超大规模起爆网络在拆除爆破中的应用研究.pdf

1 4 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 8 卷第1 期 超大规模起爆网络在拆除爆破中的应用研究。 崔晓荣∞周听清①李战军 ①中国科学技术大学近代力学系 安徽合肥，2 3 0 0 2 7 ②广东宏大爆破股份有限公司 广东广州，5 1 0 6 2 3 [ 摘要] 文章通过对比分析电雷管起爆网络和非电导爆管雷管起爆网络的优缺点，认为拆除爆破中的大规模起 爆网络宜采用非电导爆管起爆网络。非电导爆管起爆网络中，推荐方便快捷的“大把抓”网络和“大把抓”四通复 式网络，前者具有防水功能，后者网络层次分明。实践证明，上述推荐的两种非电起爆网络，能够一次安全可靠地 起爆成千上万发雷管。 [ 关键词] 拆除爆破起爆网络可靠度分析 【分类号] T D 2 3 5 ．3 7 l 引言 城市中高大建 构 筑物的爆破拆除，往往周边 环境复杂，允许倒塌的空间狭窄，要求准确地控制爆 破倒塌姿态和堆积范围。从要求爆破的高大建 构 筑物的结构特点看，由以往的砖混结构和框架 结构转变为框架剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结 构，与传统的竖向承载构件立柱相比，剪力墙和筒体 结构的钢筋混凝土体积增大，而且墙体薄，每发雷管 的作用范围小，所以爆破单位体积的钢筋混凝土所 消耗的雷管特别多。另外，周边环境复杂，允许倒塌 的空间狭窄，越来越多的建 构 筑物采取多切口折 叠爆破或原地坍塌爆破技术，与底部单切口定向爆 破技术相比，爆破部位增多。 综上所述，新型的高大建 构 筑物的爆破拆 除，由于周边环境复杂，要求精确定位，准确地控制 爆破倒塌姿态和堆积范围，往往需要消耗大量的雷 管和炸药，需要合理设计大规模起爆网络，一次安全 起爆成千上万发雷管，并有效控制各种爆破危害效 应。 2 超大规模非电起爆网络的特点和适用条件 城市中高大建 构 筑物的爆破拆除，往往要求 安全可靠地一次起爆成千上万发雷管，电起爆网络 和非电起爆网络各有其优缺点和适用条件。从网络 设计要求上看大规模的电雷管起爆网络，要求每个 电雷管能够获得足够的电流，网络连接的施工组织 安排、电路的分流分压等均有严格的要求【l ’2 1 ；而非 电导爆管雷管起爆网络，一般情况下仅仅要求将每 发雷管连接到起爆网络中即可，不存在电路分流分 压和起爆能量设计的要求。 从网络连接施工组织上看大规模的电雷管起 爆网络的设计要求高，因此网络连接的施工组织安 排要求高，操作人员的素质要求高，往往要求爆破工 程师亲自操作；而非电导爆管雷管起爆网络，一般情 况下仅仅要求将每发雷管连接到起爆网络即可，可 以由爆破工程师带领爆破员施工，当然如果组织有 序、规范统一，可进一步提高安全可靠度。 从网络施工工作效率上看大规模的电雷管串 联或者并联，雷管脚线的连接施工效率慢，每发孔内 雷管有两个连结点；而采用非电导爆管雷管的“大 把抓”技术，2 0 ～3 0 发孔内雷管共享一个连接点，工 作效率大大提高。 从网络安全可靠度上看电起爆网络的缺点主 要是在各种环境的电干扰下往往容易出现安全事 故，对起爆电源的要求高，不确定性较大，但是可以 用仪表检查电雷管和对网络进行测试；非电导爆管 雷管起爆网络，迄今尚未有监测网络是否正常的有 效手段，但是合理设计网络的传爆路径，起爆主干路 双重或者多重保险，即使某条支路不通，可从其它路 径传播，因此，每发雷管可靠起爆的概率仍然很 大‘3 ，4 1 。 综上所述，拆除爆破中的大规模起爆网络宜采 用非电导爆管网络，起爆网络设计简单，施工组织方 便，操作效率高且安全可靠。 3 超大规模非电起爆网络形式及可靠性 3 ．1 四通连接的非电网络 四通连接的非电起爆网络，类似电雷管起爆网 收稿日期2 0 0 8 - 0 9 - 0 8 基金项目广东省科技计划资助 2 0 0 6 8 3 7 3 0 1 0 0 5 作者简介崔晓荣 1 9 8 0 一 ，男，在职博士生，爆破工程师，从事现代爆炸技术与安全工程研究。E - m a l l s m i l e 6 6 ．c u i 鲫| a i l ．咖 万方数据 2 0 0 9 年2 月超大规模起爆网络在拆除爆破中的应用研究崔晓荣等 1 5 络的“串连”、“并连”混合结构。每一个节点用四通 并联4 根导爆管，一般情况下为“一根进、一根出、 两根连接孔内爆破雷管”，即从一根导爆管传人爆 轰波，通过网络连接点 四通 ，起爆两发雷管，同时 传出爆轰波，到下一个网络连接点。一般情况下，底 层的每个网络连接点 四通 起爆2 发雷管。如果 一个爆破工程，要求一次起爆几万发雷管，网络连接 工作量大，工作效率十分低，不推荐使用。该网络防 水能力很差，网络被水喷或雨淋后容易出现拒爆现 象。 3 ．2 “大把抓”非电网络 “大把抓”非电起爆网络，一般为树状结构或链 式结构，或两者的混合。“大把抓”的树状结构网络 见图l 。起爆网络施工时，从底层到高层，网络底层 用1 发或2 发雷管绑扎孔内雷管的脚线，起爆2 0 一 3 0 发导爆管雷管 俗称“大把抓” ；起爆网络中的 低层次的起爆雷管脚线梳理后再进行“大把抓”，用 高一层次的网络起爆雷管起爆。 网络 爆雷 图1 。大把抓”的树状结构网络 “大把抓”的链式结构网络 图2 ，网络底层仍 然用l 发或2 发雷管绑扎孔内雷管的脚线，起爆2 0 3 0 发导爆管雷管；起爆网络的主干路中，不像树 状结构那样从高层到低层分枝多，成为“一传多”， 往往是“一传一”，有时首尾相连，形成闭路循环。 图2 。大把抓”的链式结构网络 采用“大把抓”技术，2 0 3 0 发孔内雷管共享一 个连接点，工作效率高。但是起爆网络的主干路部 分，起爆网络中的低层次的起爆雷管脚线分散，雷管 脚线的长度复杂多变，梳理后再进行“大把抓”困 难，且一般有孔外延时，网络层次要求明确。“大把 抓”非电起爆网络，具有很强的防水功能，有防水要 求时推荐使用本网络结构。 3 ．3 “大把抓”四通复式网络 “大把抓”四通复式网络，继承了四通连接的非 电网络和“大把抓”非电网络的优点，扬长避短，一 般为环路结构。网络底层仍然用l 发或2 发雷管绑 扎孔内雷管的脚线，起爆2 0 3 0 发导爆管雷管；起 爆网络的主干路中，采用四通连结，主干路上每一个 节点都用四通并联4 根导爆管，一般情况下为“一 根进、一根出、两根连接网络起爆雷管”或“一根进、 一根出、一根搭桥，一根联接网络起爆雷管”。前者 是从一根导爆管传人爆轰波，通过网络连接点 四 通 ，起爆两发雷管，同时传出爆轰波，到下一个网 络连接点，如图3 所示；后者是从一根导爆管传人爆 轰波，通过网络连接点 四通 ，起爆1 发雷管，同时 传出爆轰波，一根传播到本支路的下个网络连接点， 另一根传播到另一条支路的网络连接点，如图4 所 示。 图3 单链“大把抓”四通复式网络 爆 管 抓 内爆 雷管 图4双链“大把抓”四通复式网络 图3 和图4 两种网络连接形式，均属于双保险 网络。前者两条支链都传爆失败时，传爆路径改变 或发生局部拒爆的现象；后者必须两条支链的搭桥 连接的两个节点同时传爆失败时，才发生传爆路径 改变或局部拒爆的现象。 如果根据结构布局特点和爆破方案设计的网络 支路链条很长，宜采用更安全可靠的双链“大把抓” 四通复式网络；如果设计的网络支路链条不是很长， 宜采用单链“大把抓”四通复式网络，安全可靠性 降低很小，但联网工作量减小近一半，便于施工组 织，提高施工质量。 万方数据 1 6 爆破器材E x p l o s i v e M a t e r i a l s 第3 8 卷第1 期 网络的底层采用“大把抓”技术，2 0 ～3 0 发孔内 雷管共享一个连接点，工作效率高；起爆网络的主干 路部分连结点大大减少后，采用四通连接技术，网络 层次简明，施工方便快捷，为一般情况下的首选起爆 网络。但是，起爆网络的主线采用了四通，防水功能 稍差，网络被水喷或雨淋后，偶尔会出现局部拒爆现 象。 4 大规模非电起爆网络的工程实例 4 ．1 青岛远洋宾馆爆破拆除工程 青岛远洋宾馆爆破拆除工程综合运用同向双切 口折叠爆破技术、异向双切口折叠爆破技术和原地 坍塌爆破技术，见图5 。大楼东侧部分 1 3 层 ，上 切口 8 ～l O 层 和下切口 1 4 层 均向南定向折 叠倒塌，将爆堆控制在大楼南侧容许的倒塌范围内。 双切口同向折叠爆破，既利用折叠爆破的原理控制 了倾倒长度，又利用了定向爆破机理，准确定向并控 制后坐，控制爆堆向背后 北侧 和两侧 主要是东 侧 的拓展宽度，不危及北侧的地下停车场和东侧 的在建远洋大厦。大楼西侧部分 1 5 层 ，如上下两 个切口均向南定向折叠倒塌，很难将爆堆控制在大 楼南侧2 5 m 范围内。采取异向双切口折叠爆破技 术，上切口 8 一l O 层 向北折叠倒塌，下切口 1 4 层 向南折叠倒塌，同时利用大楼西半部分南北两 侧的倒塌场地。在上下切口之间的第6 层，采取了 原地坍塌爆破技术，破坏5 ～7 层结构的整体性，使 第6 层受冲击解体压缩，进一步控制爆堆南向的倾 图5 双向交错折叠爆破倒塌过程 倒长度，确保香港中路的交通畅通和沿线的市政管 线安全。 本工程采取了防尘降尘措施，预先喷水、挂水 袋、填充泡沫，所以起爆网络需要具有很强的防水功 能。采用双保险的“大把抓”的树状结构网络，孔外 “大把抓”接力延期，成功实现了一次起爆1 8 0 0 0 发 导爆管雷管，消耗近lt 炸药，实践验证了该起爆网 络的防水性能和安全可靠性”】。 4 ．2 沈阳五里河体育馆爆破拆除工程 考虑到体育场自身结构及周边环境，采用原地 坍塌爆破法进行拆除。以最北侧的编号5 l 轴线为 起点，沿体育场环向方向按东、西两个方向以一定时 差像“多米诺骨牌倒塌”一样逐渐坍塌，见图6 。 图6 五里河体育场爆破瞬间 本工程采取了防尘降尘措施，预先喷水、挂水 袋、填充泡沫，所以起爆网络需要具有很强的防水功 能。为了实现“多米诺骨牌倒塌”一样逐渐坍塌，从 时间上和空间上分散一次齐爆药量，控制爆破危害； 同时避免太多规格的孔内延期雷管，施工组织麻烦， 所以采用“大把抓”的链式结构网络。本次爆破共 钻8 5 0 0 个炮孔，装2 5 6 8k g 炸药，使用1 4 0 0 0 发雷 管。爆破分1 2 0 响，每排柱一响，逐排逐段原地坍 塌，这样就可以减少爆破振动和减缓塌落触地振动。 4 ．3 合肥维也纳森林花园爆破拆除工程 合肥维也纳森林花园采用“主体结构原地坍 塌，上部部分楼层向南微倾”的总设计方案。“主体 结构原地坍塌”是为了控制爆堆范围和爆堆高度， 避免爆堆不稳定引起的危害，毕竟剪力墙结构爆破 解体难度较大；“上部部分楼层向南微倾”主要是为 了控制大楼北侧，即靠近黄山路一侧的爆堆堆积范 围，充分、合理利用了l 。楼南侧2 0m 的空地。此方 案可以防止爆堆过高，发生随机的二次倾倒，危害大 楼北侧的煤气管道等公共设施。 由于本工程分为A 、B 、C 三个单元，每个单元爆 破1 6 层，通过孔内半秒延期、孑l d , b 毫秒延期使每个 万方数据 2 0 0 9 年2 月超大规模起爆网络在拆除爆破中的应用研究崔晓荣等 单元、每个楼层均微差接力起爆，像“手风琴”一样 逐渐折叠压缩坍塌，如图7 所示。考虑到爆破网络 的单链比较短，剪力墙结构爆破网络连接工程量特 别大，故采用单链的“大把抓”四通复式非电起爆网 络。该楼房拆除爆破工程炮孔总数高达5 3 2 7 4 个， 总共使用导爆管雷管5 8 6 0 2 发，一次起爆成功∞J 。 ， 倒j 5 j 厅向 5 结论 1 通过以上对比分析电雷管起爆网络和非电 导爆管雷管起爆网络的优缺点，认为在实际拆除爆 破中的超大规模起爆网络宜采用非电导爆管网络。 2 非电导爆管网络中，推荐方便快捷的“大把 抓”网络和“大把抓”四通复式网络，前者具有防水 图7 剪力墙折叠压缩爆破的爆堆功能，后者网络层次分明。实践证明上述推荐的两 4 ．4 韶关电厂大型多跨厂房爆破拆除工程 种非电起爆网络，能够一次安全可靠地起爆成千上 本工程中，厂房中间的整体框架结构定向倾倒， 万发雷管。 前推A 轴，后拉E 轴，保证其两侧的排架结构的定 参考文献 向倾倒。前面的汽机房和后面的锅炉房，借中间的 [ 1 ] 顾毅成爆破工程施工与安全[ M ] 北京冶金工业出 兰奎鐾龛窖定皇竺塑竺茎堡芫意恐窆翟曼笔毒竺[ 2 ] 鬈茎竺等掌玄，邸春生，等．动力电源起爆2 0 0 0 发以 型定向倒塌。设计的定向倒塌的爆破效果如图8 所P 。至茗言赫茹磊算；i j ] 三霾篡主蔷j 不。 2 1 0 。1 4 ． 厂房的层数少，占地面积大，如图8 所示的排架 [ 3 ] 梁开水，赵翔．导爆管起爆网络可靠度分析[ J ] ．爆破 多达2 l 榀，横向共1 4 0m 长。此外，考虑到爆破网 器材，2 0 0 6 ，3 5 5 2 2 ～2 4 ． 络的单链比较长，框架结构爆破网络连接工程量稍 [ 4 ] 赵翔，黄东方，张万利．导爆管起爆网络连接方式探讨 小，所以采用双链的“大把抓”四通复式非电起爆网[ J ] ．爆破，2 0 0 8 ，3 5 2 3 4 3 5 、4 8 ． 络，提高安全可靠度。爆破网络采用孔内半秒延期、 [ 5 ] 崔晓荣，李战军，王代华，等．剪力墙结构大楼双向交 孔外毫秒延期，从南向北起爆，实现了大型多跨厂房 错折叠爆破[ J ] 爆破，2 0 0 8 ，3 5 2 4 3 _ 4 8 的定向爆破。该厂房拆除爆破工程炮孔总数3 6 3 3 [ 6 ] 崔晓荣，沈兆武，周听清，等剪力墙结构原地坍塌爆 个，总共使用导爆管雷管4 0 3 3 发，一次起爆成功。 破分析[ J ] 工程爆破，2 0 0 6 , 1 2 2 5 2 _ 5 5 A p p l i c a t i o nS t u d yo nS u p e rP r i m i n gC i r c u i tU s e di nB l a s t i n gD e m o l i t i o n C U IX i a n m n g I 冶，Z H O UT i n g q i n g ①，L IZ h a n j u n 圆 D D e p a r t m e n to fM o d e mM e c h a n i c s ，U n i v e r s i t yo fS c i e n c e ＆T e c h n o l o g yo fC h i n a A n h u lH d e i ，2 3 0 0 2 7 X ；u a n g d o n gH ∞g d aB l a 8 t i I l gC o ．L t d ． G u a n g d o n gG u a n g z h o u ，51 0 6 2 3 [ A B S I M ] A c c o r d i n g t oc o m p a r i s o no fe l e c t r i cp r i m i n gc i r c u i ta n dn o n e l e c t r i cs h o c k c o n d u c t i n gt u b es y s t e m ，t h e l a t t e ri ss u g g e s t e dt ob ea d o p t e di nd e m o l i t i o nb l a s t i n g ，e s p e c i a l l yu s i n gt h o u s a n d so fd e t o n a t o m ．T h en o n - e l e c t r i cs h o c k - c o e d 础n gt u b es y s t e m ，c o m p o s e do fb a t c hn o d e so n l y ，o rb a t c hn o d e sa n d4 一w a yn o d e s ，i su s e dg e n e r a l l y ，b e c a u s et h e y 8 弛c o n v e n i e n ta n de f f i c i e n t 。a n dt h ef o r m e ri si m m u n et ow a t e r ，w h i l et h el a t t e ri sc o n c i s e ．T h ee n g i n e e r i n gp r a c t i c e ss h o w t h a ti ft h et w on o n - e l e c t r i ci n i t i a t i o ns y s t e md i s c u s s e da b o v ei su s e dp r o p e r l y ，t h o u s a n d so fd e t o n a t o r sC a nb ep r i m e ds i m t d - t a n o o u s l y ． [ K E YW O R D S ]b l a s t m gd e m o l i t i o n ，p r i m i n gc i r c u i t ，r e l i a b i l i t ya n a l y s i s 万方数据