无后坐控爆拆除砖砌水塔的实践(1).pdf

第 “ 卷第 期 年 月 爆破 “, *679*5，2-- B’C9DE-D F-G9;AC，2-- /，8E-） ,5*6,7A- H;I99;A ’ K;DL M9; ’M9; KC D’-;’9J KA- -J I9A,;9I9-A ’ D’-;’ KDLM;J A-L- ;9 -;’J,D9J N A ,A;9J - H;DD9 E D’-;’9J KA- -J ;9A’-K9 KA- H;I99;A D- 9 5E9 H;DD9 H;’GJ9A J’D,O I9-A ’- J9I’AE- KC KA- - J1 935 J9I’’-；A-L- J’M-M;J 工程概况 湘潭市河东开发区大道边有一水塔建于 “0 年， 属砖砌圆筒结构， 塔身高 4 I， 塔体高 3 I； 底 部外直径 / I， 水塔直径为 3 I， 壁体厚 / I， 水塔底部有一门洞， 门洞高 I， 宽 I， 位 于水塔的南侧； 水塔上无明显裂隙， 整体性较好。水 塔东南侧 3 I 为临时工棚， 南侧 4 I 为新建的湘 潭市交警指挥中心大楼， 大楼的底层大门前缘距离 水塔 4 I； 西边距离围墙 1 I； 北边距材料存放库 I， 3 I 处有高 I 的围墙， 围墙外是河东大道； 东边 3 I 为交警指挥中心建设办公楼。业主要 求在爆破时不影响河东大道的正常通行， 确保办公 楼绝对安全， 对周围建筑物不能有影响， 爆破作业环 境如图 。 收稿日期 . . 作者简介 林大能 （“1 . ） ， 男； 湘潭 湘潭工学院讲师、 硕 士 爆破方案的制定 根据水塔的爆破作业环境， 水塔的西面场地开 阔， 可以利用的场地长 1 I， 宽 1 3 I。根据式 图 爆破环境示意图 （单位 I） 待拆除水塔；材料库；4办公楼；/临时工棚 3交警指挥大楼；门厅；1围墙；0河东大道 （） 、（） 可以预计水塔倒垢的堆积范围 ［］ 1 23（） 4 1 23（） 万方数据 式中 为水塔倒地后的长度，“ 为水塔倒地后的 宽度， 为水塔高度， 为水塔的最大直径。 代入相关数据计算得水塔倒地后长度为 “ ， 宽度为 “’ 。西面的场地满足水塔定向倒塌的 要求。定向倾倒与原地坍塌及折叠爆破相比， 技术 难度相对较低， 风险较小， 所以选择水塔向西定向倾 倒。本工程设计时要重点考虑的是保证办公楼的安 全， 办公楼离水塔边缘仅 “’ ， 要求水塔在爆破倾 倒的过程中， 不允许出现后坐， 所以以在设计时， 必 须严格控制后坐。水塔底部高 “ 的门洞位于 南侧， 可以设计为定向窗。考虑到施工方便问题， 决 定在底部开缺口。 缺口设计 爆破缺口形式 考虑到水塔东侧边缘距离办公楼仅 “’ ， 不 允许出现后坐， 在万一发生后坐的情况下， 爆破缺口 高度越小， 水塔倾倒后底部后坐运动时间越短， 距离 越小， 办公楼越安全。在爆破高耸构筑物的各种缺 口形式中， 矩形缺口开口高度相对较小， 实践证明这 种缺口形式对控制后坐最有利， 施工也方便， 所以将 缺口形式设计为矩形缺口。 “爆破缺口长度 水塔爆破通常是在其周长的 *“ “* 范围内 布孔 ［］ ， 据有关资料和多次爆破实践表明 布孔长 度应占水塔周长的 ’ 倍。如果缺口所占比 例过大， 则留下的支撑部分过小， 水塔在倾倒过程中 容易扭转， 同时会产生不同程度的下坐， 而高耸构筑 物的下坐是引起后坐的主要原因 ［“］ 。因此控制后 坐在很大程度上取决于对高耸构筑物倾倒时下坐的 控制。为了避免后坐现象的产生， 必须对留下的支 撑部分的强度进行校核， 以保证水塔倾倒的全过程 中支撑部分不被上部水塔的重量压跨。文献 ［］ 指 出 作用在支撑部分上的垂直压力 并不等于上部 的重量。 ’ * ““（ , “,-.,-.* ,-.“ ） - . （） 式中， 为上部实体质量， /0；为重力加速度， * .“； 为转动轴到水塔重心的距离， ；. 为水塔的 转动惯量； 为转动角；为初始转动角。结合壁 体的单轴抗压强度可以计算出要保证在转动过程中 不被压跨的最小长度 /，考虑安全系数为 。可 以按下式计算爆破缺口长度 / 。 / ’ “ * 0/ （） 式中 为水塔开口处的外直径， 根据水塔施工图 提供数据计算得/1 ’“，/ 1 2“。为施工 方便，/ 取为 2’ 。缺口长度系数 1 ’ / - （“） （’） 代入计算得 1 1 ’2， 在 ’ 之间， 因此是合 理的。 爆破缺口高度 爆破缺口越高越能保证水塔倾倒， 但开口越高 工作量越大， 防护困难， 对安全不利。文献 ［］ 认为 对于砖砌水塔， 爆破缺口高度为壁体厚度的 ’ “ 倍， 文献 ［“］ 认为爆破缺口高度 2 与壁体厚度无 关， 可用下式计算 2 ’ 3 -0（） 式中3 为爆破缺口处的半径。文献 ［］ 在考虑缺 口闭合时受到动载的冲击而发生了部分破坏的基础 上， 认为缺口高度可按 （2） 式计算。 2034“3（2） 笔者认为，（2） 式反应了水塔爆破时缺口上、 下 边缘碰撞的实际情况， 与实际更为吻合。公式 （） 计 算值偏小， 应考虑安全系数， 本设计用 （2） 式计算得 到 2 4， 为保证水塔顺利倾倒，2 取 ’。 预处理 为了减小同时起爆药量和保证水塔的定向效 果， 有效控制水塔在倾倒时的后坐， 有必要对水塔进 行预处理。考虑到最外边的炮孔爆破时破坏范围要 向外扩大 ’ 倍的炮孔间距， 对留下的支撑部 位造成破坏或一定程度的损伤， 使实际的支撑部分 过小， 造成倾倒时发生下坐， 进而引起一定程度的后 坐， 同时考虑到水塔底部的门洞对水塔定向倒塌的 影响， 在缺口的边缘开设两个定向窗。窗口宽度为 ， 高度为 ’ 。窗口用放小炮辅以人工处 理形成， 最旁边一排炮眼离缺口边缘的距离为 “ ,， 药量为正常药量的 *’。 ’爆破参数设计 最小抵抗线 4 ’ 0’； 炮眼深度 5’ “-； 药孔间距 ’ 04； 炮孔排距 6 ’（03’ 7 ） ； 装药排数 8 ’ 2 - 6 , ； 每排炮孔数 ’ / - , ； 单孔装药量 9用体积公式计算， 单耗在试爆窗口 的基础上确定为 4 /0* 。将水塔的数据代入计 算得爆破参数为4 1 “ ，51 “2 ， 1 ’ ，6 1 ’ ，8 1 ， 1 ’ /0。 ， 炮眼 布置如图 “。 起爆网路设计 定向窗的开设有为壁体的爆破提供自由面， 水 3’ 爆破““ 年 月 万方数据 图 爆破缺口及炮眼布置图 （图位 ““） 、 、 、 代表雷管段别 塔的定向效果主要取决于缺口范围内的砖砌体能否 被彻底破坏， 以及缺口的形成过程是否严格与中线 对称。充分利用定向窗所提供的自由面以及采用微 差爆破有利于实现壁体的彻底破坏， 要满足第二个 条件必须使中线两侧的壁体对称同时破坏， 因此起 爆顺序为从两侧的定向窗开始对称向中线起爆， 各 炮眼起爆段别见图 。各部分的准确起爆对水塔的 准确定向起着关键作用， 为提高网路的可靠性， 决定 用 、 、 、 段导爆管雷管起爆， 与炮孔联系的导爆 管每 ’ 根分为一组， 一共有 组， 每组用两发 段 导爆管雷管起爆， 再将每组引出的导爆管的一根 （共 根） 组成一小组， 其余 根组成另一小组， 再分别 用 发检测后的电雷管起爆每一小组， 发电雷管 串联。这样只要有一发电雷管爆炸， 所有的导爆管 都要受到激发， 网路的可靠性得以提高。用 *, - ’’ 型起爆器起爆。 安全防护及效果分析 总的起爆药量仅为 . /0， 分为四段起爆， 每 段药量为 ’. /0， 考虑到药量为分散化布药， 爆 破点位于地表以上， 以办公楼为重点保护对象计算 得一次起爆药量为 ’. 12 /0， 所以将总药量分为四 段是可行的。采用两层麻袋悬挂加竹夹板防护飞 石， 防护重点是北边和南边。准时起爆后随着一声 沉闷的爆炸声， 约 3 后水塔开始倾斜， 大约 3 时 水塔在高约 4 处折断， 爆破瞬间水塔没有下坐， 在 整个过程中水塔始终没有后坐， 支撑部分壁体完好， 倒向准确， 后边的办公楼安然无恙。 参考文献 ［］ 潘国斌， 张双计， 李成志 5 拆除爆破与特种爆破 ［*］ 5 西安 西安地图出版社， 2251 - 5 ［］ 郗庆桃 5 有关水塔爆破倾倒的几个问题 ［6］ 5 爆破， 21 （） ’ - 5 ［］ 李守巨 5 爆破拆除冷却塔倾倒过程的研究 ［6］ 5 爆炸与 冲击， 22 （） - 5 ［］ 龙源， 纪永适，张可玉 5 高耸筒形结构物爆破口计 算原理研究 ［6］ 5 工程爆破， 22 （） - 5 ［］ 刘小春， 林大能， 彭刚 5 定向爆破拆除烟囱 ［6］ 5 爆 破， ’’ （） ’ - 5 ［］ 朴永春 5 定向爆破拆除方形烟囱 ［6］ 5 爆破， ’’ （） - 5 2 第 2 卷第 期林大能等无后坐控爆拆除砖砌水塔的实践 万方数据