本发明涉及水下爆破施工，尤其涉及一种基于超临界co2的爆破减震装置及方法。
背景技术：
1、在港口建设、桥梁基础施工等领域中，都要用到水下爆破技术。目前，水下爆破技术采用常规的乳化炸药进行钻孔爆破，通过合理设计钻孔参数、装药量以及起爆顺序等来实现对岩石等介质的破碎，以满足诸如航道疏浚、水利工程建设、水下基础开挖等各类工程需求。
2、但是水下爆破作业会产生振动波，震动波会对周边环境造成不良影响；比如，在靠近居民区、商业区等存在建筑物的区域进行水下爆破施工时，乳化炸药爆破产生的强大应力波和冲击波会向周围水体及地层传播，导致远处楼房等建筑物遭受不同程度的振动影响。
3、现有技术中常见的水下爆破减震方法主要有以下几种：
4、设置减震孔：预先在爆破区域周边的岩石或土体中钻出一定数量、间距和深度的孔洞，通过改变应力波传播路径、吸收和反射部分能量来降低震动强度。然而，钻孔作业在水下操作难度较大，效率低，且受水下地质条件影响明显，在一些坚硬岩石区域钻孔成本高昂、耗时久。
5、使用柔性防护材料：在爆破点与需保护对象之间铺设如橡胶、泡沫等柔性材料，利用材料的缓冲性能吸收震动波能量。但这种方式在复杂的水下环境中材料铺设和固定困难，且成本偏高，对于高强度、大范围的爆破震动减震效果有限。
6、气泡帷幕防护技术：通过布置在水下的气泡发生装置，向水中注入气体形成气泡帷幕来阻挡和削弱震动波传播。不过，该方法需要额外配备复杂的气体发生、输送及布气系统，并且气泡的产生量、分布均匀性等较难精确控制，影响减震效果的稳定性。
7、因此，现有技术中的爆破减震方式实际使用效果不好，且成本较高；在一些对振动要求较为严格的环境下，仍然难以有效将振动影响控制在较低水平，并不能对爆炸区域的周边环境起到良好的防护作用。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于超临界co2的爆破减震装置及方法，解决了现有技术中在进行水下爆破施工时，冲击波对周边环境影响严重的问题。
2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
3、一种基于超临界co2的爆破减震装置，包括充装头，充装头的端部连接有储液罐，储液罐远离充装头的一端连接有释放头；储液罐内部设置有发热管，发热管内装填有活化剂；储液罐内部装填有超临界二氧化碳。
4、在本方案中，发热管中的活化剂被加热后放出热量，热量使得储液罐中的超临界二氧化碳迅速气化、膨胀，使得储液罐内压强在极短时间内迅速上升至临界值，最后储液罐内的二氧化碳气体从释放头冲出释放，形成大量的二氧化碳气泡；二氧化碳气泡在水下形成气泡帷幕，气泡帷幕可以对炸药爆炸产生的冲击波进行缓冲，对周边建筑设施起到良好的防护作用。
5、进一步地，充装头和储液罐之间设置有隔离片；隔离片的周围开设有若干个透气孔，若干个透气孔与开设在充装头内的环形腔连通；环形腔连接充气管的一端，充气管的另一端穿出充装头并与单向充装阀连接。
6、在本方案中，超临界二氧化碳可通过单向充装阀灌入充装头内，并经过透气孔进入储液罐内部；设计环形腔，可将超临界二氧化碳分流为可从若干个透气孔穿过的若干路，实现快速超临界二氧化碳的快速充装。
7、进一步地，隔离片中间开设有通孔，发热管的管口贯穿通孔设置；发热管内部设置有加热电阻，加热电阻的电源线沿着发热管的管口伸入充装头，并与设置在充装头内部的定时控制系统电性连接。
8、在本方案中，定时控制系统控制加热电阻定时对活化剂进行加热，活化剂被加热后放出大量热量，热量会传递给与之紧密相连的储液管中的超临界二氧化碳，使得储液罐内超临界二氧化碳迅速气化。
9、进一步地，发热管的管口处设置有橡胶塞。
10、进一步地，储液罐和释放头之间设置有泄能片；释放头内开设有泄能通道，泄能通道靠近储液罐的一端被泄能片封堵；泄能通道的另一端分流为两路并分别与两个释放孔连通，两个释放孔分别开设在释放头沿对角线的两侧。
11、在本方案中，在活化剂的加热下，储液管内气态二氧化碳的压力瞬间升高，达到泄能片所能承受的极限压力时，泄能片被冲破，高压气态二氧化碳就会通过两个释放孔快速向外部释放，在释放头两侧形成气泡帷幕；当乳化炸药爆破产生的应力波、冲击波向外传播时，先形成的二氧化碳气泡帷幕能够有效地分散、缓冲和吸收部分能量，从而显著削减冲击波的传播。
12、进一步地，活化剂为高氯酸钾。
13、第二方面，本发明基于第一方面提供的一种基于超临界co2的爆破减震装置，提供的一种基于超临界co2的爆破减震方法，包括以下步骤：
14、s1、勘测爆破区域的周边环境，确定爆破减震装置的分布位置；
15、在开展水下爆破工程前，对爆破区域及周边环境进行详细的地质、水文勘察，确定需要保护的结构物位置、距离以及水下地形地貌等信息；根据这些信息，合理布置爆破减震装置的位置和数量，使得爆破减震装置能将爆破区域和周边建筑物隔开，确保爆破减震装置产生的气泡帷幕能够有效阻断主要的震动传播路径，进而保护周边建筑区域的安全。
16、s2、布设爆破减震装置和炸药；
17、s3、先起爆爆破减震装置，再起爆炸药。
18、在本方案中，通过布设的爆破减震装置将炸药和需要被保护的周边区域隔离，爆破时先起爆爆破减震装置，爆破减震装置内的超临界二氧化碳迅速气化，产生大量的二氧化碳气体并从释放孔排出，形成气泡帷幕；后起爆炸药，先形成的气泡帷幕可对爆炸产生的冲击波进行阻止、缓冲，从而起到减震效果，有效避免了对爆炸的周边区域造成影响。
19、进一步地，s2中，爆破减震装置成排分布；
20、每一排中相邻两个爆破减震装置中释放头的释放孔相对设置。
21、在本方案中，该设置方式爆破时每个爆破减震装置沿着成排的方向释放二氧化碳气泡，形成一整排的缓冲层，能较大范围的阻挡爆炸产生的冲击波，对周边建筑物的防护效果较好。
22、进一步地，s3包括：
23、s301、确定爆破减震装置和炸药起爆的间隔时间t：
24、t＝t1+t2
25、其中，t1为二氧化碳由超临界态相变为气态的时间，t2为气泡在水中上升时间；
26、s302、起爆爆破减震装置，爆破减震装置中二氧化碳由超临界态转化为气态；
27、s303、等待间隔时间t后，二氧化碳气体形成气泡帷幕，再起爆炸药。
28、在本方案中，爆破减震装置启动后其内部二氧化碳由超临界态相变为气态产生气泡，并且气泡在水中上升形成气泡帷幕总用时为t，即起爆炸药时要等待间隔时间t，才能保证爆炸前气泡帷幕已经完全形成。
29、进一步地，确定为气泡在水中上升时间t2：
30、
31、其中，h为爆破减震装置距离水面的深度，vt是气泡在水中上升速度，g是重力加速度，r是气泡半径，ρ水和ρ气分别是水和二氧化碳的密度。
32、本发明的有益效果是：
33、本发明提供的基于超临界co2的爆破减震装置通过超临界co2与普通炸药的耦合爆破，并借助超临界co2提前起爆生成的二氧化碳气泡的缓冲作用，能够有效减弱爆破时远处楼房等建筑物接收到的爆破振动强度，减振效果显著，极大地提高了爆破施工在临近建筑物区域的安全性和可行性。超临界co2爆破后产生的二氧化碳气体最终会融入水体或扩散至大气中，相较于传统的一些减振措施，如设置大量减振沟，可能涉及土方开挖及后续环境修复，本方案对周边环境的影响更小，符合绿色施工、环保施工的发展理念。
34、本发明提供的基于超临界co2的爆破减震方法可在现有水下钻孔爆破施工工艺基础上来实现，只需合理安排超临界co2的位置、装填以及起爆顺序等环节，无需复杂的额外大型设备或特殊施工条件，施工操作相对简便，易于被熟悉常规爆破施工的作业人员掌握和实施，具有较好的推广应用前景。