三棟框架結構廠房的爆破拆除

毛益松，單志國，王 升，陳章明

(1．國防科學技術大學 九院， 湖南 長沙 410003； 2．湖南長工工程建設有限公司， 湖南 長沙 410003)

1 工程概況

根據龍山縣思源實驗學校項目建設的需要，采用控制爆破技術拆除龍山卷煙廠3棟廠房。爆破拆除3棟廠房為復烤車間、煙葉倉庫、制絲車間，為便于敘述，分別稱為1#樓、2#樓、3#樓。其周圍環境見圖1。東側為東院路，2#樓距4層磚混結構居民樓12.5 m，距鄉鎮企業局7層居民樓36.5 m，3#樓距治潤家園、畜牧局水產28 m；南側3#樓距街中街商貿城166 m，中間有卷煙廠廠房(待拆)；西側為龍鳳路，1#樓距17#棟5層磚混結構居民樓20 m，3#樓距4層空心磚墻結構居民樓21 m，距縣第一幼兒園46 m；北側：1#樓北側1.8 m處是高2.8 m的圍墻，2#樓距5層磚混結構居民樓19 m。

圖1 爆破區域周邊環境(單位：m)

2 爆破拆除技術方案

2.1 工程特點

(1) 3棟廠房均為鋼筋砼框架結構，跨度大，樓層高，立柱斷面粗，整體穩定性非常強，3棟廠房總建筑面積32321 m2，216根立柱，爆破重點是立柱，既要將其拆除，同時要求便于爆后機械破碎，爆破技術難度大；

(2) 周圍環境十分復雜，2#樓東側距居民樓最近12.5 m，1#樓、3#樓西側距居民樓20 m，爆破飛石控制和防護工作量非常大，爆破危險區域人員疏散工作量很大；

(3) 2#樓東側距變壓器及高壓電線僅有1.5～2.5 m，在變壓器不能移開的情況下，必須慎重考慮如何防止電線桿倒塌；

(4) 3棟廠房周圍房屋結構抗震能力非常差，周圍有多棟居民樓為空心墻磚砌結構，控制爆破震動要求高。

2.2 爆破拆除技術方案及爆破切口設計

根據擬爆破廠房的地理位置、周圍環境及結構特征，經研究、分析和比較決定采取如下爆破方案，1#樓、3#樓向南定向倒塌，2#樓向西定向倒塌，1#樓、3#樓先于2#樓起爆，給2#樓留有倒塌空間。鉆爆重點位置是各棟的第1～3層，如圖2所示，爆破切口以內的立柱、橫梁、樓梯踏步都要徹底破壞。為確保這一方案的實現，在爆破設計時必須做到與倒塌方向一致的橫梁布孔2～4個解體裝藥，爆破后產生一個折點，以減弱其剛度。

確保定向傾倒的措施采用爆破缺口高度差、多段微差延期起爆時間差相結合的爆破方法，使廠房定向傾倒解體。因廠房寬度大，橫向采取爆破缺口高度差與時間差相結合，形成向北或向西傾倒趨勢。

圖2 爆破切口示意

3 藥孔參數設計

本次爆破拆除3棟廠房主要針對立柱(橫梁)，其藥孔參數設計如下：

(1) 最小抵抗線(W)：縱向鉆孔時W=1/2δ，其中，δ為立柱截面短邊的寬度；

(2) 孔距(a)：a=(1.3-1.8)W，均取35 cm；

(3) 孔深(L)：孔深L=2/3B或L=B-W，B為立柱截面寬邊；

(4) 單孔裝藥量(Q)及炸藥單耗(q)：鋼筋砼柱的單孔裝藥量按體積公式Q=KaS計算，式中，Q為單孔裝藥量，g；K為炸藥單位消耗量，對于鋼筋砼柱取K為0.8～1.5 kg.m-3；S為截面面積，m2。經優化的爆破參數見表1、表2和表3。

4 起爆網路設計

立柱(橫梁)的藥孔內裝HS段導爆管管雷，用于起爆炸藥，以20～25根為一并簇聯組，用MS3段導爆管雷管接力傳爆，用塑料導爆管和四通管將各棟廠房連接復式導爆管網絡，由3#樓接至1#樓，再由1#樓接至2#樓，最后接至點火站，用CHA-500型高能起爆器起爆，實現一次點火、分棟分區逐段延時起爆。起爆網路見圖3。

5 安全技術措施

5.1 爆破振動估算

拆除爆破所使用的藥包數量一般比較多，也比較分散，藥量比較小，而且藥包一般都布置在承重的剪力墻和柱上，爆破后產生的振動是通過建筑物的墻和柱傳到基礎后再傳到地面的。作為計算控制爆破地面振動速度。

(1)

式中：Q為一次最大齊爆藥量，kg；R為爆破中心與被保護建筑物的距離，m；K、k＇是與地形、地質有關的系數，K取135，k＇取0.25；α為地震波衰減系數，α=1.5。一次齊爆藥量、保護目標安全距離與振速關系見表4。

計算結果的最大值是0.90 cm/s，小于淺孔爆破毛石房屋安全振動速度標準1.1～1.5 cm/s(50 Hz～100 Hz)，該爆破引起的地面振動對建筑物來說是安全的。

表1 1#樓爆破參數

表2 2#樓爆破參數

表3 3#樓爆破參數

本次爆破拆除采取的主要減震措施是將各棟分區延期起爆，分成8～12個區段，每段間隔500 ms左右，確保了廠房可靠定向傾倒，減少了一次起爆藥量。通過四臺YC-850型測振儀對建筑物監測，結果與設計基本相符。

圖3 爆破起爆網路

5.2 飛石控制

(1) 爆破飛石飛散距離估算。飛石的飛散距離計算，根據無覆蓋條件飛石與單位用藥量之間的關系式可得：L=70QL0.53。式中：L為無覆蓋條件下拆除爆破飛石的飛散距離，m；Q為拆除爆破單位用藥量，kg/m3，取QL=(0.8～1.5) kg/m3。計算得：L=62～86 m?？梢姡茣r必須進行嚴密防護。

(2) 爆破飛石的安全防護措施。通過優化爆破參數，使裝藥量符合等能原則，對鋼筋砼立柱布孔范圍先用草簾包裹后用鋼絲網捆綁防護；在廠房的一側的1～3層窗口掛上一層麻袋或安全網，再用彩條布進行圍擋。

6 爆破效果與體會

本工程于2013年5月25日11時28分爆破，3棟廠房完全按設計傾倒方向倒塌，廠房各層疊加，1#樓爆堆高度3.0～3.8 m，前沖9 m；2#樓爆堆高度4.3～5.0 m，前沖13 m；3#樓爆堆高度5.5～6.5 m，前沖12 m。3棟廠房整體結構破碎充分，爆破達到預期效果，爆破取得圓滿成功。

3#樓部分地方爆堆較高，從爆破后錄像資料分析，應該會有拒爆現象，在機械破碎和清渣施工中，發現有幾根立柱的藥孔有拒爆雷管，分析其原因主要是工程量太大，用四通管連接中，塑料導爆管插入四通時不整齊而導致拒爆。

由于1#樓的西側和2#樓的東側距居民樓很近，最近處12.5 m，在第三層樓裝藥時單耗取400～500 g/m3是比較合理，取得“炸而不拋，拋而不飛”的效果。

參考文獻：

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