一种基于空气耦合减振孔的水下钻孔爆破减振方法

技术领域

本发明涉及岩体工程爆破技术领域，特别涉及一种基于空气耦合减振孔的水下钻孔爆破减振方法。

背景技术

随着我国建设由陆地向海洋发展、由地上向地下发展，我国沿海地区以及三峡库区等地方的水利水电和交通工程目前正处于快速发展的时期。这些工程的建设过程不可避免的涉及到岩体的大规模开挖，而爆破开挖则是目前经济成本低、开挖效率高的主要开挖方式。在水利工程的建设中，涉水爆破和水下爆破是工程技术人员经常面临的施工作业挑战。水下环境复杂，施工难度高，在此情况下，还要控制水下爆破对周边邻近涉水建(构)筑物的振动影响，使得施工难度进一步提升。因此，提出一种能够降低水下爆破对周边邻近建(构)筑物振动影响的减振方法，具有重要的现实意义和工程应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于空气耦合减振孔的水下钻孔爆破减振方法，能有效降低岩体爆破开挖过程中对待保护建(构)筑物的振动效应，进一步降低水下岩体爆破开挖过程中对水下待保护建(构)筑物的振动效应，最终达到在水下爆破过程中保护水中建构筑物的目的。

本发明所采用的技术方案如下：

一种基于空气耦合减振孔的水下钻孔爆破减振方法，包括以下步骤：

步骤1、确定水下爆破区域，在待保护建筑物与爆破区域之间选择减震孔钻孔区域，在减震孔钻孔区域的水下岩体上开设多个水下减震孔；

步骤2、在每个水下减震孔内放置刚性连接管；

步骤3、在水下爆破区域进行爆破。

进一步的，所述步骤1中，设l为减振孔钻孔区域宽度，L为爆破区域最大宽度，d为上述水下减振孔与待保护建筑物的距离，D为爆破区域与待保护建筑物的距离，则满足l:L＝d:D。

进一步的，水下减振孔钻孔区域钻孔深度满足h＝1.2H，h为减振孔的钻孔深度，H为爆破区域炮孔深度。

进一步的，水下减振孔钻孔区域采用多排布孔方式，钻孔区域在水平面上呈现梅花形，且满足c＝1.2e，其中c为梅花形布孔的孔距，e为梅花形布孔的排距。

进一步的，水下减振孔在竖直方向上能将待保护建筑物及其基础完全遮挡在爆破区域直线范围外。

进一步的，所述步骤1中，通过水下钻孔船进行水下钻孔，步骤2中，通过水下钻孔船放置刚性连接管。

进一步的，所述步骤2中，刚性连接管由多级空心管顺次螺纹连接而成，且刚性连接管顶部设置有吊环，底部设置有配重。

进一步的，相邻两级空心管之间采用实心块分隔填充。

进一步的，所述刚性连接管的长度不小于水下减震孔的高度，直径为水下减震孔的直径的90％。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明通过多级空心管内部空气阻抗基本可以忽略不计的特征，在爆破地震波的传播途径中吸收和反射地震波，达到保护特定方向涉水建(构)筑物不受爆破地震波的影响。另一方面，在控制了特定方向的爆破振动效应后，可进一步提高最大单响药量和爆破范围，提高爆破施工作业效率，缩短工期，节约成本。相邻空心管中间采用实心结构，即可保证相邻两节空心管之间的独立性，在一节空心管发生破损，水进入到空心管之后，相邻的空心管会因为连接头的实心结构导致相邻空心管中不会被水侵入。多级空心管避免了空心管发生破损后，整根空心管失去减振作用，可提升空心管在现场实际使用过程中的容错性。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明提供的多级空心管结构示意图；

图2为本发明提供的连接头结构示意图；

图3为本发明提供的水下减振孔钻孔过程示意图；

图4为本发明提供的水下减振孔分布示意图；

图5为放置多级空心管的过程示意图。

附图中，各标号代表的部件列表如下：

1、空心管；2、连接头；3、配重；4、实心块；5、水下钻孔船；6、水下减振孔；7、炮孔；8、待保护建筑物；9、爆破区域；10、钻杆

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。

如图1-5所示，一种基于空气耦合减振孔的水下钻孔爆破减振方法，包括以下步骤：

步骤1、确定水下爆破区域，在待保护建筑物与爆破区域之间选择减震孔钻孔区域，在减震孔钻孔区域的水下岩体上开设多个水下减震孔；

步骤2、在每个水下减震孔内放置刚性连接管；

步骤3、在水下爆破区域进行爆破。

作为一种实施方式，所述步骤1中，设l为减振孔钻孔区域宽度，L为爆破区域最大宽度，d为上述水下减振孔与待保护建筑物的距离，D为爆破区域与待保护建筑物的距离，则满足l:L＝d:D。

作为一种实施方式，水下减振孔钻孔区域钻孔深度满足h＝1.2H，h为减振孔的钻孔深度，H为爆破区域炮孔深度。

作为一种实施方式，水下减振孔钻孔区域采用多排布孔方式，钻孔区域在水平面上呈现梅花形，且满足c＝1.2e，其中c为梅花形布孔的孔距，e为梅花形布孔的排距。

作为一种实施方式，上述水下减振孔钻孔数量(水平钻孔范围)还应满足完全在水平面上将待保护建(构)筑物完全遮挡在爆破区域直线范围外。

作为一种实施方式，所述步骤1中，通过水下钻孔船5进行水下钻孔，步骤2中，通过水下钻孔船放置刚性连接管。

作为一种实施方式，所述步骤2中，刚性连接管由多级的空心管1通过连接头2顺次螺纹连接而成，且刚性连接管顶部设置有吊环，底部设置有配重3。多级空心管可以通过吊环从水下减振孔放入和取出，便于提高装置的安放和取出效率，节约时间；另一方面，在爆破作业结束后或者爆破区域发生了变化之后，可将多级空心管通过吊环取出，在其他位置使用，实现多级空心管的重复利用，节约成本。

作为一种实施方式，相邻两级空心管之间采用实心块4分隔填充。

作为一种实施方式，所述刚性连接管的长度不小于水下减震孔的高度，直径为水下减震孔的直径的90％。

相对于现有技术中采用的减小爆破作业过程中的最大单响药量降低爆破振动效应的方式，本实施例提供了一种在爆破区域与待保护建(构)筑物中间布置减振孔的方法。通过多级空心管内部空气阻抗基本可以忽略不计的特征，在爆破地震波的传播途径中吸收和反射地震波，达到保护特定方向涉水建(构)筑物不受爆破地震波的影响。另一方面，在控制了特定方向的爆破振动效应后，可进一步提高最大单响药量和爆破范围，提高爆破施工作业效率，缩短工期，节约成本。

所述空心管通过两端的螺纹与连接头相连，配重同样通过端头的螺纹与连接头相连。通过螺纹相连的空心管、连接头和配重，可以防止水进入到空心管中，保证了空心管的密闭性；连接头中间采用实心结构，即可保证相邻两节空心管之间的独立性，在一节空心管发生破损，水进入到空心管之后，相邻的空心管会因为连接头的实心结构导致相邻空心管中不会被水侵入。多级空心管避免了空心管发生破损后，整根空心管失去减振作用，可提升空心管在现场实际使用过程中的容错性。

使用时，确定好爆破区域和减震孔钻孔区域后，水下钻孔船利用钻杆10开设爆破孔和减震孔，利用多级空心管组装得到刚性连接管，利用水下钻孔船在减震孔内放置刚性连接管，全部放置完毕后进行爆破。