[发明专利]一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法

说明书

本发明公开了一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，首先针对水下圆形岩石基础的直孔掏槽爆破合理布置中心空孔；然后根据空孔体积及炸药爆炸后爆生气体膨胀规律，计算用于排水的药包药量，安放排水药包至中心空孔底部；之后在排水药包上依次进行防护层和排水隔离物施工；对排水隔离物上方压水进行受力分析，根据爆炸后的气泡空腔膨胀规律及所述上方压水上升运动规律，计算药包爆炸后爆生气体充满中心空孔所需时间，确定排水药包与待爆除岩体药包的起爆时差；根据该时差依次起爆排水药包、待爆除岩体药包。本发明提供的爆炸排水方法可加强掏槽爆破中心空孔的应力波反射拉伸破碎作用，大幅提高水下掏槽爆破的破碎效果和掘进效率。

技术领域

本发明属于爆破施工技术领域，涉及一种水下基础开挖爆破施工技术，尤其是涉及一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，可广泛应用于海上风电嵌岩桩基础、跨海大桥水下桥墩基础、各类水下井筒等的爆破开挖。

背景技术

随着世界能源开发研究的发展，可持续发展作为一种能源开发的基本指导思想，风力发电作为一种新型可持续能源得到世界各国高度重视，我国风电的发展速度也相当迅速，近年来路上风电有了大规模的开发，但其具有许多缺点和限制条件，因海上风电场因具有风速大、有效发电时间长、不占用陆地、距离负荷中心近等优点，具有很好的可开发前景。海上风机必须支撑在海上风机基础上。因海洋环境的复杂性，海上风机基础造价占海上风电场成本的20％以上。如何降低风机基础造价，减少海上风机基础施工周期，促进风电场尽早发电创造效益是开发海上风电的重要课题。

当前阶段，国内外用于海上风电场的风电机组基础型式主要有桩基础(包括单桩基础、导管架基础、三脚架基础等)、重力式基础、吸力筒式基础和悬浮型基础等四种。其中，单桩基础受力分析明确，结构形式简单，施工速度快。国外风电场已经将单桩基础应用于0～40m水深海域，风力发电机组单机容量高达8MW；国内风电场也已具备丰富的单桩基础软基海床建设经验。据统计，目前75％以上的海上风机基础均采用单桩基础形式。然而我国辽宁、山东、浙江、福建、广东、广西等沿海存在大面积浅覆盖层地基，因为基岩面埋藏深度深度浅，往往无法将钢管桩沉入设计需要的设计高程，因此通常采用嵌岩桩。嵌岩桩桩基主要分为桩孔开挖和钢筋混凝土浇筑两大部分，对于桩孔的施工，目前主要采用人工挖孔或旋挖机钻孔施工。旋挖机挖孔效率高，但旋挖机械进出场费用高，且受到空间、道路等条件制约，特别是旋挖机在中硬岩中施工时，钻机钻进困难，机械磨损大，不经济，尤其对于大直径嵌岩桩施工来说，由于嵌岩桩施工设备缺乏，很难实现大直径全断面嵌岩；人工挖孔采用水下石方爆破的方式进行，在桩孔施工中通常采用水下控制爆破。

桩基基础水下掏槽爆破施工时，如图3所示，待爆除岩体1的炮孔布置由内向外依次为中心孔、掏槽孔、辅助孔6、轮廓孔7，中心孔一般不装药，中心孔与掏槽孔爆破后会形成中心空孔2，或者中心空孔2由大型钻孔设备施工形成，周边辅助孔与轮廓孔起爆时，其与中心空孔之间的待开挖岩体侧向受到中心空孔内较大的静水压力，且水的可压缩性较空气要小很多，临空面条件较差，严重影响爆破效果，同时增加了后续清渣、出渣工作的难度；若采用较大的炸药单耗一定程度上可以改善爆破效果，但此时水下爆破会产生较强的爆炸冲击波，对周围构筑物和海洋生物都会产生不利影响，同时会显著增加工程造价，现有技术并不能有效解决这一问题，因此寻求一种兼顾工程造价、爆破开挖效果、爆炸冲击波三方面的爆破施工方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，以解决上述背景技术存在的问题，通过爆炸排水的方法加强掏槽爆破中心空孔的应力波反射拉伸破碎作用，并为破碎岩体的后续移动或抛掷提供自由空间，避免水阻力对爆破效果的不利影响，大幅提高水下掏槽爆破的破碎效果和掘进效率，同时降低爆炸冲击波强度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于改善水下掏槽爆破破碎效果的爆炸排水方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、针对水下圆形岩石基础的直孔掏槽爆破，布置中心空孔和待爆除岩体药包；