CN109737845B - 土质堤坝爆破拆除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土质堤坝爆破拆除方法，该方法不仅能安全、高效拆除土质堤坝、降低劳动强度，也适用于其他土质建筑拆除工程，特别适用于抗洪抢险这种时间紧、任务重的土质建筑拆除，而且具有更为广泛的适用性。其采用的土质堤坝爆破拆除方法由球状药包的扩腔爆破方法和空腔大药量强抛掷爆破方法组成，主要步骤为布孔→钻孔→装扩腔药→爆破扩腔→检查扩腔质量→插管装药→装起爆药包→填塞炮孔→连接网络→警戒→起爆→检查，在此两项关键技术解决的基础上，设计了土质堤坝的爆破工艺和参数，达到安全、高效的拆除土质堤坝的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种土质堤坝爆破拆除方法，特别是湖、近海中土质堤坝的快速爆破方法，尤其涉及一种适于土质堤坝的“扩腔式爆破技术”的新的拆除方法。
背景技术
过度围垦往往会损害湖泊自然资源，破坏湖泊生态环境和调蓄功能。我国的洪湖、鄱阳湖、洞庭湖、滇池等湖泊，自60年代以来被大规模围垦造田，加剧了湖区环境生态的劣变。湖北省的洪湖，1964年尚有水田83.2万亩，经多次围湖累计达30万亩，现存水面53万亩。20世纪50年代以来，我国湖泊在迅速减少，仅面积在1平方千米以上的湖泊就减少了543个。据长江中下游的湖南、湖北、江西、安徽、江苏五省湖泊资料的统计，解放初原有湖泊面积达2.9万平方千米，到了20世纪80年代，保留的面积仅为1.9万平方千米，消亡了1万多平方千米的湖泊面积。围湖造田首先是加快了湖泊沼泽化的进程,使湖泊面积不断缩小，地表径流调蓄出现困难，导致旱涝灾害频繁发生。其次是水生动植物资源衰退，湖区生态环境劣变，使水生动植物的种类下降，数量减少。
绿水青山就是金山银山，近年来国家大力治理环境，加大对湖区、近海等违法建造的堤坝、土坝等的拆除力度。但是这些堤坝处在水中，挖掘机等机械无法安全上堤坝，即便能上坝施工也需要大量时间；如果使用人工挖掘，工作量太大且不安全。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种土质堤坝爆破拆除方法，不仅能安全、快速拆除土质堤坝，也适用于水量较大的湖区、近海土质建筑拆除工程，而且具有更为广泛的适用性。
根据本发明实施例的一种土质堤坝爆破拆除方法，包括土质介质中球状药包的扩腔爆破方法和空腔大药量强抛掷爆破方法，土质堤坝爆破拆除的具体方法步骤如下：
S1：爆破前准备：确定孔网参数、强抛掷爆破的大药量、爆腔体积和扩腔所需药量四个关键参数，孔网参数包括孔距、孔深；
S2：布孔和钻孔：人工用锹按照设计的孔网参数在堤坝顶相应的位置挖一个小坑，使用钻孔设备移动至小坑长边的一端进行钻孔，钻好孔后使用直径小于孔径空心塑料管或竹竿检查钻孔质量，所述空心塑料管或竹竿的一端堵塞；
S3：扩腔爆破：在钻好的孔内装入扩腔药包，爆破扩腔，并检查扩腔质量；
S4：插管装药：
A：在爆腔上部插入空心塑料管，使用空心塑料管快速装入炸药，避免因泥孔粗糙、粘性大导致装药过程中发生堵孔的现象，装药完成后，拔掉空心塑料管；
B：装入起爆药包：在装入一半药量时，装入一个起爆药包，如果药量较大，则分两次装入两个起爆药包；
S5：堤坝爆破：
A.填塞炮孔：使用钻孔出来的泥巴进行堵塞；
B.连接网络：沿着堤坝放爆破主线，将每个孔的起爆雷管接入主线；一般所有孔一次起爆，如果药量太大，也可延期一次，延期时间间隔不超过25ms。
C.警戒：警戒安全距离为500m；
D.起爆：待警戒完成后，爆破拆除土质堤坝。
优选的，所述S1中四个关键参数的确定步骤如下：
A.孔网参数的设计，通过利文斯顿漏斗中强抛掷爆破理论和试验爆破积累的爆破参数确定炸药单耗，通过单耗和土质堤坝实际情况确定孔网参数和强抛掷爆破的大药量；
B.根据装入空腔用于强抛掷爆破的炸药体积得到爆腔体积所需最小体积；
C.根据炸药在弹性介质中球状药包的爆破方程，通过爆腔体积估算出扩腔爆破所需的炸药量；
强抛掷爆破的大药量计算Q2＝qV1；
Q2是强抛掷药量，q是炸药单耗，V1是单孔所爆土方方量；q和V1根据所爆土质建筑物的外形尺寸和结构确定；
V2＝Q2/ρ；
ρ是炸药密度，V2是炸药体积；
爆腔体积的半经验公式：
其中k＝0.6；R为爆腔半径，单位m；Q1为扩腔所需药量；
优选的，所述S1中孔网参数中的孔距是根据高出水面堤坝体积和炸药单耗确定每个炮孔的间隔距离，确定的孔距为2～5米；所述孔深是根据所需拆除堤坝高出水面的高度确定的钻孔深度，孔深与堤坝高出水面的高度相同。
优选的，所述S2中布孔的方式为根据堤坝顶宽度沿堤坝长边在堤坝顶中心位置布置一排孔或二排孔，布孔的形状为矩形或梅花形。
优选的，所述S2中的钻孔设备为具有吸泥清孔性能的钻孔设备，是一种在钻孔的同时吸走钻孔形成的泥巴的设备；因为钻孔介质是泥巴，所以要求钻头转速较慢，同时为保证炮孔稳定，所述钻孔设备的钻头直径为40～60mm。
优选的，所述S3中检查扩腔质量是在扩腔爆破完成后观察炮孔处堤坝外观，如果堤坝顶未出现明显裂纹、塌陷，再使用竹竿或一头堵塞、直径略小于孔径的空心塑料管进行孔深测量，通过钻孔孔深和扩腔后的深度进行比较，当扩腔的孔深大于或等于钻孔孔深，即可确认爆破扩腔质量合格。
优选的，所述S3中扩腔爆破所采用的炸药为直径32mm、长度200mm、重量200g的乳化炸药或直径35mm、长度300mm、重量200g的水胶炸药。
优选的，所述S4中的空心塑料管的长度大于孔深、内径大于炸药直径、外径小于炮孔直径，所述空心塑料管外径为40mm，内径为36～39mm，采用的雷管为工业普通导爆管雷管。
优选的，所述步骤S5起爆结束后，进行现场检查：15min后坐船至现场检查是否有盲炮。
本发明中的有益效果是：作业时间短，劳动强度低，改变挖掘机械施工时间长、不安全的情况，在抗洪抢险中时间就是生命，作业时间大大减少的情况下，能使更多人的生命和财产受到保护；在2.5h内能够爆破土方约1500立方米；爆破瞬间完成，避免挖掘机械或人工长时间作业，安全可靠。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种土质堤坝爆破拆除方法的堤坝顶单排孔布置示意图；
图2为本发明提出的一种土质堤坝爆破拆除方法的堤坝布单排孔三视图；
图3为本发明提出的一种土质堤坝爆破拆除方法的小坑示意图；
图4为本发明提出的一种土质堤坝爆破拆除方法的扩腔爆破示意图；
图5为本发明提出的一种土质堤坝爆破拆除方法的插管装药示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
对堤坝纵向剖面形状为梯形，上边长2.5m，迎水面侧边长4.4m，背水面侧边长5.5米，堤坝高出水面2.5m，堤坝横向长度100米，土质为压实的黏性土，实施爆破拆除的方式如下：
(1)确定四个关键参数，分别是：孔距、孔深；强抛掷爆破的大药量；爆腔体积；扩腔所需药量；
(2)对土质堤坝实施扩腔式爆破的方法步骤：布孔→钻孔→装扩腔药→爆破扩腔→检查扩腔质量→插管装药→装起爆药包→填塞炮孔→连接网络→警戒→起爆→检查；
(3)按照设计参数进行布孔，采用“具有吸泥清孔性能的钻孔设备”实施钻孔作业，实现含水量较高的泥土钻孔和维护：
①参见图1、2、3，首先在堤坝顶部开挖长50cm、宽20cm、深20cm的长方体小坑，间隔4m一个，共25个；
②将钻机移动至小坑一端进行钻孔作业，边钻孔边吸出泥屑，直至钻孔深度达到设计深度，并使用钻杆上下疏通炮孔，以保证炮孔质量；炮孔设计深度为2.5m。
(4)实施爆破作业，达到拆除土质堤坝的目的：
①装入扩腔药包，药包包括：一卷规格为Ф32mm×200mm×200g的水胶炸药，一发5米ms-3段导爆管雷管，一般10个孔一次同时扩腔爆破，爆破后使用直径小于炮孔直径的竹竿或者一端堵塞的空心塑料管进行检查，主要是检查炮孔是否堵塞；
②插管装药：使用直径略小于炮孔直径、略大于炸药直径的空心塑料管管，插入扩腔后炮孔内，插入深度一般以略低于空腔口即可，套管装入一箱(24kg)的规格为Ф32mm×200mm×200g的水胶炸药后，拔出空心塑料管，装入两个起爆药包，雷管为5米长导爆管的ms-3段导爆管雷管，每个孔雷管段别统一为ms-3段导爆管雷管，重新插入空心塑料管，再装入一箱半(36kg)规格为Ф32mm×200mm×200g的水胶炸药，装好炸药后拔出空心塑料管；重复装药步骤，直至所有孔装完；
③孔外雷管导爆管直接搭接到爆破主导爆管上，前13个孔和后12个孔采用孔外延期，延期雷管段别为ms-2导爆管雷管；
本实施例共25个孔，土质介质中球状药包的扩腔爆破使用炸药量5kg，使用雷管ms-3共25发；空腔大药量强抛掷爆破使用总药量为1500kg，使用雷管ms-3共50发，ms-2共2发，单耗为0.89kg/m3；
④警戒距离设置为500m，警戒完成后起爆，结束爆破15分钟后坐船至现场检查是否有盲炮。如果有盲炮按《爆破安全工程》(GB 6722-2014)相关规定处理。
(5)安全技术措施执行《爆破安全工程》(GB 6722-2014)以及其他相关的规程。
实施例2
对堤坝纵向剖面形状为梯形，上边长5m，迎水面侧边长4m，背水面侧边长7米，堤坝高出水面4m，堤坝横向长度为53米，土质为压实的黏性土，采用如下方式进行拆除。
方法步骤以及采用的设备、器材和安全技术措施与实施例1相同，不同的是参数略有改变，以适应堤坝纵向剖面面积扩大后的堤坝拆除爆破要求，其要点为：堤坝纵向剖面面积增大的情况：
参见图1、2、3，在堤坝顶中间位置布置小坑，即长50cm、宽30cm、深40cm的长方体小坑，间隔2.5m一个，共18个；
布孔、钻孔与实施例一相同，但是钻孔深度为3.6米；
装入扩腔药包，药包包括：两卷规格为Ф32mm×200mm×200g的水胶炸药，一发7米ms-3段导爆管雷管。扩腔爆破其他参数与实施例1相同；
套管装入一箱半(36kg)的规格为Ф32mm×200mm×200g的水胶炸药后装入两个起爆药包，雷管为7米长导爆管的ms-3段导爆管雷管，每个孔雷管段别统一为ms-3段导爆管雷管，再装入两箱(48kg)规格为Ф32mm×200mm×200g的水胶炸药；
孔外雷管导爆管直接搭接到爆破主导爆管上，前9个孔和后9个孔采用孔外延期，延期雷管段别为ms-2导爆管雷管；
本实施例共18个孔，“扩腔式爆破技术”中“土质介质中球状药包的扩腔爆破”使用炸药量7.2kg，使用雷管ms-3共18发；“扩腔式爆破技术”中“空腔大药量强抛掷爆破”使用总药量为1512kg，使用雷管ms-3共36发，ms-2共2发,单耗为0.81kg/m3。
实施例3
2015年6月28日安徽省滁州市对滁河下游土质大坝进行爆破泄洪，我公司承担此次爆破泄洪任务。土质大坝纵向剖面形状为梯形，上边长2m，迎水面侧边长1.5m，背水面侧边长4米，堤坝高出水面2m，堤坝横向计划爆破长度为20米，土质为压实的黏性土，采用如下方式进行拆除。
方法步骤以及采用的设备、器材和安全技术措施与实施例1相同，不同的是参数略有改变，以适应堤坝在含水量很大的情况下爆破拆除的要求。其要点为：堤坝含水量很大的情况：
参见图1、2、3，在堤坝顶中间位置布置小坑，即长50cm、宽20cm、深20cm的长方体小坑，间隔5m一个，共4个；
布孔、钻孔与实施例1相同，但是钻孔深度为2米；
钻孔完成后，立即进行检查，检查孔质量合格后，立即装入扩腔药包，防止孔塌陷，扩腔药包包括：一卷规格为Ф32mm×200mm×200g的水胶炸药，一发5米ms-3段导爆管雷管。扩腔爆破其他参数与实施例1相同；
套管装入一箱半(24kg)的规格为Ф32mm×200mm×200g的水胶炸药后装入两个起爆药包，雷管为7米长导爆管的ms-3段导爆管雷管，每个孔雷管段别统一为ms-3段导爆管雷管，再装入一箱半(24kg)规格为Ф32mm×200mm×200g的水胶炸药；
孔外雷管导爆管直接搭接到爆破主导爆管上，一次起爆；
本实施例共4个孔，“扩腔式爆破技术”中“土质介质中球状药包的扩腔爆破”使用炸药量800g，使用雷管ms-3共4发；“扩腔式爆破技术”中“空腔大药量强抛掷爆破”使用总药量为192kg，使用雷管ms-3共8发，单耗为0.88kg/m3。
本发明土质堤坝拆除方法安全、简便，适用所有土质建筑的爆破拆除。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种土质堤坝爆破拆除方法，其特征在于：包括土质介质中球状药包的扩腔爆破方法和空腔大药量强抛掷爆破方法，土质堤坝爆破拆除的具体方法步骤如下：
S1：爆破前准备：确定孔网参数、强抛掷爆破的大药量、爆腔体积和扩腔所需药量四个关键参数，孔网参数包括孔距、孔深；
S2：布孔和钻孔：人工用锹按照设计的孔网参数在堤坝顶相应的位置挖一个小坑，使用钻孔设备移动至小坑长边的一端进行钻孔，钻好孔后使用直径小于孔径的空心塑料管或竹竿检查钻孔质量，所述空心塑料管或竹竿的一端为堵塞的；
S3：扩腔爆破：在钻好的孔内装入扩腔药包，爆破扩腔，并检查扩腔质量；
S4：插管装药：
A：在爆腔上部插入空心塑料管，使用空心塑料管快速装入炸药，装药完成后，拔掉空心塑料管；
B：装入起爆药包：在装入一半药量时，装入一个起爆药包，如果药量较大，则分两次装入两个起爆药包；
S5：堤坝爆破：
A.填塞炮孔：使用钻孔出来的泥巴进行堵塞；
B.连接网络：沿着堤坝放爆破主线，将每个孔的起爆雷管接入主线；
C.警戒：警戒安全距离为500m；
D.起爆：待警戒完成后，爆破拆除土质堤坝。
2.根据权利要求1所述的土质堤坝爆破拆除方法，其特征在于：所述S1中四个关键参数的确定步骤如下：
A.孔网参数的设计，通过利文斯顿漏斗中强抛掷爆破理论和试验爆破积累的爆破参数确定炸药单耗，通过炸药单耗和土质堤坝实际情况确定孔网参数和强抛掷爆破的大药量；
B.根据装入爆腔用于强抛掷爆破的炸药体积得到爆腔体积所需最小体积；
C.根据炸药在弹性介质中球状药包的爆破方程，通过爆腔体积估算出扩腔爆破所需的炸药量：
强抛掷爆破的大药量计算Q2＝qV1；
Q2是强抛掷药量，q是炸药单耗，V1是单孔所爆土方方量；q和V1根据所爆土质建筑物的外形尺寸和结构确定；
V2＝Q2/ρ
ρ是炸药密度，V2是炸药体积；
爆腔体积的半经验公式：
其中k＝0.6；R为爆腔半径，单位m；Q1为扩腔所需药量；
3.根据权利要求1所述的土质堤坝爆破拆除方法，其特征在于：所述S1中孔网参数中的孔距是根据高出水面堤坝体积和炸药单耗确定每个炮孔的间隔距离，确定的孔距为2～5米，所述孔深是根据所需拆除堤坝高出水面的高度确定的钻孔深度，孔深与堤坝高出水面的高度相同。
4.根据权利要求1所述的土质堤坝爆破拆除方法，其特征在于：所述S2中布孔的方式为根据堤坝顶宽度沿堤坝长边在堤坝顶中心位置布置一排孔或二排孔，布孔的形状为矩形或梅花形。
5.根据权利要求1所述的土质堤坝爆破拆除方法，其特征在于：所述S2中的钻孔设备为具有吸泥清孔性能的钻孔设备，所述钻孔设备的钻头直径为40～60mm。
6.根据权利要求1所述的土质堤坝爆破拆除方法，其特征在于：所述S3中检查扩腔质量是在扩腔爆破完成后观察炮孔处堤坝外观，如果堤坝顶未出现明显裂纹、塌陷，再使用所述步骤S2的空心塑料管或竹竿进行孔深测量，通过钻孔孔深和扩腔后的深度进行比较，当扩腔的孔深大于或等于钻孔孔深，即可确认爆破扩腔质量合格。
7.根据权利要求1所述的土质堤坝爆破拆除方法，其特征在于：所述S3中扩腔爆破所采用的炸药为直径32mm、长度200mm、重量200g的乳化炸药或直径35mm、长度300mm、重量200g的水胶炸药。
8.根据权利要求1所述的土质堤坝爆破拆除方法，其特征在于：所述S4中的空心塑料管的长度大于孔深、内径大于炸药直径、外径小于炮孔直径，所述S4中的空心塑料管外径为40mm，内径为36～39mm，采用的雷管为工业普通导爆管雷管。
9.根据权利要求1所述的土质堤坝爆破拆除方法，其特征在于：所述步骤S5起爆结束后，进行现场检查：15min后坐船至现场检查是否有盲炮。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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