电子雷管在异型楼房拆除爆破中的应用.pdf
工程爆破 ENGINEERING BLASTING 2019 年 12 月第 25 卷第 6 期 Engineering Blasting工程爆破 , 2019 , 25(6) 44-50 文章编号 1006-7051(2019)06-0044-07 收稿日期 2019-05-11 基金项目 江西省科技厅科技平台和基地建设资助项目(20164BCD40054) 作者简介 周浩仓(1964 - ) , 男 , 学士 , 高级工程师 , 从事爆破技术研究与爆破施工设计和管理工作 。 E-mail 351931092@ qq . com 电子雷管在异型楼房拆除爆破中的应用 周浩仓 (1 . 江西国泰集团股份有限公司 , 南昌 330096 ; 2 . 长沙矿山研究院有限责任公司 ,长沙 410012) 摘 要 以异型楼房拆除爆破为例 , 阐述了在楼房拆除爆破中采用电子雷管要注意每个雷管编号与炮孔和位置的对应关系 、雷管延 时时间与起爆顺序对应关系及起爆网路组网等有关问题 。 通过对电子雷管的孔网参数设计 、 延时时间设计 、起爆单元划分 、起爆方式 及倒塌过程等的研究和爆破效果分析 , 指出电子雷管能更加精准地实现楼房拆除爆破按照设计要求倒塌 , 促进楼房拆除爆破向更安 全和更环保的方向发展 。 关键词 电子雷管 ; 异型楼房 ; 拆除爆破 中图分类号 TD235 . 3 文献标志码 A doi 10 . 3969/j . issn . 1006-7051 . 2019 . 06 . 008 Application of electronic detonator in demolition blasting of special- shaped buildings ZHOU Hao-cang (1 .Jiangxi Guotai Group Co .,Ltd .,Nanchang 330096 ,China ;2 .The Limited Corporation of Changsha Mine Re- search Institution ,Changsha 410012 , China) Abstract Through the example of demolition blasting of a special-shaped building ,it is stated that the use of electronic detonators in the demolition blasting of buildings should pay attention to the corresponding relationship between each detonator number and the blasthole and position ,the corresponding relationship between the detonator delay time and the detonation sequence ,and the detonation network networking .Through the research on the design of the mesh parameters of the electronic detonator ,the design of the delay time ,the division of the detonating unit ,the detonation and the collapse process ,and the analysis of the blasting effect .It is pointed out that the electronic detonator can more accurately realize the collapse of the building demolition according to the design requirements ,and promote the development of the building demolition blasting to a safer and more environmentally friendly direction . Key words electronic detonator ; shaped building ; demolition blasting 1 工程概况 待拆楼房为 “目”字型框剪结构的艾溪湖瑞 丰大厦 , 地面以上高 36 . 0 m , 地下室高 3 . 9 m , 一 层占地面积 5 175 . 60 m 2 ; 楼房长 114 . 0 m 、宽 45 . 4 m 、 高 30 . 0 m , 建筑面积 46 580 . 4 m 2 。 该 楼房临近城市主干道路和居民小区 , 进出人员 多 , 过往车辆密集 , 工程环境复杂 , 施工与爆破警 戒难道大 , 需要严格控制爆破危害效应 。 东面 50 . 0 m 处是输电线路和创新一路 , 65 . 0 m 处是 万方数据 www . cseb . org . cn//xhqk/indexframe . htmlDecember 2019|Engineering Blasting |Vol . 25 ,No . 6 空地 , 南面 100 . 0 m 处为兴中科技厂房 ;南面 20 . 0 m 范围内是绿化场地 , 120 . 0 m 以外为待拆 除的江西联思触控技术有限公司厂房 ;西面 108 . 0 m 处是输电线路 , 134 . 0 m 为昌东大道东 路 ; 北面 109 . 0 m 处是艾溪湖北路 , 246 . 0 m 处 为居民小区(见图 1)。 图 1 待拆楼房四周环境 Fig . 1 Environment around the building to be demolished 待拆楼房共有各种型号的承重立柱 132 根 , 有 4 个电梯井 , 东西南北 4 个角分别有 1 个楼梯间 , 中间对应有2 个楼梯间和电梯井 。 楼梯间 、 电梯井 均为剪力墙结构 , 墙厚为 20 cm(见图 2)。 图 2 楼房结构(主视) Fig . 2 Building structure (front view) 2 爆破设计 根据待拆楼房的结构特点 [1-9] , 决定先对楼房地 面部分采用拆除爆破法 , 再对地下室及承台采用机 械拆除法 。 由于承台和地下室在地面拆除爆破的楼 体塌落过程中部分被冲击压碎 , 所以再用液压锤破 碎和挖机清理 。 当后续机械拆除无法满足要求时 , 采取局部松动控制爆破 , 以加快清理进度 。 1)爆破难度及解决措施 。 由于待拆楼房长宽 比为2 . 51 , 长高比为 3 . 8 , 且楼房南北方向 、 东西方 向及中间均有楼梯 、 电梯间和大量剪力墙结构 , 加 之楼房整体为“目”字型结构 , 显示出“四平八稳” 状态 , 所以稳定性极强 , 不易失稳和倒塌 。 通过模 拟与计算得知 不论从楼房中间或一端起爆都不 能百分之百确保整栋楼房顺利倾倒和塌落 。 注 1 ~ 22 表示水平方向立柱编号 ; A ~ K 表示纵向立柱编号 图 3 楼房切口位置设计 Fig . 3 Building incision location design 因此 , 决定采用矩形 、梯形 、三角形相结合的 爆破切口(见图 3) , 即在立柱 A 、 B 、 C 、 D 、E 与 1 ~ 54第 6 期周浩仓 电子雷管在异型楼房拆除爆破中的应用 万方数据 Engineering Blasting工程爆破 , 2019 , 25(6) 44-50 5 、 18 ~ 22 立柱交汇范围内采用矩形切口 ,以形成 较大爆破切口 ;而在 1 ~ 5 立柱和 18 ~ 22 范围内 的 F 立柱取炸高 0 . 8 m , 让立柱 F 、 G 、H 、 J 和 K 共 同形成短暂支撑铰链 , 使楼房在第一段起爆后能 按照设计要求倾倒而不下坐 , 以确保楼房顺利倒 塌 ; 另外立柱 G 、H 、 J 、K 与 1 ~ 5 立柱 、 18 ~ 22 立柱 交汇范围内采用梯形切口 , 梯形切口的高度与矩 形切口高度一致 , 这样就会将“目”字型两头撕裂 , 有利于楼房倾倒 ; 其余部分按照划分的爆破区域 采用常规三角形切口 , 以控制楼房倒塌速度和降 低塌落振动 。 这样做的目的是增加楼房首次倒塌 动能 、 倒塌速度 , 对未起爆部分起到拉扯作用和增 加失稳 , 同时降低了对楼梯间 、 电梯井和剪力墙的 预拆除工作量 , 保障工程按期完成 。 2)预拆除和钻孔 。 爆破施工前 , 先对待拆楼 房的所有门 、 窗 、 管线和空调管道等附属设施进行 预拆除 , 以便于楼房爆破时顺利倒塌 。 另外对楼房内部的电梯间 、楼梯间 、剪力墙等 部位 , 利用机械和人工等方式进行必要的掏空预 处理 , 使支撑立柱曝露 , 便于爆破的穿孔作业 ; 削 弱非承重结构的支撑强度 , 防止非承重结构对爆 破倒塌产生影响 。 但预处理范围和位置须经过抗 压承载安全校核 , 以保证楼房承重结构安全 , 并尽 量减少爆破施工量 , 降低爆破有害效应和爆破时 的扬尘 , 同时有利于大楼的安全倒塌 。 在确保楼房承重结构不发生质变的情况下 , 对所有需预处理部分完成掏空作业后 , 组织钻孔 队伍对大楼爆破切口部位的立柱 、预留剪力墙进 行钻孔作业 , 所有钻孔的参数必须严格按照设计 要求进行 。 进行预处理和爆破钻孔作业时 , 必须派出专 职安全员 、爆破技术人员对整栋楼进行安全与技 术巡查 ,禁止非爆破施工人员入内 。 根据待拆楼房的特点制定安全有效的防护措 施 , 保证施工人员 、临近楼房和周边环境安全 。 爆 破前对倒塌范围内的设施进行拆除或转移 , 如倒 塌方向的围墙 、管线和通讯设施等 。 清理承台部 分和地下室时 , 应待上部爆破堆渣清理完毕或保 证安全的情况下进行 。 3)爆破切口及爆破参数 。 立柱 A ~ E 和立柱 1 ~ 5 、 8 ~ 10 、 13 ~ 15 、 18 ~ 22 交汇范围内采用矩形 切口 , 切口长 32 . 7 m , 高 16 . 2 m ; 立柱 F ~ K 和立 柱 1 ~ 22 交汇范围内采用梯形切口 , 切口长 12 . 7 m , 高 16 . 2 、 0 . 8 m ; 立柱 A ~ D 和立柱 6 ~ 7 、 16 ~ 17 交汇范围内采用梯形切口 , 切口长 13 . 7 m , 高 16 . 2 、 0 . 8 m , 爆破参数如表 1 所示 。 表 1 爆破参数 Table 1 Blasting parameters 柱号 尺寸/ (cm cm) 炸高/ m 孔距/ cm 排 数 孔 数 孔深/ cm 单耗/ (kg m-3) 单孔 药量/g Z1腚40 40n2 . 1035Z1;7 35�1怂. 265 Z2腚60 60n2 . 4535Z1;8 40�1怂. 2150 Z3腚60 150倐2 . 8040Z1;8 130 1怂. 2430 Z4腚60 80n2 . 4040Z1;7 55�1怂. 2230 Z5腚70 140倐2 . 8040Z1;8 120 1怂. 2470 Z6腚60 60n2 . 4535Z1;8 40�1怂. 2150 Z7腚70 70n2 . 5050Z2;12145�1怂. 2145 Z8腚50 50n2 . 4535Z1;8 35�1怂. 2105 Z9腚70 70n2 . 5050Z2;12145�1怂. 2145 Z1060 200倐2 . 8040Z1;8 175 1怂. 2580 Z1160 60n2 . 4535Z1;8 40�1怂. 2150 Z1270 70n2 . 5050Z2;12145�1怂. 2145 Z1360 60n2 . 4535Z1;8 40�1怂. 2150 Z14 φ60 32 . 4535Z1;8 38�1怂. 2120 Z15 φ60 32 . 4535Z1;8 38�1怂. 2120 LZ1 φ50 32 . 4535Z1;8 30�1怂. 280 3 起爆网路 1)起爆网路设计 [1 , 5 , 10] 。 采用楼房两端向中间 爆破 、 前面向后面爆破的多头分区起爆法 , 第 1 层 楼房起爆延时分区如图 4 所示 , 先从西头起爆 , 东 头比西头延时 1 200 ms 起爆 , 形成西头向西南方 向拉扯楼房 , 东头向东南方向拉扯楼房的倒塌趋 势 。 同时楼房整体由南向北延时爆破 , 促使爆破 过程中对楼房的扭曲 、拉断和破碎作用 , 以增加楼 房倾倒 、 塌落和降低爆堆高度 , 促使楼房在东西方 向和南北方向同时受到破坏 , 以避免因楼房长度 过大 、 宽度较厚和高度不高而出现瞬间稳定 , 从而 导致楼房出现“爆而不倒”的现象 。 64工程爆破 ENGINEERING BLASTING 第 25 卷 万方数据 www . cseb . org . cn//xhqk/indexframe . htmlDecember 2019|Engineering Blasting |Vol . 25 ,No . 6 注 长方形方块表示起爆延时分区 ; 1 ~ 22 表示水平方向立柱编号 ; A ~ K 表示纵向立柱编号 图 4 楼房起爆延时分区 Fig . 4 Building detonation delay zone 电子雷管起爆网路可以实现在线编程 , 在线 重复检测 , 网路完整性检测和快速准确定位故障 发生点 , 有利于爆破作业人员对网路连接错误的 及时排查和修复 , 确保网路正常安全起爆 ; 其次 可自由 、 精确设计多段延时起爆时间 , 满足大型 爆破工程对延时时间的需要 , 实现对爆破危害的 有效控制 。 同时实现定人 、定点 、定位起爆 , 有效 保障施工安全和避免爆破器材流失而产生不良 危害等优点 。 因电子雷管起爆网路避免了电雷 管起爆网路和导爆管起爆网路的缺点 , 而且能提 供比电雷管起爆网路和导爆管起爆网路更多 、更 精确 、更安全 、更准爆的起爆网路 , 所以本次楼房 拆除爆破全部采用三码合一电子雷管起爆网路 。 按照设计的分区范围和楼房结构设置各分区延 时时间 , 各分区延时时间如表 2 所示 。 属于或临 近各分区范围的剪力墙及爆破炮孔 , 按照就近原 则划入最近分区 , 与分区同一个时间起爆 ; 第 1 层起 爆网路延时时间设计与表 2 所示的延时时间相同 , 第 2 层及以上楼层属于切口范围内的炮孔 , 按照上 下对应原则采用同一段延时 , 只是不同楼层从下往 上延时时间增加 100 ms , 以增加楼房空中解体破碎 和缩小倒塌范围 。 表 2 各分区延时时间 Table 2 Delay time for each partition 横向立柱范围纵向立柱范围延时时间/ms立柱个数 A ~ B1 ~ 5E310览4� C ~ D1 ~ 5E800览6� E1 ~ 5E1 300忖3� F1 ~ 5E1 800忖3� G1 ~ 5E2 300忖3� H ~ K1 ~ 5E2 800忖7� A ~ B6 ~ 7E800览2� C ~ D6 ~ 7E1 300忖4� G6 ~ 7E2 800忖2� H ~ K6 ~ 7E3 300忖4� A ~ B8 ~ 10Y1 300忖2� C ~ D8 ~ 10Y1 800忖5� E8 ~ 10Y2 300忖1� F8 ~ 10Y2 800忖1� G8 ~ 10Y3 300忖3� H ~ K8 ~ 10Y3 800忖5� A ~ B13 ~ 15n2 000忖2� C ~ D13 ~ 15n2 500忖5� E13 ~ 15n3 000忖1� F13 ~ 15n3 500忖1� G13 ~ 15n4 000忖3� H ~ K13 ~ 15n4 500忖5� A ~ B16 ~ 17n1 500忖2� C ~ D16 ~ 17n2 000忖4� G16 ~ 17n2 500忖2� H ~ K16 ~ 17n3 500忖4� A ~ B18 ~ 22n1 000忖4� C ~ D18 ~ 22n1 500忖6� E18 ~ 22n2 000忖3� F18 ~ 22n2 500忖3� G18 ~ 22n3 000忖3� H ~ K18 ~ 22n3 500忖7� 74第 6 期周浩仓 电子雷管在异型楼房拆除爆破中的应用 万方数据 Engineering Blasting工程爆破 , 2019 , 25(6) 44-50 2)网路连接方法 。 选择合格的电子雷管依次 注册和编号 , 按照爆破网路设计进行各楼层 、 各炮 孔雷管布设 , 连接起爆网路应由上部楼层向一楼 推进 , 连接好网路的楼层严禁非爆破检查人员进 入 , 在整栋楼内起爆网路连接好并检查无误后 , 且 在起爆工作准备就绪后 , 才可向起爆站连接主网 路 。 应注意保护好起爆网路和做好网路防水 , 以 防止网路受到损害 , 确保起爆网路安全准爆 。 由起爆网路设计者和有经验的爆破员进行起 爆主网路敷设连接 , 实行 2 人连接 1 人监督检查 , 爆破现场技术负责人应加强敷设起爆网路的现场 指导 、 监督 、 检查 。 电子雷管爆破网路应使用同厂 、同芯片和同 批次的雷管 , 所用电子雷管的各项参数应符合国 家或行业标准的有关要求 , 并与产品说明书内容 一致 ; 使用符合要求的连接线 , 且不得有脱皮现 象 , 所使用的连接导线应满足电子雷管的准爆 要求 。 网路接头采用电工接线法 , 做好接头处的绝 缘和防水 。 网路不得布设在潮湿有水的地方 , 以 防止接头和卡扣接触到水或浸泡在水中 。 不允许 在炮孔 、 药包和防护体内出现接头 。 将每个子网路接入主网路并检查无漏接子网 路后 , 使用信安控制盒检测仪检测电流 、引爆电流 及雷管编码 、延时时间值 、子网路和主网路等 , 检 测结果均应符合设计方案要求 。 若发现有误差或 超出允许范围 , 必须立即查明原因并予以处理 , 否 则不允许进入起爆流程 。 3)起爆注意事项 。 起爆应使用与其芯片相配 套的专用起爆器 , 每台起爆器按照其允许起爆数 量的 80% 核定 , 起爆网路的总线长不应超过电子 雷管起爆系统允许规定的最远通信距离 , 单个起 爆器所起爆的电子雷管数量或起爆线长度超过其 能力时 , 应采用多个起爆器串联进行起爆 。 4 安全校核 1)个别飞散物 。 个别飞散物距离计算 [2] Rf= v 2 2g (1) 式中 Rf为未进行防护条件下拆除爆破飞散物的飞 散距离 , m ; v 为飞散物初始速度 , 取 10 ~ 30 m/s ; g 为重力加速度 , m/s 2 , 取 9 . 8 。 经计算 , R = 20 2 (2 9 . 8)= 20 . 4 m , 而爆破 后现场实测 , 最远个别飞散物距离爆堆前沿为 12 . 56 m 。 因此 , 通过安全防护后 , 可将飞散物危 害控制在允许的安全范围之内 。 2)爆破振动 。 爆破振动速度计算 [3] v = K (Q 1 3 R ) α (2) 式中 Q 为药量 , kg ;R 为爆破楼房至监控点的距 离 , m ; 取 K = 32 . 1 ,α= 1 . 58 。 爆破安全规程规定 [4] 一般民用建筑物安 全允许爆破振动速度 2 . 0 cm/s , 工业和商业建筑 物安全允许爆破振动速度为 3 . 5 cm/s 。 本次楼房 爆破最大段药量约 100 kg , 据此计算的各被保护 物的爆破振动速度如表 3 所示 。 表 3 保护对象的安全振速 Table 3 Safe vibration velocity of protected objects 方位 保护 对象 距离/ m 计算值/ (cm s - 1) 实测值/ (cm s - 1) 判定 结果 东输电线路50篌0;. 750照. 29安全 西输电线路108 0;. 220照. 09安全 从表3 计算结果和实际测振结果可以看出 , 爆 破对周边建(构)筑物引起的振动处于可控的安全 范围之内 。 3)塌落振动 。 楼房塌落对地面会形成较大冲 击与振动 , 因此把待拆楼房划分成若干个爆破单 元 , 使各单元逐个依次延时爆破 , 失稳 、 塌落触地 , 从而降低楼房爆破总体塌落振动 。 塌落振动速度计算公式 [3] vt= Kt[ R (mgh σ ) 1 3 ]β(3) 式中 vt为楼房塌落振动速度 , cm/s ;Kt取 3 . 37 ; σ取 10 MPa ;β取 - 1 . 66 ; R 为观测点至楼房塌落 点的距离 , m ; m 为楼房质量 , t ; h 为楼房高度 , m 。 84工程爆破 ENGINEERING BLASTING 第 25 卷 万方数据 www . cseb . org . cn//xhqk/indexframe . htmlDecember 2019|Engineering Blasting |Vol . 25 ,No . 6 待拆楼房每层平均面积约 3 200 m 2 , 去除底 层 , 楼房共分为15 跨依次延时落地 , 最重一跨质量 约 522 t , 重心高度约 16 m 。 距塌落中心最近的保 护物为东面 50 m 处输电线路 , 经计算爆破在该处 引起的塌落振动值为 0 . 75 cm/s , 最终实测该距离 的输电线路振动速度值为 0 . 29 cm/s 。 计算值和 实测值均小于标准允许振动值 2 . 0 cm/s , 故楼房 塌落振动不影响周围的被保护物 , 是符合安全要 求的 。 根据以往类似工程经验 , 采用划分单元分区 进行楼房爆破 , 以使楼房在空中产生扭曲 、破碎 、 碰撞 、 拉扯 , 从而提高楼房解体效果 。 最终有效降 低了塌落范围 、 触地质量和触地速度 , 减小了爆破 振动与塌落振动引起的各种危害 , 保障了周边建 (构)筑物安全 。 5 爆破效果 起爆 1 . 3 s 后楼房西南角按照设计依次下坐 、 倾斜 、 塌落和倒塌 , 2 . 5 s 后楼房东南角也开始依 次下坐 、 倾斜 、 塌落和倒塌 , 塌落过程犹如“大鹏展 翅” , 从两端不断向中间延伸 、 同时由南向北扩散 。 5 s 后西 、 东两边的倒塌汇聚于楼房中间门洞的东 侧位置 , 在此处形成碰撞 、扭曲 、折断 , 并有短暂停 留 、 稳定现象的出现 , 随之门洞西侧剪短后快速倒 塌 , 随着西侧全部倒塌 , 东侧也扭曲 、 变形 、断裂和 快速下落坍塌 , 8 s 后楼房全部倒塌结束 , 整个倒 塌过程缓慢 、连续且收敛 , 爆破塌落过程如图 5 所示 。 图 5 爆破塌落过程 Fig . 5 Blasting collapse process 爆堆呈南低北高 、西低东高和中间低洼的形 态 , 最高处 3 . 5 m , 爆堆最大长度 125 m , 宽 53 m 。 楼房中间横梁 、立柱及楼板塌落后逐层叠起 、破 碎 、 断裂 、紧密堆积在一起 , 钢筋裸露 , 混凝土脱 离 。 楼房西端 、 北端和东端柱子向内倒塌折叠 , 实 现了楼房“缓慢下落 、逐层重叠 、分区破碎 、 扬尘扩 散快”的设计目标 , 同时从本次爆破楼房塌落范围 与以往楼房塌落范围比较可以看出 实现了楼房 在倒塌过程中向东西方向和南北方向拉扯的目 的 , 有效地实现楼房顺利倒塌和降低爆堆的目的 , 爆破效果如图 6 所示 。 图 6 爆破效果 Fig . 6 Blasting effect 6 结语 电子雷管除具有更加可靠的安全性外 , 在城 市拆除爆破中还可以满足对起爆方式和延时时间 的不同设置 。 对于异型楼房或较大规模楼房的拆 除爆破 , 采用电子雷管起爆网路 , 能够安全 、 可靠 、 有效地优化各爆破单元之间的延时时间与倒塌顺 序 , 并将延时精度控制在 1% 以内的一次起爆药 量振动水平 , 实现降低塌落振动和增加楼房解体 之目的 。 电子雷管起爆网路检测简单 、 便捷 , 联网效率 高 , 最大限度地降低了爆破施工人员的劳动强度 和爆破施工时间 , 降低了拆除爆破总体安全管理 风险 。 电子雷管可组成逐跨 、逐排 、 逐区和分单元的 多层次起爆网路 , 能可靠保障起爆系统的安全准 爆和全面改变起爆系统的设计思路 。 94第 6 期周浩仓 电子雷管在异型楼房拆除爆破中的应用 万方数据 Engineering Blasting工程爆破 , 2019 , 25(6) 44-50 对于大型异形结构楼房拆除爆破 , 要根据其结 构和特点 , 在确保楼房整体稳定的情况下做好预拆 除工作尤为重要 。 它不仅可以减少爆破工作量 , 而 且可以促进楼房爆破塌落过程中不出现短暂稳定 、 瞬间支撑或局部平衡的现象 , 确保楼房从爆破开始 就持续不断的产生失稳 、 倒塌及整体塌落 , 同时选择 合适的爆破切口 、 一次起爆长度 、 多点起爆和合理延 时等综合爆破手段 , 以确保爆破目的实现 。 参考文献(References) [1 ] 李红月 , 刘锋 , 颜事龙 .电子雷管起爆网络系统设计 [J] . 火工品 , 2011(3) 18-20 . 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