复杂环境水塔爆破拆除

马海鹏,夏 军,周晓光,任才清

(1.国防科学技术大学, 湖南长沙 410073;2.中南林业科技大学, 湖南长沙 410072)

复杂环境水塔爆破拆除

马海鹏1,夏 军1,周晓光2,任才清1

(1.国防科学技术大学, 湖南长沙 410073;2.中南林业科技大学, 湖南长沙 410072)

水塔周边环境复杂、倒塌空间受限,采用合理的预处理,为水塔定向倾倒创造空间;封闭检修口,减小水塔倒向反侧支撑不均匀对水塔倒向的影响;在爆破切口两侧、中间开设定向窗,以在爆破瞬间形成两侧对称的支撑,为水塔倒向准确提供保证。

复杂环境;水塔;爆破拆除;预处理

1 工程概况

某重机有限公司由于建设规划,需将一座 50 m高水塔拆除。待拆除水塔位于生活区供水站内。其东侧相距约 3 m为供水站围墙,围墙外为宽约 8 m的小区道路,道路以东为厂区围墙及工厂生产区;其南侧较开阔,紧挨供水站南侧围墙为临时平房,围墙外为 6层宿舍楼,距水塔约 60 m;其西侧为水池,水池以西为围墙,墙外有 6层宿舍楼,相距水池约 50 m;以北跨越供水站北侧围墙有 5层综合大楼,大楼南北向宽约 15 m,距水塔约 36 m,综合大楼以北为厂区大门口的广场,南北向宽约 100 m。其周围环境如图1所示。

图1 周围环境示意

待拆水塔属钢筋混凝土高耸结构,高约 50 m,其顶部储水池高约 7 m,下部塔体高约 43 m,底部加固段高约 5 m,其中有 3.45 m埋于地下。塔体外直径为 7.5 m,壁厚 0.3 m,底部加固段壁厚 0.7 m,底端基础及混凝土构件宽 13.2 m。水塔底部有一检修入口,高约 1.8 m,宽约 1.5 m,开口竖向中心线方向位于南侧偏东约 25°。结构如图2所示。

图2 待拆水塔结构示意

2 水塔爆破拆除

2.1 总体方案

(1)水塔倒塌方向。水塔的正北方向有一长约63 m(五层宿舍楼拆除后,延伸至广场可达百米),东侧有约 11 m,西侧约有 50余 m的有效空间,南侧有 40余m的空间,因此确定水塔的倒塌方向为正北方向。

(2)水塔倒塌形式。根据设计标准,水塔倒塌方向长度要求为:场地长 >(1.1～1.2)H=(55～60)m,正北方向倒塌空间足够。因此,可以采取定向倒塌方案,即在水塔底部开设爆破切囗。

(3)定向倾倒措施。由于东、西、南 3个方向受限,水塔倒塌方向角要求控制严格,故采取定向准确的正梯形爆破切口;预先开设定向窗,开设好定向窗后,对反向支承部位中心线进行精确测定并验算倒塌方向;采用测量仪器进行精确定位,确定爆破部位。

(4)通过现场放实验炮,确定工程所用火工品与结构材料的力学耦合性,并优化爆破参数。

(5)采用被动与主动防护相结合,严格控制地震波、飞石、空气冲击波,确保周围需保护的建 (构)造物、设施、人员等的安全。严密组织,科学、安全、文明施工。

2.2 预处理

为了给水塔倒塌创造良好的空间,减小触地飞石、振动,减少一次爆破工作量和炸药用量,减小爆破震动危害效应并利于塔体倒向准确,对水塔及周边构筑物进行预先处理。具体有:

(1)拆除水塔北侧储水池构筑物,达到不高于周边地面的要求;

(2)拆除、切割水塔内部的各类管线;

(3)开设爆破定向窗、隔断部分钢筋,其中两侧三角形定向窗底宽取 2.0 m,中间矩形窗底宽取 1.0 m。定向窗采用爆破法预先爆破,再用机械、人工法进行修整,定向窗布置如图2所示;

(4)利用砖、砂浆封闭水塔检修口。

2.3 爆破参数

(1)切口长度 lP为:

lP=0.67πD=0.67×3.14×7.5=15.8 m

(2)切口高 HP为:

HP=7δ =7 ×0.3=2.1m

(3)炮孔排、间距为:

a=b=0.3m

(4)炮孔排数m为:

(5)炮孔个数为:

随后每排递减 2个炮孔,第 8排设置 40个炮孔;炮孔总数 N=376个。

(6)单孔药量为:

Q=qabδ=3500×0.3×0.3×0.3=94.5 g取100 g。

(7)总药量为:

ΣQ=QN=37.6 kg。

2.4 爆破安全

(1)根据《爆破安全规程》推荐公式得距爆源中心 30 m处爆破振动为 0.75 cm/s。

(2)根据裸露集中药包爆炸公式,空气冲击波安全距离为 83.75 m,实际所用 37.6 kg炸药分散在376个炮孔内,空气冲击波安全距离远小于83.75 m。

(3)根据炮孔爆破飞石距离公式,个别飞石不大于 51 m,爆破时用竹笆或草袋进行防护,可有效防止飞石的危害效应。

3 结 论

水塔构筑物常见于居民生活区,周边环境复杂,安全拆除对其倒塌空间、方向要求高。本次拆除采用合理的预处理,为水塔定向倾倒创造空间;封闭检修口,减小水塔倒向反侧支撑不均匀对水塔倒向的影响;在爆破切口两侧、中间开设定向窗,以在爆破瞬间形成两侧对称支撑,拆除作业取得成功。

[1] 于亚伦.工程爆破理论与技术 [M].北京:冶金工业出版社,2004.

[2] 刘殿中.工程爆破实用手册 [M].北京:冶金工业出版社,1999.

2011-07-04)

马海鹏 (1979-),男,博士研究生,讲师,主要从事爆破工程教学、研究。