四干渠永圣渡槽爆破拆除施工技術(shù)研究

摘 要：依據(jù)漳河水庫灌區(qū)永圣渡槽爆破拆除工程實(shí)例，對爆破設(shè)計(jì)依據(jù)原則與方案選擇、爆破切口的設(shè)計(jì)、參數(shù)的選取、起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、安全距離計(jì)算以及爆破施工組織、施工流程、安全控制與管理、應(yīng)急與救援預(yù)案、爆破拆除效果等進(jìn)行較為詳細(xì)的分析，對于同類型的渡槽爆破施工有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：爆破拆除；整體原地坍塌；永圣渡槽；漳河水庫灌區(qū)

中圖分類號：TV542 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1003-5168（2018）01-0083-04

Research on Blasting Demolition Construction Technology of

Yongsheng Aqueduct of Four Main Canal

CHENG Guodong1，2 LIU Mingzhong1，2 LI Xiulei1 CHEN Chongde1

（1.Hubei Zhanghe Project Administration Bureau，Jingmen Hubei 448156；

2.Hubei Ruihong Engineering Management Co.， Ltd.，Jingmen Hubei 448156）

Abstract： Taking blasting demolition project of Yongsheng aqueduct in Zhanghe reservoir irrigation area as an example， the blasting design principle and scheme selection， blasting cut design， parameter selection， design of blasting network， the safety distance calculation， the blasting construction organization， construction process， safety control and management， emergency and rescue plan and blasting demolition effect were analyzed in detail， which can be used for reference for the construction of the same type of aqueduct.

Keywords： blasting demolition；overall situ collapse；Yongsheng aqueduct；Zhanghe reservoir irrigation area

漳河水庫灌區(qū)永圣渡槽位于四干渠北干23+000～23+570處，跨越永圣河，灌溉面積1.13萬hm2，設(shè)計(jì)流量11.24m3/s。永圣渡槽長570m，渡槽鋼筋混凝土工程量4 080m3。渡槽附近村莊較多，居民住宅距渡槽18m左右，另有2條鄉(xiāng)村公路從渡槽下面穿過。為減少拆除作業(yè)對居民住宅和鄉(xiāng)村公路的影響，采用機(jī)械拆除+爆破拆除方案施工，設(shè)計(jì)采用1臺(tái)長臂破碎錘、2臺(tái)普通破碎錘拆除23+000-23+098、23+481-23+570段渡槽，爆破拆除23+098-23+481段渡槽。爆破拆除渡槽結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，高度為17～27m，長度為383m。要求爆破作業(yè)對周邊房屋及設(shè)施不造成損壞，在施工中嚴(yán)格控制飛石，鑿洞不影響周邊居民的正常生活，保證工地工人、行人、車輛的安全。

1 爆破拆除方案設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)、原則與方案選擇

1.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)。國家及有關(guān)部門頒布的規(guī)程、規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及公安部門、安全生產(chǎn)監(jiān)督管理部門的相關(guān)要求。盡可能減輕爆破拆除渡槽對周圍環(huán)境的影響，同時(shí)爆破處拆除應(yīng)符合相關(guān)質(zhì)量、安全等技術(shù)要求。

1.1.2 設(shè)計(jì)原則。確保爆破拆除施工中安全第一的原則，堅(jiān)持節(jié)約成本的原則，效益與效率兼顧原則。

1.1.3 方案選擇。根據(jù)待爆渡槽的結(jié)構(gòu)、所處地理環(huán)境條件以及參建各方的共同意見，爆破拆除技術(shù)方案選擇整體原地坍塌爆破方案。

1.2 爆破切口的設(shè)計(jì)

1.2.1 切口位置。爆破切口為便于鉆孔施工，切口底線位于地表。

1.2.2 切口形狀。拆除爆破時(shí)常用的爆破切口有三角形、矩形、梯形和倒梯形等。參考各類參考資料和以往施工經(jīng)驗(yàn)，本次切口采用矩形切口。

1.2.3 切口長度。根據(jù)排架實(shí)際寬度取切口長度為1.0m。

1.2.4 切口高度。切口高度H按下式計(jì)算：

H=K1δ （1）

式（1）中，K1為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，切口處結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土?xí)r，K1=6.0～10.0；δ為切口處筒體壁厚（m）。

每個(gè)排架為4個(gè)柱體，分兩排（見圖1）。按公式（1）計(jì)算，第一排爆破切口高度H取1.4m，第二排爆破切口高度H取0.8m。爆破切口設(shè)計(jì)見圖2、圖3。

[第一排][第二排][1][2][3][4]

圖1 槽墩示意圖

圖2 第一排槽墩切口示意圖

圖3 第二排槽墩切口示意圖

1.3 爆破參數(shù)的選取

1.3.1 計(jì)算公式。最小抵抗線計(jì)算公式如下：

W=B/2 （2）

孔距計(jì)算公式如下：

a=（1.0-1.3）W （3）

排距計(jì)算公式如下：

b=（0.6-0.9）a （4）

炮孔深度計(jì)算公式如下：

l=（0.50-0.65）H （5）

式（2）～（5）中，B為斷面最小邊長，H為斷面最大邊長。

1.3.2 第一排槽墩技術(shù)參數(shù)的選取。采用[?38～44mm]手風(fēng)鉆打孔，2號巖石用硝銨炸藥進(jìn)行爆破。按公式（2）～（5）計(jì)算：W=0.2m，a=20cm，b=20cm，l=65cm。其他參數(shù)選擇為：孔徑D=40mm，裝藥長度L1=45cm，填塞長度L2=20cm，單耗q=9～10kg/m3，單孔裝藥量Q=0.2kg，孔數(shù)N=64個(gè)，單響最大藥量[Q′]=0.2×8（排）×4（孔）×2=12.8kg。

1.3.3 第二排橋墩技術(shù)參數(shù)的選取。按公式（2）～（5）計(jì)算：W=0.2m，a=20cm，b=20cm，l=65cm。其他參數(shù)選擇為：孔徑D=40mm，裝藥長度L1=45cm，填塞長度L2=20cm，單耗q=9～10kg/m3，單孔裝藥量Q=0.2kg，孔數(shù)N=40個(gè)，單響最大藥量[Q′]=0.2×5（排）×4（孔）×2=8.0kg。

1.3.4 總裝藥量計(jì)算?？偹幜縌總=（12.8kg+8.0kg）×23=478.4kg，初選每孔裝藥量為0.1～0.2kg。

正式施工之前，在渡槽北部相同部位進(jìn)行試炮，根據(jù)試炮結(jié)果情況，對上述爆破參數(shù)進(jìn)行修正，以期達(dá)到最佳爆破效果。共需炸藥478.4kg，雷管4 000發(fā)。

1.4 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

采用普通毫秒導(dǎo)爆管雷管并串聯(lián)爆破網(wǎng)路。每個(gè)排架4個(gè)柱體孔內(nèi)導(dǎo)爆管雷管并聯(lián)后與其余排架導(dǎo)爆管雷管串聯(lián)后再與雙發(fā)電雷管相聯(lián)，引至安全地點(diǎn)，由起爆器引爆（見圖4）。

[導(dǎo)爆管雷管][電雷管（雙發(fā)）][至起爆點(diǎn)][導(dǎo)爆管雷管]

圖4 網(wǎng)絡(luò)連接圖

首先，起爆前應(yīng)加強(qiáng)對爆破周邊環(huán)境雜散電流的監(jiān)測，以保證起爆網(wǎng)絡(luò)的安全性；其次，起爆網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用同一廠家、同一批次的雷管，以確保整個(gè)爆破網(wǎng)絡(luò)的可靠性；再者，為避免出現(xiàn)盲炮，提高爆破可靠性，采用并串聯(lián)爆破網(wǎng)絡(luò)；然后，為了能讓缺口準(zhǔn)確、快速形成，保證精確、順利實(shí)現(xiàn)定向倒塌，故采用齊發(fā)爆破；最后，為在一定程度上減少灰塵對周圍居民的影響，選用黃泥與炮屑作為炮孔堵塞物。

1.5 安全距離計(jì)算

1.5.1 爆破振動(dòng)速度安全允許距離。計(jì)算公式如下：

[V=KK（Q′3R）] （6）

式（6）中，V為安全允許振動(dòng)速度（cm/s）；K為相關(guān)系數(shù)，取250；K'為修正系數(shù)，取0.50；[Q′]為單響最大藥量，[Q′]=4kg；R為爆點(diǎn)中心至最近保護(hù)物距離；a為相關(guān)系數(shù)，取2.0。

按式（6）計(jì)算，結(jié)果見表1。按《爆破安全規(guī)程》（GB 6722—2014）的規(guī)定：土窯洞、土坯房、毛石房屋，安全允許振速為0.5～1.5cm/s；一般磚房、非抗震的大型砌建筑物，安全允許振速為2.0～3.0cm/s；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋，安全允許振速為3.0～5.0cm/s[1]。渡槽附近均為非抗震的砌體建筑物與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋，因而從表1可以看出，爆破振動(dòng)計(jì)算值在安全范圍內(nèi)。

表1 爆破振動(dòng)速度安全允許距離

[保護(hù)物距離/m單響最大藥量/kg地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度（cm/s）1341.861441.611840.972040.79]

1.5.2 建筑物倒塌沖擊波地表而產(chǎn)生的塌落震動(dòng)速度。計(jì)算公式如下：

[Vt=Kt（MgH/σ）1/3/20β] （7）

式（7）中，Kt為衰減參數(shù)，取3.37；M為下落構(gòu)建的質(zhì)量（t）；g為重力加速度（m/s2）；H為構(gòu)件的中心高度（m）；σ為地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度，取10MPa；β為指數(shù)，取1.66。

按公式（7）計(jì)算，Vt=20cm/s，在安全值范圍內(nèi)。

1.5.3 爆破空氣沖擊波。計(jì)算公式如下：

[Rk=KnQ] （8）

式（8）中，Q為爆破藥量（kg），Kn為與爆破作用指數(shù)和破壞狀態(tài)有關(guān)的系數(shù)，取2.5。

按公式（8）計(jì)算，Rk=54.7m，爆破震動(dòng)小于國家爆破安全規(guī)程的要求，故爆破沖擊波不會(huì)對周圍建筑物構(gòu)成危害。

1.5.4 爆破飛散物安全允許距離。計(jì)算公式如下：

兩端方向：[Rf1=20Kfn2W] （9）

兩側(cè)方向：[Rf2=40Kfn2W] （10）

式（9）（10）中，Kf為安全系數(shù)，一般取1.0～1.5；n為爆破作用指數(shù)，取1.0；W為最小抵抗線，按公式（9）（10）計(jì)算，[Rf1=6m]，[Rf2=12m]。

綜合考慮各方面的因素，個(gè)別飛石對人員安全距離設(shè)定為100m，實(shí)際警戒范圍確定為渡槽左右側(cè)各200m范圍內(nèi)[2]。

2 爆破控制與管理

2.1 爆破施工組織

首先，成立爆破領(lǐng)導(dǎo)小組。地方有關(guān)單位及各參建單位主要人員參加，項(xiàng)目管理單位牽頭組織實(shí)施，做到分工明確、責(zé)權(quán)清晰、互相協(xié)調(diào)、互相促進(jìn)。其次，組織有關(guān)單位審核并批準(zhǔn)爆破方案，檢查督辦爆破進(jìn)度，協(xié)調(diào)解決爆破施工中出現(xiàn)的各種問題。然后，加強(qiáng)對爆破專業(yè)隊(duì)伍的管理。專業(yè)的爆破施工人員應(yīng)是有技術(shù)、懂管理、肯吃苦的施工管理人員，爆破隊(duì)伍應(yīng)由有豐富施工經(jīng)驗(yàn)的各種專業(yè)人員組成，嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)章制度，按程序辦事。再者，確保機(jī)械設(shè)備和勞動(dòng)力投入。科學(xué)合理地調(diào)配人員和機(jī)械設(shè)備，優(yōu)化勞動(dòng)力配置，備足機(jī)械設(shè)備易損零件，備用可隨時(shí)調(diào)入的機(jī)械設(shè)備和勞動(dòng)力，確保爆破工程順利進(jìn)行。最后，組織有關(guān)技術(shù)人員，認(rèn)真熟悉圖紙；結(jié)合施工圖及技術(shù)規(guī)范，做好施工前的技術(shù)交底工作，使所有參加施工的人員掌握各自工序的施工要點(diǎn)、施工標(biāo)準(zhǔn)及施工方法。

2.2 爆破施工流程

具體的爆破施工流程見圖5。

[放樣與布眼][爆后檢查][起爆][機(jī)械鉆孔][炮孔驗(yàn)收][爆破警戒][裝藥][清理現(xiàn)場][連線檢查][炮眼防護(hù)]

圖5 爆破施工流程

2.3 爆破安全控制與管理

①嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求鉆眼，保證位置、方向和深度。②爆破器材炸藥和雷管必須嚴(yán)格測試，電雷管必須使用同廠、同批、同型號的雷管[3]。

③裝藥后必須堵塞炮孔，堵塞炮泥時(shí)應(yīng)注意雷管腳線，不得使其受損而影響安全準(zhǔn)爆。

④在炮孔部位覆蓋防護(hù)物，排架爆破切口部位及其周邊0.5m范圍內(nèi)掛敷3層草簾和1層竹笆片，周圍建筑物的一些部位和門窗用竹笆片進(jìn)行遮擋防護(hù)。聯(lián)接電爆網(wǎng)路時(shí)應(yīng)特別注意，防止聯(lián)錯(cuò)或漏聯(lián)[4]。

⑤爆破前一兩天應(yīng)注意天氣預(yù)報(bào)，主要是風(fēng)向、風(fēng)力，風(fēng)向與爆破方向一致時(shí)對爆破無影響。

⑥確定安全信號，急促哨聲為警戒信號，一長哨聲為起爆信號，三聲長哨為解除警戒信號。

⑦爆破實(shí)施前，辦理爆破審批手續(xù)；組織有關(guān)各方召開協(xié)調(diào)會(huì)議，確定爆破現(xiàn)場安全保衛(wèi)方案、交通管制方案、應(yīng)急預(yù)案和后勤保障方案等并組織實(shí)施。

⑧爆點(diǎn)中心半徑200m為警戒范圍，起爆前清理警戒范圍內(nèi)的所有人員，在具備安全起爆條件時(shí)指揮長發(fā)出起爆命令。

2.4 應(yīng)急與救援預(yù)案

①如果發(fā)現(xiàn)拒爆，應(yīng)急小組應(yīng)按照有關(guān)安全規(guī)定進(jìn)行處理，主要是檢查確認(rèn)起爆線路完好時(shí)，做好安全防護(hù)后可重新起爆；若起爆線路已損壞，則重新布設(shè)起爆網(wǎng)絡(luò)、防護(hù)好后再起爆[5]；在沒有處理完拒爆意外時(shí)，不得解除警戒，并派專人看管警戒爆區(qū)。

②發(fā)現(xiàn)盲炮應(yīng)封鎖爆區(qū)，由爆破員認(rèn)真檢查。若線路完好，經(jīng)檢查后可聯(lián)線再起爆；若起爆線路損傷，可以更換的應(yīng)立即更換，檢查后再起爆[6]。

③發(fā)生事故應(yīng)立即上報(bào)，并保護(hù)好現(xiàn)場或進(jìn)行處理[7]。

④如果發(fā)現(xiàn)人員受傷，迅速向120求救，在第一時(shí)間搶救傷員。

⑤配合有關(guān)部門做好善后處理。

2.5 爆破效果

①爆破設(shè)計(jì)選定的各項(xiàng)參數(shù)基本達(dá)到，爆破將與基礎(chǔ)相連的主立柱和槽身部分炸掉，原地坍塌，靠渡槽的自身質(zhì)量自由落地解體[8]。

②整個(gè)爆破施工過程有序開展，地方有關(guān)部門與各參建單位通力合作，進(jìn)度、投資控制均在計(jì)劃內(nèi)，保證了工程的順利實(shí)施。

③爆破安全控制與管理達(dá)到既定目標(biāo)，未傷一人一物。

④爆破后對周邊環(huán)境沒有產(chǎn)生不利的影響。

3 結(jié)語

漳河水庫灌區(qū)四干渠永圣渡槽爆破拆除工程從鉆孔至爆破歷時(shí)8d，按預(yù)定計(jì)劃順利完成了任務(wù)，為后續(xù)重建施工贏得了寶貴的時(shí)間。同時(shí)，在工期、投資、質(zhì)量控制、安全風(fēng)險(xiǎn)與安全投入等方面有著明顯的優(yōu)勢，其社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。

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