一种海底不均匀风化体爆破系统的制作方法

1.本实用新型涉及海底隧道施工技术领域，具体涉及一种海底不均匀风化体爆破系统。


背景技术：

2.盾构法(shieldmethod)是目前海底隧道施工的主流方法，盾构机不怕整块的坚硬岩石，也不怕松软的沙土，最怕的就是软硬混在一起的不均匀风化体，又称孤石群，容易把盾构机的刀具给卡住甚至磨坏，造成盾构机无法工作。
3.海底隧道施工在海底进行，对于地层中的不均匀风化体，通常是采用爆破的方式，破碎成≤25cm的碎石，以保证盾构机正常工作。如中国发明专利cn110924956a公开的一种包含孤石和基岩凸起地层的隧道盾构掘进方法，根据勘察确定的基岩凸起的位置，在地面上采用钻机打引孔，通过特殊pvc管引炸药入孔，在洞外进行爆破处理，并对爆破体缝隙注浆封堵，以确保盾构掘进通过时保压。但是，该方案用于陆地隧道盾构掘进施工，不适用于海底隧道掘进施工。
4.为此，需要提供一种海底不均匀风化体爆破系统，以安全有效地将不均匀风化体爆破成≤25cm的碎石，保证盾构机正常工作。


技术实现要素：

5.针对上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种海底不均匀风化体爆破系统，以解决现有的陆地隧道孤石和基岩凸起地层爆破处理方式不适用于海底隧道盾构掘进施工的问题。
6.为此，本实用新型提供的一种海底不均匀风化体爆破系统，包括：
7.pvc套管，下放到不均匀风化体内的炮孔内；
8.药柱，安放到所述pvc套管的底部，所述药柱包括圆形塑料筒以及填装在所述圆形塑料筒内的炸药，所述药柱的上部捆绑细沙或碎石配重，所述药柱安装好后，向所述炮孔中倒入沙子，堵塞长度大于海床5m；
9.每个炮孔装两发雷管，且分别属于两个爆破网路，两个爆破网路并联后采用激发针起爆。
10.在上述技术方案中，优选地，在不均匀风化体区域内，各炮孔布置成梅花桩形式。
11.在上述技术方案中，优选地，海底不均匀风化体包括孤石和基岩凸起，孤石处药柱直径为60mm，基岩凸起处药柱直径为100mm。
12.在上述技术方案中，优选地，所述药柱的单位耗药量q＝q1 q2 q3 q4，式中：
13.q1为基本装药量，为一般陆地梯段爆破量的两倍，且再增加10％；
14.q2为爆区上方的水压增量，q2＝0.01h2，h2为水深；
15.q3为爆区上方覆盖层增量，q3＝0.02h3，h3为覆盖层厚度；
16.q4为岩石膨胀增量，q4＝0.03h，h为梯段爆破的高度。
17.在上述技术方案中，优选地，孤石采用单孔单体爆破，装药长度与岩石厚度相同。
18.在上述技术方案中，优选地，孤石采用多孔单体爆破，相邻两个炮孔，其中一个炮孔钻至孤石底面，装药至炮孔底部，孤石顶面留10cm不装药；其邻孔的孔底距离孤石底面10cm，装药至炮孔底部，孤石顶面留10cm不装药。
19.由上述技术方案可知，本实用新型提供的海底不均匀风化体爆破系统，解决了如何对海底隧道盾构掘进施工中不均匀风化体进行爆破的问题。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
20.在炮孔内下放pvc套管，药柱安装在pvc套管内，且在上部捆绑细沙或碎石配重，满足药包能自动下沉至有水的炮孔孔底，保证药包在水孔中不上浮，pvc套管内壁光滑，药包下放顺滑且不易刮破药柱包装。且每个炮孔装两发雷管，且分别属于两个爆破网路，两个爆破网路并联后采用激发针起爆，不仅保证了爆破效果，而且两个爆破网路避免哑炮，提高了爆破成功率。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本实用新型提供的海底不均匀风化体爆破系统的示意图；
23.图2为本实用新型中药柱的示意图；
24.图3为本实用新型中爆破网路的示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例，仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.为了对本实用新型的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本实用新型技术方案的几个优选的具体实施例。
27.需要说明的是，本文中“内、外”、“前、后”及“左、右”等方位词是以产品使用状态为基准对象进行的表述，显然，相应方位词的使用对本方案的保护范围并非构成限制。
28.如图1、图2所示，本实用新型提供的一种海底不均匀风化体爆破系统，包括：
29.pvc套管11，其下放到不均匀风化体内的炮孔10内，炮孔10通过地质钻机施工完成，且在不均匀风化体区域内，各炮孔10布置成梅花桩形式(请参见图3)。本技术中，梅花桩表示两排桩孔相错设置。
30.药柱20，安放到pvc套管11的底部，药柱20包括圆形塑料筒21以及填装在圆形塑料筒内的炸药22，药柱20的上部捆绑长度50～100cm的细沙或碎石配重23，使得药柱20能自动下沉至有水的炮孔10的孔底，并保证药柱20在炮孔10中不上浮。在药柱10安装好后，向炮孔10中慢慢倒入沙子30，堵塞长度大于海床5m。
31.每个炮孔装两发雷管40，且分别属于第一爆破网路a和第二爆破网路b两个爆破网路，两个爆破网路并联后采用激发针起爆，如图3所示，图3中实线表示第一爆破网路a，虚线表示第二爆破网路b。
32.海底不均匀风化体包括孤石和基岩凸起，孤石处药柱直径d＝60mm，基岩凸起处药柱直径d＝100mm，炸药为高密度、高性能抗水乳化炸药。
33.由于本实施例针对海底地下不均匀风化体进行爆破，为保证爆破效果，采用公式q＝q1 q2 q3 q4计算单位耗药量q：
34.式中：q1为基本装药量，由于本实施例的爆破对象不均匀风化体位于地下30-50m左右，且存在地下水，故视为水下爆破，基本装药量为一般陆地梯段爆破量的两倍；另外，由于采用的是水下垂直钻孔，在此基础上再增加10％。
35.例如，普通坚硬岩石的深孔爆破平均单耗为0.5kg/m3，则本实施例中q1＝0.5
×2×
10％＝1.0kg/m3×
10％＝1.1kg/m3；
36.q2为爆区上方的水压增量，q2＝0.01h2，h2为水深(m)；
37.q3为爆区上方覆盖层增量，q3＝0.02h3，h3为覆盖层(淤泥或土、砂)厚度(m)；
38.q4为岩石膨胀增量，q4＝0.03h，h为梯段爆破的高度(m)。
39.本实施例中，h＝4m，h2平均取40m，h3取26m，则：
40.q＝1.1 0.01
×
40 0.02
×
26 0.03
×
4＝2.14kg/m3。
41.具体可参考下表所示。
42.岩石体积(m3)0.81.01.52345装药量(kg)1.7122.143.214.286.428.5610.7
43.因孤石厚度不均，但是考虑到测量以及药柱吊装过程中产生的误差(误差累计不得超过10cm)。因此孤石爆破时，若采用单孔单体爆破，则装药长度与岩石厚度相同，若采用多孔单体爆破，则相邻两个炮孔，其中一个炮孔钻至孤石底面(即钻穿)，装药至炮孔底部，孤石顶面留10cm不装药；其邻孔的孔底距离孤石底面10cm，装药至炮孔底部，孤石顶面留10cm不装药。
44.综合以上具体实施例的描述，本实用新型提供的海底不均匀风化体爆破系统，与现有技术相比，具有如下优点：
45.第一，在炮孔内下放pvc套管，药柱安装在pvc套管内，且在上部捆绑细沙或碎石配重，满足药包能自动下沉至有水的炮孔孔底，保证药包在水孔中不上浮，pvc套管内壁光滑，药包下放顺滑且不易刮破药柱包装。
46.第二，在药柱安装好后，向炮孔中慢慢倒入沙子，堵塞长度大于海床5m。且每个炮孔装两发雷管，且分别属于两个爆破网路，两个爆破网路并联后采用激发针起爆。不仅保证了爆破效果，而且两个爆破网路避免哑炮，提高了爆破成功率。
47.第三，通过合理确定单位耗药量，确保爆破效果。
48.第四、单孔单体爆破和多孔单体爆破采用不同的形式，确保爆破效果。
49.最后，还需要说明的是，在本文中使用的术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个
…
"限定的要素，并不排
除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
50.本实用新型并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。