高危水塔抢险爆破拆除

2018-10-25李子玉周晓光

采矿技术 2018年5期

关键词：飞石水塔药量

李子玉,周晓光,王强

（湖南铁军工程建设有限公司，湖南长沙 412100）

0 前言

连日暴雨导致边坡出现垮塌，垮塌混凝土边坡对某县国税局25 m高砖混结构水塔底部造成巨大冲击，导致水塔下部多处出现裂缝，部分墙体出现位移。暴雨仍在持续，该水塔不立即拆除，一旦意外倒塌，后果不堪设想。

待拆除水塔现场环境复杂，西侧6 m为阳光丽景小区住宅楼，东侧9 m为县国税局办公楼、东南侧25 m为县国税局宿舍楼（见图1）。

图1 水塔周边环境

水塔高度25 m，砖混结构，水塔3.2 m以下外周长13.6 m，水塔筒壁厚度50 cm，水塔3.2 m以下部分设有混凝土圈梁；水塔3.2 m以上周长12.8 m，水塔筒壁厚度37 cm。水塔东北侧有一高为3.2 m，宽0.9 m的进出门，水塔南侧4.2 m以上有一宽0.9 m，高1.5 m窗口。水塔内有3根Φ50的金属水管，因水塔门框变形导致施工无法冒险进入切断水管。

1 爆破拆除方案

1.1 爆破方案确定

依据倒塌方式不同，拆除爆破总体分为定向倒塌、原地坍塌、折叠倒塌等方式[1]。结合该水塔的受损程度和周边环境，最终确定控制爆破定向倒塌方案，不设置定向窗。为避开民房和其他建（构）筑物，爆破切口需朝向较开阔的方向，因此，水塔向东偏南 45°空地定向倒塌。将切口位置设在距地面3.3 m位置，可为钻孔避开水塔受损部位，保证成孔和爆破效果；高切口也可减少倒塌方向的距离和塌落物质量，减轻塌落振动。

1.2 爆破参数确定

切口位置距地面3.3 m，爆破切口采用正梯形，切口下底长6.8 m，上底长5.6 m，切口高度0.9 m，爆破切口布置见图2。

3.3 m处切口采用梅花型布孔，每个装入药包，每孔一发雷管；由于水塔下部多处出现裂缝，部分墙体出现位移，水塔内3根金属水管无法冒险切割，为保证爆破效果，在 1，2排炮孔适当加大药量，爆破具体参数如表1所示。

1.3 安全施工措施

为保证水塔准确倒塌和施工过程中人员安全，减少炮孔偏差，提高爆破准确性，在水塔倒塌侧设置3.2 m高脚手架，脚手架设置稳固，人员上下佩戴安全带。为防止施工过程中水塔出现意外倒塌，脚手架上同时作业人员不得超过两人，并有专职的人员采用全站仪不断监测水塔情况，一旦出现异常，立即通知作业人员停止作业、撤离现场。

1.4 爆破网路设计

起爆网路采用瞬发电雷管，每孔一发起爆雷管，构成串联网路（见图3）。

2 爆破安全与防护措施

2.1 振动与飞石距离校核

（1）爆破振动校核。本次爆破一次齐爆的最大药量为5.28 kg。根据环境的具体要求和安全允许的振速计算公式校核[2]：

式中：v为安全允许的振速，cm/s；K为与介质和爆破条件因素有关的系数，取150；K1为拆除爆破振动折减系数，取0.2；Q为一次齐爆药量；R为爆源至保护物的距离；α为衰减系数，α取1.8。

图2 爆破切口布置

表1 爆破参数

图3 爆破起爆网络

经计算，在R=9 m，R=12 m，R=25 m距离上，爆破产生的质点振动速度分别为 1.65，0.98，0.26 cm/s，小于安全允许的振动速度。

（2）塌落振动校核。由于水塔为高耸建筑物，爆破使其倾倒时会对地面产生冲击振动，其振动远大于炸药爆破时产生的振动，因此，应重点控制水塔倒塌时的振动。建筑物爆破倾倒后冲击地面引起的振动大小与其质量、重心高度和触点土层的刚度有关[3]。根据中国科学院力学研究所提供的经验公式，建筑物塌落作用于地面造成的振动速度可按下式计算：

式中：M为下落构件的质量，t；H为构件重心高度，m；L为重心高度落点处距被保护对象的距离，m；e为地面介质的破坏强度，一般取10 MPa；g为重力加速度，9.8 m/s2；β为塌落振动速度衰减指数，取-1.80～-1.66；Kt为塌落振动速度衰减衰减系数，取 3.37～4.09。根据相关实践数据[4]，采取减振措施后，塌落振动可减少70%。经计算，水塔塌落振动为0.63 cm/s，水塔塌落触地振动速度较小，对建筑物危害不大。

（3）飞石距离校核。个别飞石按下式计算[5]：