔4-3-2、介质腔4-3-3，所述炸药腔4-3-2、介质腔4-3-3相互独立密封、且间隔设置，轴向囊管4-3和径向囊管4-3的制造成型方法属于现有成熟技术，与现有应用广泛的游泳圈、包裹保护囊等等的制造工艺一样，所述炸药腔4-3-2、介质腔4-3-3之间的间隔根据不耦合系数设计，则炸药腔4-3-2、介质腔4-3-3相间一个或两个及以上腔体的间隔设计，所述炸药腔4-3-2、介质腔4-3-3之间的间隔根据不耦合系数设计，所述径向管腔4-2和所有介质腔4-3-3填充水或空气，且所述径向管腔4-2、所有炸药腔4-3-2和介质腔4-3-3的腔壁上均设有一单向阀6，为了便于给径向管腔4-2和所有介质腔4-3-3填充介质，同时便于根爆破不耦合系统选择炸药腔4-3-2和介质腔4-3-3之间的间隔，本实施例在径向管腔4-2的顶端、在每个炸药腔4-3-2和介质腔4-3-3的侧端均设有单向阀6，所述导爆索2卡嵌入卡嵌稳固孔4-1-1固定后、再沿着轴向囊管4-2铺设、最后从管顶盖1-1的预留孔3延伸出去。

所述径向管腔4-2和所有介质腔4-3-3均填充水，由于空气的密度小于水的密度，采用空气柱间隔的话，会导致水下爆破时受到大浮力，因此选择水柱为间隔介质柱，减小爆破装置在水下爆破时的浮力，有利于提高水下切缝药包的爆破效果。

两切割缝1-3的端部与切缝管1的端部的距离为4～8cm，切缝管1的两端均留有不切缝，不仅有效避免切缝管1被切割成两半，同时可以控制切割缝1-3的宽度，有利于提高爆破铺设工作的效率。

本发明的施工方法：

1)、根据爆破现场选择钻机型号，而切缝管1的直径根据钻机的钻头选择，本实施例选取钻头直径为90mm的钻机，采用垂直钻孔形式进行钻孔，成孔后插入一根防止碎渣或者淤泥掉入孔内造成堵孔的保护套管，本实施例选择保护套管为管外径90mm、长度70～120cm、管壁厚4～6mm的PVC管，切缝管1也选择为PVC管，将保护套管插入孔内20～30cm，孔口预留长度50～100cm，方便后续装药作业；

2)、根据现场验孔情况，相应地选取切缝管1的长度，并进行切缝管1端部、管顶盖1-1和管底盖1-2的加工，利用切割机沿着切缝管1轴向方向对称切割两切割缝1-3，且两切割缝1-3的端部与切缝管1的两端部均距离6cm；

3)、根据切缝管(1)的规格选取轴向囊管4-3和径向囊管4-2，本实施例选取外径为35～38mm的轴向囊管4-3、外径为83～84mm的径向囊管4-2，并将轴向囊管4-3内部抽成真空，现场施工根据不耦合系数设置炸药腔4-3-2与介质腔4-3-3的间距，再根据轴向囊管4-3的设计结构，采用注水泵通过单向阀6向介质腔4-3-3注水形成水柱；

4)、根据轴向囊管4-3的规格选取药条，本实施例选用直径为35mm的2号岩石乳胶炸药为柱状药条，再根据轴向囊管4-3的设计结构，采用刀片沿着炸药腔4-3-2的轴向方向开一切口，填充药条后形成炸药柱，填充后采用防水密封胶带对切口进行绑扎胶封；

5)、在导爆索2的端部打一节头，然后穿入卡嵌稳固孔4-1-1内，并采用胶带沿着已填充好的轴向囊管4-3绑扎，每25～35cm的距离绑扎一下，确保导爆索2与炸药腔4-3-2紧贴，实现孔内药条同时起爆，也可以采用毫秒雷管实现孔内分段起爆(这属于本领域专业技术人员等同替换方案，同样属于保护范围)；

6)、再将填充好的轴向囊管4-3套设入径向囊管4-2内，采用注水泵通过单向阀6向径向囊管4-2注入水使其膨胀，向炮泥腔柱5填塞炮孔的炮泥并密封，完成不耦合装药囊管4的制作；

7)、将填充好的不耦合装药囊管4和绑扎好的导爆索2填入切缝管1内，根据炸药腔4-3-2与切缝管1之间的间隔距离(或者根据不耦合系数)，再向径向囊管4-2注入水，直至使不耦合装药囊管4稳固于切割管1内，再向炮泥腔柱填塞炮孔的炮泥，最后将管底盖1-2和管顶盖1-1旋入切缝管1内，导爆索2进过炸药腔穿过管顶盖1-1上的预留孔3，即完成切缝药包制作；

8)、待所有准备工作完成及药包制作好后，安排潜水员迅速将切缝药包替换炮孔的保护套管，插入炮孔完成水下装药及覆盖和保护，完成起爆网络搭接布设和检查，做好撤出及警戒，完成水下切缝药包爆破工作，实施工程爆破。

当然，上面只是结合附图对本发明优选的具体实施方式作了详细描述，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明的原理、构造以及结构所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置的施工方法，其特征在于：爆破装置包括切缝管(1)和导爆索(2)，所述切缝管(1)的顶端设有管顶盖(1-1)、底端设有管底盖(1-2)，所述管顶盖(1-1)和管底盖(1-2)均与切缝管(1)可拆卸配合连接，所述管顶盖(1-1)上开设有用于铺设导爆索(2)的预留孔(3)，所述切缝管(1)的管壁上沿其轴向方向对称设有两切割缝(1-3)，所述切缝管(1)内设有一不耦合装药囊管(4)，所述不耦合装药囊管(4)为圆柱状的软质管、且管壁厚度为3～4mm，所述不耦合装药囊管(4)的顶端通过一炮泥腔柱(5)与管顶盖(1-1)连接，所述不耦合装药囊管(4)的底端通过囊管底盘(4-1)与切缝管(1)连接，所述囊管底盘(4-1)内开设一用于稳固导爆索(2)的卡嵌稳固孔(4-1-1)；所述不耦合装药囊管(4)包括径向囊管(4-2)和套设在径向囊管(4-2)内的轴向囊管(4-3)，所述径向囊管(4-2)包括径向管壁(4-2-1)和设于径向管壁(4-2-1)内的径向管腔(4-2-2)，所述径向管腔(4-2-2)沿着周向方向均分为若干个径向腔体，所述轴向囊管(4-3)包括轴向管壁(4-3-1)和若干个依次设于轴向管壁(4-3-1)内的炸药腔(4-3-2)、介质腔(4-3-3)，所述炸药腔(4-3-2)和介质腔(4-3-3)相互独立密封、且间隔设置，所述炸药腔(4-3-2)、介质腔(4-3-3)之间的间隔根据不耦合系数设计，所述径向管腔(4-2-2)和所有介质腔(4-3-3)填充水或空气，且所述径向管腔(4-2-2)、所有炸药腔(4-3-2)和介质腔(4-3-3)的腔壁上均设有一单向阀(6)，所述导爆索(2)卡嵌入卡嵌稳固孔(4-1-1)固定后、再沿着不耦合装药囊管铺设、最后从管顶盖的预留孔延伸出去；

施工方法包括以下步骤：

1)、根据爆破现场选择钻机型号，而切缝管(1)的直径根据钻机的钻头选择，采用垂直钻孔形式钻孔，成孔后插入一根防止碎渣、淤泥掉入孔内造成堵孔的保护套管；

2)、根据现场验孔情况，相应地选取切缝管(1)的长度，并进行切缝管端部、管顶盖和管底盖的加工，利用切割机沿着切缝管(1)的轴向方向对称切割两切割缝(1-3)，且两切割缝(1-3)的端部与切缝管(1)的两端部均距离6cm；

3)、根据切缝管(1)的规格选取轴向囊管(4-3)和径向囊管(4-2)，并将其内部抽成真空，现场施工根据不耦合系数设置炸药腔(4-3-2)与介质腔(4-3-3)的间距，再根据轴向囊管(4-3)的设计结构，采用注水泵通过单向阀(6)向介质腔(4-3-3)注水形成水柱；

4)、根据轴向囊管(4-3)的规格选取药条，再根据轴向囊管(4-3)的设计结构，采用刀片沿着炸药腔(4-3-2)的轴向方向开一切口，填充药条后形成炸药柱，填充后采用防水密封胶带对切口进行绑扎胶封；

5)、在导爆索(2)的端部打一节头，然后穿入卡嵌稳固孔(4-1-1)内，并采用胶带沿着已填充好的轴向囊管(4-3)绑扎，每25～35cm的距离绑扎一下；

6)、再将填充好的轴向囊管(4-3)套设入外径为83～84mm的径向囊管(4-2)内，采用注水泵通过单向阀(6)向径向囊管(4-2)注入水使其膨胀，向炮泥腔柱(5)填充填塞炮孔的炮泥并密封，完成不耦合装药囊管(4)的制作；

7)、将填充好的不耦合装药囊管和绑扎好的导爆索(2)填入切缝管(1)内，根据炸药腔(4-3-2)与切缝管(1)之间的间隔距离或者根据不耦合系数，再向径向囊管(4-2)注入水，直至使不耦合装药囊管稳固于切缝管(1)内，最后将管底盖(1-2)和管顶盖(1-1)旋入切缝管(1)内，导爆索(2)经过炸药腔(4-3-2)穿过管顶盖(1-1)上的预留孔(3)，即完成切缝药包制作；

8)、待所有准备工作完成及药包制作好后，安排潜水员迅速将切缝药包替换炮孔的保护套管，插入炮孔完成水下装药及覆盖和保护，完成起爆网络搭接布设和检查，做好撤出及警戒，完成水下切缝药包。

2.根据权利要求1所述的基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置的施工方法，其特征在于：所述径向管腔(4-2-2)、所有介质腔(4-3-3)均填充水。

3.根据权利要求1或2所述的基于不耦合装药的水下切缝药包爆破装置的施工方法，其特征在于：两切割缝(1-3)的端部与切缝管(1)的端部的距离为4～8cm。

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