復(fù)雜環(huán)境下鋼筋混凝土水塔的爆破拆除

殷芳滿，韓國光

（池州市長江巖土爆破工程有限公司，安徽 池州 247100）

復(fù)雜環(huán)境下鋼筋混凝土水塔的爆破拆除

殷芳滿，韓國光

（池州市長江巖土爆破工程有限公司，安徽 池州 247100）

文章介紹了一座復(fù)雜環(huán)境下水塔的控制爆破拆除，并根據(jù)水塔的周圍環(huán)境，論述了水塔的爆破方案和爆破參數(shù)設(shè)計。對爆破振動進行了校核，采取了有效的防護措施，爆破達(dá)到了預(yù)期的效果。

水塔；定向爆破；爆破參數(shù)；安全防護

某地體檢中心改建需要將一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水塔拆除，待拆除水塔所處環(huán)境十分復(fù)雜，東側(cè)距離筒體37.4m有高壓輸電線，南側(cè)5m外有花圃，10m外有高大樹木，西側(cè)緊鄰水塔0.2m有監(jiān)控、通信線纜，北側(cè)2m外有花圃，15m外為體檢中心大樓，東北側(cè)8m外有臨時儲藏室，東南側(cè)距離高壓線最近距離為34m，周圍環(huán)境如圖1所示。

圖1 水塔周圍環(huán)境示意圖（單位：m）

該水塔整體高度為38.0m，頂部倒圓錐形儲水罐高度約為6.0m，塔身高度為30.0m，直徑為2.4m，頂部有2m高避雷針，水塔壁厚為0.18m。

根據(jù)工程環(huán)境的特點，擬采用定向爆破倒塌方案，水塔倒塌方向為正東方向。在水塔底部以倒塌中心線對稱爆破開鑿正梯形缺口，并且在切口兩側(cè)對稱開鑿兩個尺寸完全相同的定向窗以確保倒塌方向。在煙囪的爆破部位采取加強防護措施，消除爆破飛石的影響，在水塔倒塌方向上地面鋪設(shè)沙袋緩沖撞地沖擊，兩邊搭設(shè)防護網(wǎng)，對周邊建筑門窗進行被動覆蓋防護，以確保安全。

本次爆破切口以地面0.2m往上，采用正梯形爆破切口。切口截面筒身周長S=7.54m，直徑D=2.4m，壁厚d=0.18m。切口長度L=0.6S=4.5m，切口高度h=1.6m。爆破缺口如圖2所示。

圖2 爆破缺口示意圖（單位：m）

在設(shè)計傾倒中心線兩側(cè)，對稱布置三角形定向窗，兩端三角形切口長度為0.9m、高0.4m，三角形定向窗切口夾角25°。定向窗用爆破或人工開鑿，可以在兩端定向窗區(qū)域內(nèi)非周邊孔，裝藥起爆，作為實驗炮。

①炮孔直徑d=36mm；

②炮孔深度l=0.68d=0.12m；

③孔網(wǎng)參數(shù)a、b，b=a=0.2m；

④單炮孔裝藥量Q=20g（單位耗藥量K＝2500g/m3）。

爆破切口共布置8排炮孔，每排13～14個炮孔，計炮孔數(shù)108個，每個炮孔2發(fā)雷管，共需雷管240發(fā)（包括捆綁和起爆雷管），炸藥3kg。

爆破網(wǎng)路的主體為非電起爆系統(tǒng)，為保證炮孔裝藥的可靠起爆，所有炮孔裝入雙雷管。運用毫秒微差爆破技術(shù)進一步減小爆破振動危害并提高爆破效果，用毫秒延期1、3、5段雷管分3段起爆所有炮孔，1段雷管處于倒塌中心線區(qū)域，3、5段分別沿倒塌中心區(qū)域向外布置。利用瞬發(fā)雷管將炮孔中的起爆雷管分組捆綁起爆，然后將捆綁雷管連接成非電復(fù)式起爆網(wǎng)路。起爆網(wǎng)路如圖3所示。

圖3 起爆網(wǎng)路示意圖

5.1.1 爆破振動[3]

建筑物或構(gòu)筑物的爆破震動安全性應(yīng)滿足安全震動速度的要求，應(yīng)根據(jù)下式計算爆破震動安全距離。

式中：R——保護建筑物要求的爆破地震安全距離（m）

Q——炸藥用量，微差或秒差爆破時取最大一段裝藥（kg）

M——藥量指數(shù)，取m=1/3

a——爆炸地震波衰減指數(shù)，其取值與爆區(qū)地質(zhì)條件有關(guān)，一般取a=1～2，計算時取a=2.0

V——介質(zhì)質(zhì)點的安全臨界震動速度值，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋等，取V=3.0cm/s；普通磚房、非抗震的大型砌塊建筑物，取V=2cm/s

K——與爆破點的地質(zhì)、地形等條件有關(guān)的系數(shù)，對于堅硬巖石，K=50～150，這里取K=150

K1——折減系數(shù)，對于樓房等，K1=0.25～0.35，這里取K1=0.25

本工程設(shè)計最大一段起爆藥量為1kg，按此公式核算，得到不同距離的爆破振動速度計算值如表1。

爆破振動速度計算值 表1

按照設(shè)計藥量進行起爆，爆破振動對于周圍居民樓而言是安全的。

5.1.2 觸地振動[4]

由中國科學(xué)研究院力學(xué)研究所公式：

式中：v——爆破振動峰值速度（cm/s）

I——觸地沖量，I=m（2gh）0.5

R——質(zhì)心至計算點的距離（m）

H——重心高度，此水塔儲水罐重心高度H=33m

M——水塔質(zhì)量（kg）

水塔儲水罐質(zhì)量由其實體體積和密度乘積得出，筒壁密度取ρ=2700，經(jīng)計算m=108000kg。

按公式核算，得到不同距離的塌落震動速度計算值如表2所示。

塌落震動速度計算值 表2

根據(jù)以上計算結(jié)果，水塔倒塌觸地產(chǎn)生的震動小于樓房允許的最大震動速度，所以對于周圍的建筑物而言是安全的。

為消弱水塔倒塌觸產(chǎn)生的振動效應(yīng)，控制觸地沖擊產(chǎn)生的飛石，采用如下的措施：在水塔倒塌方向30m范圍內(nèi)，每隔7m鋪一條緩沖帶，緩沖帶與倒塌軸線垂直，用編織袋裝黃沙堆成高1m、寬1m、長6m的緩沖帶4條。

拆除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水塔，除了爆破可能產(chǎn)生個別飛石以外，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水塔落地撞擊破碎也會激起飛石，所以必須對爆破飛石進行防護，具體措施如下。

①覆蓋防護：采用2層竹笆和4層草袋對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水塔爆破部位進行嚴(yán)密覆蓋，用鐵絲將上述覆蓋材料捆綁在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水塔爆破部位的表面。

②填筑沙土墊層：在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水塔倒塌方向用編織袋裝黃沙鋪設(shè)3條緩沖帶，每條緩沖帶之間間隔6m，緩沖帶與倒塌軸線垂直，在塔帽觸地地帶敷設(shè)高1m、寬12m、長6m的沙包墊層，緩沖帶的作用可減小鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水塔觸地速度，防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)水塔落地的碎石飛濺。

③該工程以水塔為中心安全警戒線范圍為200m。

TU751.9

B

1007-7359（2016）05-0166-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.056

殷芳滿（1969-），男，高級工程師。