復雜環境水塔爆破拆除

馬海鵬,夏 軍,周曉光,任才清

(1.國防科學技術大學, 湖南長沙 410073;2.中南林業科技大學, 湖南長沙 410072)

復雜環境水塔爆破拆除

馬海鵬1,夏 軍1,周曉光2,任才清1

(1.國防科學技術大學, 湖南長沙 410073;2.中南林業科技大學, 湖南長沙 410072)

水塔周邊環境復雜、倒塌空間受限,采用合理的預處理,為水塔定向傾倒創造空間;封閉檢修口,減小水塔倒向反側支撐不均勻對水塔倒向的影響;在爆破切口兩側、中間開設定向窗,以在爆破瞬間形成兩側對稱的支撐,為水塔倒向準確提供保證。

復雜環境;水塔;爆破拆除;預處理

1 工程概況

某重機有限公司由于建設規劃,需將一座 50 m高水塔拆除。待拆除水塔位于生活區供水站內。其東側相距約 3 m為供水站圍墻,圍墻外為寬約 8 m的小區道路,道路以東為廠區圍墻及工廠生產區;其南側較開闊,緊挨供水站南側圍墻為臨時平房,圍墻外為 6層宿舍樓,距水塔約 60 m;其西側為水池,水池以西為圍墻,墻外有 6層宿舍樓,相距水池約 50 m;以北跨越供水站北側圍墻有 5層綜合大樓,大樓南北向寬約 15 m,距水塔約 36 m,綜合大樓以北為廠區大門口的廣場,南北向寬約 100 m。其周圍環境如圖1所示。

圖1 周圍環境示意

待拆水塔屬鋼筋混凝土高聳結構,高約 50 m,其頂部儲水池高約 7 m,下部塔體高約 43 m,底部加固段高約 5 m,其中有 3.45 m埋于地下。塔體外直徑為 7.5 m,壁厚 0.3 m,底部加固段壁厚 0.7 m,底端基礎及混凝土構件寬 13.2 m。水塔底部有一檢修入口,高約 1.8 m,寬約 1.5 m,開口豎向中心線方向位于南側偏東約 25°。結構如圖2所示。

圖2 待拆水塔結構示意

2 水塔爆破拆除

2.1 總體方案

(1)水塔倒塌方向。水塔的正北方向有一長約63 m(五層宿舍樓拆除后,延伸至廣場可達百米),東側有約 11 m,西側約有 50余 m的有效空間,南側有 40余m的空間,因此確定水塔的倒塌方向為正北方向。

(2)水塔倒塌形式。根據設計標準,水塔倒塌方向長度要求為:場地長 >(1.1～1.2)H=(55～60)m,正北方向倒塌空間足夠。因此,可以采取定向倒塌方案,即在水塔底部開設爆破切囗。

(3)定向傾倒措施。由于東、西、南 3個方向受限,水塔倒塌方向角要求控制嚴格,故采取定向準確的正梯形爆破切口;預先開設定向窗,開設好定向窗后,對反向支承部位中心線進行精確測定并驗算倒塌方向;采用測量儀器進行精確定位,確定爆破部位。

(4)通過現場放實驗炮,確定工程所用火工品與結構材料的力學耦合性,并優化爆破參數。

(5)采用被動與主動防護相結合,嚴格控制地震波、飛石、空氣沖擊波,確保周圍需保護的建 (構)造物、設施、人員等的安全。嚴密組織,科學、安全、文明施工。

2.2 預處理

為了給水塔倒塌創造良好的空間,減小觸地飛石、振動,減少一次爆破工作量和炸藥用量,減小爆破震動危害效應并利于塔體倒向準確,對水塔及周邊構筑物進行預先處理。具體有:

(1)拆除水塔北側儲水池構筑物,達到不高于周邊地面的要求;

(2)拆除、切割水塔內部的各類管線;

(3)開設爆破定向窗、隔斷部分鋼筋,其中兩側三角形定向窗底寬取 2.0 m,中間矩形窗底寬取 1.0 m。定向窗采用爆破法預先爆破,再用機械、人工法進行修整,定向窗布置如圖2所示;

(4)利用磚、砂漿封閉水塔檢修口。

2.3 爆破參數

(1)切口長度 lP為:

lP=0.67πD=0.67×3.14×7.5=15.8 m

(2)切口高 HP為:

HP=7δ =7 ×0.3=2.1m

(3)炮孔排、間距為:

a=b=0.3m

(4)炮孔排數m為:

(5)炮孔個數為:

隨后每排遞減 2個炮孔,第 8排設置 40個炮孔;炮孔總數 N=376個。

(6)單孔藥量為:

Q=qabδ=3500×0.3×0.3×0.3=94.5 g取100 g。

(7)總藥量為:

ΣQ=QN=37.6 kg。

2.4 爆破安全

(1)根據《爆破安全規程》推薦公式得距爆源中心 30 m處爆破振動為 0.75 cm/s。

(2)根據裸露集中藥包爆炸公式,空氣沖擊波安全距離為 83.75 m,實際所用 37.6 kg炸藥分散在376個炮孔內,空氣沖擊波安全距離遠小于83.75 m。

(3)根據炮孔爆破飛石距離公式,個別飛石不大于 51 m,爆破時用竹笆或草袋進行防護,可有效防止飛石的危害效應。

3 結 論

水塔構筑物常見于居民生活區,周邊環境復雜,安全拆除對其倒塌空間、方向要求高。本次拆除采用合理的預處理,為水塔定向傾倒創造空間;封閉檢修口,減小水塔倒向反側支撐不均勻對水塔倒向的影響;在爆破切口兩側、中間開設定向窗,以在爆破瞬間形成兩側對稱支撐,拆除作業取得成功。

[1] 于亞倫.工程爆破理論與技術 [M].北京:冶金工業出版社,2004.

[2] 劉殿中.工程爆破實用手冊 [M].北京:冶金工業出版社,1999.

2011-07-04)

馬海鵬 (1979-),男,博士研究生,講師,主要從事爆破工程教學、研究。