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第１ ２卷 第２期
工程爆破
Ｖ０Ｊ．１２．Ｎｏ．２
２ ０ ０ ６年６月
ＥＮＧＩＮＥＥＲｆＮＧ ＢＬＡＳＴ１ＮＧ
Ｊｕｎｅ ２００６
文章编号：１００６—７０５１（２００６）０２—００１６—０３
爆破挤淤水中冲击波特性分析及工程监测
梁向前 ，张 芳２，陆遐龄 ，张永哲
（１．中国水利水电科学研究院，北京１０００４４；２．河北省水利工程局，石家庄０５００２１）
摘 要：以具体爆破挤淤工程为例，实测了水中冲击波力学测线和保护目标处的水中冲击波压力值，
分析了爆破挤淤水击波的作用特性和传播衰减规律，给出了水中冲击波的经验计算公式，提出水击波压
力安全控制标准。研究结果不仅保证了重点工程的安全施工和周围建筑的安全，而且有助于丰富爆破
挤淤理论，指导类似工程实践。
关键词：爆破挤淤；水中冲击波；特性分析；传播规律；安全标准
中图分类号：ＴＶ５４２ ６；ＴＤ２３５．４ １ 文献标识码：Ａ
ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＯＦ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣ ＯＦ ＳＨＯＣＫ ＩＮ ＷＡＴＥＲ ＡＮＤ ＩＴＳ
ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＩＮ ＳＱＵＥＥＺＩＮＧ ＳＩＬＴ ＢＹ ＢＬＡＳＴＩＮＧ
ＬＩＡＮＧ Ｘｉａｎｇ－ｑｉａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｆａｎｇ ，ＬＵ Ｘｉａ １ｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｚｈｅ
（１．Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈ３ｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００２１，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｐｒｏｉｅｃｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ０ｆ ｓｈｏｃｋ ｉｎ ｗａｖｅ ａｔ ｍｅａ—
ｓｕｒｉｎｇ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｏｂｊｅｃｔｓ ｉｎ ｗａｖｅ ｉｓ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｒｕｌｅ ｏｆ ｂｌａｓｔ—
ｉｎｇ ｔｏｅ ｓｈｏｏｔｉｎｇ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｒｅａｃｈｉｎｇ ａｎ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｓｈｏｃｋ ｉｎ ｗａｖｅ．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ
ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｏｆ ｓｈｏｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｆｏｒ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｏｂｊｅｃｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａｎ－
ｓｕｒｅｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔｓ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ
ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｇｕｉｄｅｓ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：Ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ；Ｓｈｏｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｗａｔｅｒ；Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｒｕｌｅ；
Ｓａｆｅｔｙ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ
１ 引 言
较少，爆破挤淤水中冲击波的作用特性、传播规律，
及其对周围建筑结构、运输船只的安全影响还没有
爆破挤淤作为水下淤泥地基爆炸处理技术，自
系统的理论分析和安全控制指标。因此，本文结合
２０世纪８０年代以来在我国的许多海湾港口工程中
具体的工程实例，来分析研究爆破挤淤水中冲击波
得到了成功的应用，在理论和施工技术方面取得了
的作用特性和对周围水中建筑物的安全影响。以了
重大的成就【】Ｊ。理论上主要研究了爆破挤淤“石
解水中冲击波压力参数的作用特点和传播衰减规
舌”形成过程和数值模拟计算，完善了爆破挤淤以石
律。
排淤的作用机理。同时，由于爆破挤淤方法在众多
工程的成功应用，已总结出一套应用理论和施工技
２爆破挤淤水中冲击波特性
术。但是，对爆破挤淤产生的水中冲击波研究还比
水下爆破由于水体的近于不可压缩性及理想的
传播条件，它将产生幅值较高的水中冲击波压力，衰
收稿日期：２００６—０３—０９
减较快，压力作用时问极短，通常为微秒级。水下爆
作者简介：粱向前，岩土所高级工程师、博士。
破挤淤时，因药包置于淤泥介质中，炸药部分能量将
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梁向前等：爆破挤淤水中冲击波特性分析及工程监测 ・１７・
在淤泥中耗散，这与水下钻孔爆破、围堰拆除及水下
岩坎爆破等有类似之处，此时直接转化为水中冲击
波的炸药能量有所减小，因此爆炸时产生的水中冲
击波峰值压力有较大的降低，其引起的水中冲击波
超压峰值仅为水中裸露爆炸时的１４％～２１％。
爆破挤淤受施工工艺条件限制，药包置于淤泥
中仅１０多米，堵塞也较浅，爆轰产物容易直接从淤
泥中冲出，其高温高压气体的急剧扩散而产生水中
冲击波。通常淤泥处于饱和状态，孔隙被水充填，而
水相是处于连通状态。因此，在爆源周围淤泥中也
会产生较高的孔隙水压力，消散较慢，可能会产生
“液化”现象，造成构（建）筑物基础的失稳。在深水
条件下，爆炸气体在水中形成的脉动水压力造成的
低频脉动也是不能忽视的。
水下爆破挤淤时，由于药包置于水底，部分炸药
能量将直接在基岩中产生较强的地震波并以较高的
速度传播，随距离增加而衰减较陆地爆破时为慢；同
时还受到爆破地震波在水底界面处折射于水中产生
的动水压力的影响。在爆源近区动水压力会与水中
冲击波叠加，使水中超压增大，在中远区范围爆破地
震波将先于水中冲击波抵达，引起邻近建筑结构的
冲击振动，其传播速度受到爆炸条件、地形地质条件
影响而有一定差别。
水下爆破冲击波特性与炸药爆炸威力、爆源深
度、水域范围大小和水深有关【２】。水下冲击波理论
最早由基尔克乌特、别泽等人，遵循质量守恒、动量
守恒和能量守恒三大定律，并忽略水介质的黏滞性
和热传导性，推导出水下爆炸流体动力基本方
程ｕ Ｊ。目前关于无限水中爆炸冲击波参数计算，主
要采用库尔的经验公式计算：
Ｐ ＝ｋ（Ｑ ／Ｒ） ５３３（Ｑ ／Ｒ） ・
式中：Ｐ 为水中冲击波的峰值压力，×１０ Ｐａ；Ｑ
为水下爆破最大单响药量，ｋｇ；Ｒ为爆源至测点距
离，ｍ；ｋ、ａ值与爆源性质和炸药品种有关，公式中
的取值是在装药密度为１．５２ｇ／ｃｍ３的ＴＮＴ炸药在
深水区爆炸试验得到的。
在水下工程爆破安全控制中，一般以水中冲击
波的峰值压力作为安全控制指标。
３爆破挤淤水中冲击波监测
３．１工程概况
某港扩建工程围堤采用爆破挤淤法施工，在爆
破挤淤作业区周围的不同距离处分布有多栋建筑结
构，其中水中建筑物有后引桥、卸船码头和巨轮货船
等。在爆破挤淤施工过程中，水中建筑设施和船舶
保持正常工作。为控制施工过程中产生的爆破地震
波、水中冲击波不危及周边构（建）筑物的安全，前期
进行了现场试验和安全评估，以制定合理的爆破药
量及对保护物的振动和水中冲击波安全控制标准。
施工中进行了爆破震动跟踪监测和重点部位的水中
冲击波安全监测及分析评价。
３．２水击波压力特性
在爆破挤淤工程施工中，重点部位的水中冲击
波压力监测测点主要位于后引桥的不同桩基处、卸
船码头迎爆面桩前、卸货巨轮侧面。进行了多次水
击波压力监测，获得了大量的实测波形和数据。
爆破挤淤施工根据距后引桥距离的不同，爆破
最大单响药量为３０～３００ｋｇ，水击波压力测点距爆
源为１５０～６６０ｍ。实测距爆源１５０ｍ处水击波压力
为（３．０～３．４）×１０ Ｐａ；实测后引桥桩前水击波压力
１．２×１０ Ｐａ，作用主频为３００Ｈｚ；实测卸船码头桩前
水击波压力为１．５×１０ Ｐａ，作用主频为３１２～
５００Ｈｚ；实测正在卸货的巨轮前水下４～５ｍ处水击
波压力０．７１×１０ Ｐａ，作用主频为２５０～３００Ｈｚ。从
实测结果和波形来看，水中冲击波压力具有幅值大、
主频高、作用时间极短、衰减较快等特点，一般主频
在２５０Ｈｚ以上，每次爆破总时间在０．２ｓ以内。水击
波波速为１５２０ｍ，Ｉｓ。
３．３水击波压力传播衰减规律
为了研究在当地地形地质条件下爆破挤淤产生
的水中冲击波对周围建筑物的影响和寻求规律性的
传播衰减特性，根据前期现场试验水中冲击波力学
线和对重点结构部位的监测资料，运用数理统计方
法进行综合回归分析后，可以得到该工程爆破挤淤
时水中冲击波的传播衰减经验公式为：
Ｐ ＝１９５（Ｑ ／Ｒ） －３ （相关系数Ｒ ＝０．９７）
式中：Ｐ 为爆破挤淤水中冲击波峰值压力，
×１０ Ｐａ；Ｑ为爆破挤淤最大单响药，ｋｇ（使用乳化
炸药，而不是ＴＮＴ）；Ｒ为爆源至测点距离，ｍ。，
爆破挤淤时由于药包置于淤泥中，水深为几米
至十多米，它不是理想的水中爆炸，而属于浅水爆
炸，爆炸时水面上均出现水柱冲击现象，这样将会减
小水中冲击波的能量，使其水中冲击波压力减小，随
距离衰减也较快。因此，上式中系数ｋ仅为水中爆
炸时的４０％左右，衰减系数 增大至１．３１。
３．４水中建筑物安全控制标准
国家爆破安全规程（ＧＢ６７２２ ２００３）中已对爆
破作业、周围建筑物安全及监测等方面作了较为详
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－
１８・ 工程爆破
细的说明【３］，条文５．５．７“软基处理爆破”中提出应
淤施工过程监测，得到了许多有益的结论：
控制药量，必须减弱水中冲击波强度，注意保持周围
（１）监测结果有效地指导了爆破挤淤的设计和
环境和水产资源；条文６．３．６中对水深不大于３０ｍ 施工，保证了工程正常施工和周围建筑物、船舶的安
的水域内爆破，水中冲击波的安全允许距离对人员、
全。
对船舶作了相应规定。但对于工程爆破时，距离较 （２）分析了爆破挤淤水中冲击波的作用特性，爆
近的水中建筑物、万吨巨轮和运输货船未提出具体 破挤淤时产生的水中冲击波具有作用峰值大、作用
的安全允许指标。因此，根据在工程施工初期进行 时间较短、频率高、衰减较快等特性，同时伴随有较
的爆破模拟试验，参考国内相关工程，考虑到建筑结
强的爆破地震波。
构的设计控制指标和当地的地形地质条件，提出的
（３）根据大量的水击波监测资料，得到了当地地
水中冲击波的安全控制标准如下：
质地形条件下，水击波压力传播衰减计算经验公式，
被保护对象
允许水击波压力×１０ ／Ｐａ
它不同于理想水中爆炸条件下的库尔公式，系数ｋ
后引桥基础
≤２．０
仅为水中爆炸时的４０％左右，衰减指数ａ增大至
卸船码头基础
≤２．０
１．３１。
货船
≤１．０
（４）根据前期现场试验，提出了周围建筑物和船
在爆破挤淤施工过程中，严格按设计施工，确保
舶的水击波安全控制标准，尤其是首次提出了万吨
施工质量，控制最大单响药量和段间延时。从监测
巨轮在保持正常工作条件下的安全控制标准，为工
结果来看。实际监测值均小于安全控制指标，桥梁、
程施工和被保护对象的安全提供了保障。
码头桩基未出现损坏现象，万吨货轮来往多艘，均保
（５）该爆破挤淤工程的水击波监测研究结果，不
持正常安全运行。同时，从实际对水中桥梁基础的
但有助于丰富完善爆破挤淤水击波理论，而且能有
监测结果分析知，当水中冲击波压力不大于２．０×
效地指导工程实践。
１０ Ｐａ，不会危及其安全，保持正常运行。但对于船
舶因其有较大承压面，当作用水击波超压值较大时，
参考文献：
要具体进行计算分析，以免船体产生变形及焊缝损
伤。
［１］于亚伦．工程爆破理论与技术［Ｍ］．北京：冶金工业出版
社，２００４．
４ 结 论
［２］北京工业学院八系．爆炸及其作用［Ｍ］．北京：国防工业
出版社，１９７９．
该爆破挤淤工程，周围环境复杂。在工程施工
［３］中华人民共和国标准．爆破安全规程（ＧＢ６７２２—２００３）
时，周围建筑设施、运输车辆、船舶必须万无一失地
［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２００４．
保证其安全正常运行。因此，在爆破挤淤中进行了
［４］乔继延，丁桦，郑哲敏．爆炸排淤填石法中淤泥的本构模
爆破地震波振动和水击波安全监测。通过对爆破挤
型［Ｊ］．工程爆破，２００３，９（３）：１—６．
（上接第ｌ５页）
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2024年5月26日发(作者：世弘济)
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第１ ２卷 第２期
工程爆破
Ｖ０Ｊ．１２．Ｎｏ．２
２ ０ ０ ６年６月
ＥＮＧＩＮＥＥＲｆＮＧ ＢＬＡＳＴ１ＮＧ
Ｊｕｎｅ ２００６
文章编号：１００６—７０５１（２００６）０２—００１６—０３
爆破挤淤水中冲击波特性分析及工程监测
梁向前 ，张 芳２，陆遐龄 ，张永哲
（１．中国水利水电科学研究院，北京１０００４４；２．河北省水利工程局，石家庄０５００２１）
摘 要：以具体爆破挤淤工程为例，实测了水中冲击波力学测线和保护目标处的水中冲击波压力值，
分析了爆破挤淤水击波的作用特性和传播衰减规律，给出了水中冲击波的经验计算公式，提出水击波压
力安全控制标准。研究结果不仅保证了重点工程的安全施工和周围建筑的安全，而且有助于丰富爆破
挤淤理论，指导类似工程实践。
关键词：爆破挤淤；水中冲击波；特性分析；传播规律；安全标准
中图分类号：ＴＶ５４２ ６；ＴＤ２３５．４ １ 文献标识码：Ａ
ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＯＦ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣ ＯＦ ＳＨＯＣＫ ＩＮ ＷＡＴＥＲ ＡＮＤ ＩＴＳ
ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ ＩＮ ＳＱＵＥＥＺＩＮＧ ＳＩＬＴ ＢＹ ＢＬＡＳＴＩＮＧ
ＬＩＡＮＧ Ｘｉａｎｇ－ｑｉａｎ ，ＺＨＡＮＧ Ｆａｎｇ ，ＬＵ Ｘｉａ １ｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｏｎｇ－ｚｈｅ
（１．Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｈ３ｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４４，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００２１，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｐｒｏｉｅｃｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ０ｆ ｓｈｏｃｋ ｉｎ ｗａｖｅ ａｔ ｍｅａ—
ｓｕｒｉｎｇ ｌｉｎｅ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｏｂｊｅｃｔｓ ｉｎ ｗａｖｅ ｉｓ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｒｕｌｅ ｏｆ ｂｌａｓｔ—
ｉｎｇ ｔｏｅ ｓｈｏｏｔｉｎｇ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｒｅａｃｈｉｎｇ ａｎ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｓｈｏｃｋ ｉｎ ｗａｖｅ．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ
ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｏｆ ｓｈｏｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｆｏｒ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ｏｂｊｅｃｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａｎ－
ｓｕｒｅｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔｓ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ
ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｇｕｉｄｅｓ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：Ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ ｓｉｌｔ ｂｙ ｂｌａｓｔｉｎｇ；Ｓｈｏｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｉｎ ｗａｔｅｒ；Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｒｕｌｅ；
Ｓａｆｅｔｙ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ
１ 引 言
较少，爆破挤淤水中冲击波的作用特性、传播规律，
及其对周围建筑结构、运输船只的安全影响还没有
爆破挤淤作为水下淤泥地基爆炸处理技术，自
系统的理论分析和安全控制指标。因此，本文结合
２０世纪８０年代以来在我国的许多海湾港口工程中
具体的工程实例，来分析研究爆破挤淤水中冲击波
得到了成功的应用，在理论和施工技术方面取得了
的作用特性和对周围水中建筑物的安全影响。以了
重大的成就【】Ｊ。理论上主要研究了爆破挤淤“石
解水中冲击波压力参数的作用特点和传播衰减规
舌”形成过程和数值模拟计算，完善了爆破挤淤以石
律。
排淤的作用机理。同时，由于爆破挤淤方法在众多
工程的成功应用，已总结出一套应用理论和施工技
２爆破挤淤水中冲击波特性
术。但是，对爆破挤淤产生的水中冲击波研究还比
水下爆破由于水体的近于不可压缩性及理想的
传播条件，它将产生幅值较高的水中冲击波压力，衰
收稿日期：２００６—０３—０９
减较快，压力作用时问极短，通常为微秒级。水下爆
作者简介：粱向前，岩土所高级工程师、博士。
破挤淤时，因药包置于淤泥介质中，炸药部分能量将
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梁向前等：爆破挤淤水中冲击波特性分析及工程监测 ・１７・
在淤泥中耗散，这与水下钻孔爆破、围堰拆除及水下
岩坎爆破等有类似之处，此时直接转化为水中冲击
波的炸药能量有所减小，因此爆炸时产生的水中冲
击波峰值压力有较大的降低，其引起的水中冲击波
超压峰值仅为水中裸露爆炸时的１４％～２１％。
爆破挤淤受施工工艺条件限制，药包置于淤泥
中仅１０多米，堵塞也较浅，爆轰产物容易直接从淤
泥中冲出，其高温高压气体的急剧扩散而产生水中
冲击波。通常淤泥处于饱和状态，孔隙被水充填，而
水相是处于连通状态。因此，在爆源周围淤泥中也
会产生较高的孔隙水压力，消散较慢，可能会产生
“液化”现象，造成构（建）筑物基础的失稳。在深水
条件下，爆炸气体在水中形成的脉动水压力造成的
低频脉动也是不能忽视的。
水下爆破挤淤时，由于药包置于水底，部分炸药
能量将直接在基岩中产生较强的地震波并以较高的
速度传播，随距离增加而衰减较陆地爆破时为慢；同
时还受到爆破地震波在水底界面处折射于水中产生
的动水压力的影响。在爆源近区动水压力会与水中
冲击波叠加，使水中超压增大，在中远区范围爆破地
震波将先于水中冲击波抵达，引起邻近建筑结构的
冲击振动，其传播速度受到爆炸条件、地形地质条件
影响而有一定差别。
水下爆破冲击波特性与炸药爆炸威力、爆源深
度、水域范围大小和水深有关【２】。水下冲击波理论
最早由基尔克乌特、别泽等人，遵循质量守恒、动量
守恒和能量守恒三大定律，并忽略水介质的黏滞性
和热传导性，推导出水下爆炸流体动力基本方
程ｕ Ｊ。目前关于无限水中爆炸冲击波参数计算，主
要采用库尔的经验公式计算：
Ｐ ＝ｋ（Ｑ ／Ｒ） ５３３（Ｑ ／Ｒ） ・
式中：Ｐ 为水中冲击波的峰值压力，×１０ Ｐａ；Ｑ
为水下爆破最大单响药量，ｋｇ；Ｒ为爆源至测点距
离，ｍ；ｋ、ａ值与爆源性质和炸药品种有关，公式中
的取值是在装药密度为１．５２ｇ／ｃｍ３的ＴＮＴ炸药在
深水区爆炸试验得到的。
在水下工程爆破安全控制中，一般以水中冲击
波的峰值压力作为安全控制指标。
３爆破挤淤水中冲击波监测
３．１工程概况
某港扩建工程围堤采用爆破挤淤法施工，在爆
破挤淤作业区周围的不同距离处分布有多栋建筑结
构，其中水中建筑物有后引桥、卸船码头和巨轮货船
等。在爆破挤淤施工过程中，水中建筑设施和船舶
保持正常工作。为控制施工过程中产生的爆破地震
波、水中冲击波不危及周边构（建）筑物的安全，前期
进行了现场试验和安全评估，以制定合理的爆破药
量及对保护物的振动和水中冲击波安全控制标准。
施工中进行了爆破震动跟踪监测和重点部位的水中
冲击波安全监测及分析评价。
３．２水击波压力特性
在爆破挤淤工程施工中，重点部位的水中冲击
波压力监测测点主要位于后引桥的不同桩基处、卸
船码头迎爆面桩前、卸货巨轮侧面。进行了多次水
击波压力监测，获得了大量的实测波形和数据。
爆破挤淤施工根据距后引桥距离的不同，爆破
最大单响药量为３０～３００ｋｇ，水击波压力测点距爆
源为１５０～６６０ｍ。实测距爆源１５０ｍ处水击波压力
为（３．０～３．４）×１０ Ｐａ；实测后引桥桩前水击波压力
１．２×１０ Ｐａ，作用主频为３００Ｈｚ；实测卸船码头桩前
水击波压力为１．５×１０ Ｐａ，作用主频为３１２～
５００Ｈｚ；实测正在卸货的巨轮前水下４～５ｍ处水击
波压力０．７１×１０ Ｐａ，作用主频为２５０～３００Ｈｚ。从
实测结果和波形来看，水中冲击波压力具有幅值大、
主频高、作用时间极短、衰减较快等特点，一般主频
在２５０Ｈｚ以上，每次爆破总时间在０．２ｓ以内。水击
波波速为１５２０ｍ，Ｉｓ。
３．３水击波压力传播衰减规律
为了研究在当地地形地质条件下爆破挤淤产生
的水中冲击波对周围建筑物的影响和寻求规律性的
传播衰减特性，根据前期现场试验水中冲击波力学
线和对重点结构部位的监测资料，运用数理统计方
法进行综合回归分析后，可以得到该工程爆破挤淤
时水中冲击波的传播衰减经验公式为：
Ｐ ＝１９５（Ｑ ／Ｒ） －３ （相关系数Ｒ ＝０．９７）
式中：Ｐ 为爆破挤淤水中冲击波峰值压力，
×１０ Ｐａ；Ｑ为爆破挤淤最大单响药，ｋｇ（使用乳化
炸药，而不是ＴＮＴ）；Ｒ为爆源至测点距离，ｍ。，
爆破挤淤时由于药包置于淤泥中，水深为几米
至十多米，它不是理想的水中爆炸，而属于浅水爆
炸，爆炸时水面上均出现水柱冲击现象，这样将会减
小水中冲击波的能量，使其水中冲击波压力减小，随
距离衰减也较快。因此，上式中系数ｋ仅为水中爆
炸时的４０％左右，衰减系数 增大至１．３１。
３．４水中建筑物安全控制标准
国家爆破安全规程（ＧＢ６７２２ ２００３）中已对爆
破作业、周围建筑物安全及监测等方面作了较为详
维普资讯
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１８・ 工程爆破
细的说明【３］，条文５．５．７“软基处理爆破”中提出应
淤施工过程监测，得到了许多有益的结论：
控制药量，必须减弱水中冲击波强度，注意保持周围
（１）监测结果有效地指导了爆破挤淤的设计和
环境和水产资源；条文６．３．６中对水深不大于３０ｍ 施工，保证了工程正常施工和周围建筑物、船舶的安
的水域内爆破，水中冲击波的安全允许距离对人员、
全。
对船舶作了相应规定。但对于工程爆破时，距离较 （２）分析了爆破挤淤水中冲击波的作用特性，爆
近的水中建筑物、万吨巨轮和运输货船未提出具体 破挤淤时产生的水中冲击波具有作用峰值大、作用
的安全允许指标。因此，根据在工程施工初期进行 时间较短、频率高、衰减较快等特性，同时伴随有较
的爆破模拟试验，参考国内相关工程，考虑到建筑结
强的爆破地震波。
构的设计控制指标和当地的地形地质条件，提出的
（３）根据大量的水击波监测资料，得到了当地地
水中冲击波的安全控制标准如下：
质地形条件下，水击波压力传播衰减计算经验公式，
被保护对象
允许水击波压力×１０ ／Ｐａ
它不同于理想水中爆炸条件下的库尔公式，系数ｋ
后引桥基础
≤２．０
仅为水中爆炸时的４０％左右，衰减指数ａ增大至
卸船码头基础
≤２．０
１．３１。
货船
≤１．０
（４）根据前期现场试验，提出了周围建筑物和船
在爆破挤淤施工过程中，严格按设计施工，确保
舶的水击波安全控制标准，尤其是首次提出了万吨
施工质量，控制最大单响药量和段间延时。从监测
巨轮在保持正常工作条件下的安全控制标准，为工
结果来看。实际监测值均小于安全控制指标，桥梁、
程施工和被保护对象的安全提供了保障。
码头桩基未出现损坏现象，万吨货轮来往多艘，均保
（５）该爆破挤淤工程的水击波监测研究结果，不
持正常安全运行。同时，从实际对水中桥梁基础的
但有助于丰富完善爆破挤淤水击波理论，而且能有
监测结果分析知，当水中冲击波压力不大于２．０×
效地指导工程实践。
１０ Ｐａ，不会危及其安全，保持正常运行。但对于船
舶因其有较大承压面，当作用水击波超压值较大时，
参考文献：
要具体进行计算分析，以免船体产生变形及焊缝损
伤。
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社，２００４．
４ 结 论
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该爆破挤淤工程，周围环境复杂。在工程施工
［３］中华人民共和国标准．爆破安全规程（ＧＢ６７２２—２００３）
时，周围建筑设施、运输车辆、船舶必须万无一失地
［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２００４．
保证其安全正常运行。因此，在爆破挤淤中进行了
［４］乔继延，丁桦，郑哲敏．爆炸排淤填石法中淤泥的本构模
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