復雜環境下鋼筋混凝土水塔的爆破拆除

殷芳滿，韓國光

（池州市長江巖土爆破工程有限公司，安徽 池州 247100）

復雜環境下鋼筋混凝土水塔的爆破拆除

殷芳滿，韓國光

（池州市長江巖土爆破工程有限公司，安徽 池州 247100）

文章介紹了一座復雜環境下水塔的控制爆破拆除，并根據水塔的周圍環境，論述了水塔的爆破方案和爆破參數設計。對爆破振動進行了校核，采取了有效的防護措施，爆破達到了預期的效果。

水塔；定向爆破；爆破參數；安全防護

某地體檢中心改建需要將一座鋼筋混凝土結構水塔拆除，待拆除水塔所處環境十分復雜，東側距離筒體37.4m有高壓輸電線，南側5m外有花圃，10m外有高大樹木，西側緊鄰水塔0.2m有監控、通信線纜，北側2m外有花圃，15m外為體檢中心大樓，東北側8m外有臨時儲藏室，東南側距離高壓線最近距離為34m，周圍環境如圖1所示。

圖1 水塔周圍環境示意圖（單位：m）

該水塔整體高度為38.0m，頂部倒圓錐形儲水罐高度約為6.0m，塔身高度為30.0m，直徑為2.4m，頂部有2m高避雷針，水塔壁厚為0.18m。

根據工程環境的特點，擬采用定向爆破倒塌方案，水塔倒塌方向為正東方向。在水塔底部以倒塌中心線對稱爆破開鑿正梯形缺口，并且在切口兩側對稱開鑿兩個尺寸完全相同的定向窗以確保倒塌方向。在煙囪的爆破部位采取加強防護措施，消除爆破飛石的影響，在水塔倒塌方向上地面鋪設沙袋緩沖撞地沖擊，兩邊搭設防護網，對周邊建筑門窗進行被動覆蓋防護，以確保安全。

本次爆破切口以地面0.2m往上，采用正梯形爆破切口。切口截面筒身周長S=7.54m，直徑D=2.4m，壁厚d=0.18m。切口長度L=0.6S=4.5m，切口高度h=1.6m。爆破缺口如圖2所示。

圖2 爆破缺口示意圖（單位：m）

在設計傾倒中心線兩側，對稱布置三角形定向窗，兩端三角形切口長度為0.9m、高0.4m，三角形定向窗切口夾角25°。定向窗用爆破或人工開鑿，可以在兩端定向窗區域內非周邊孔，裝藥起爆，作為實驗炮。

①炮孔直徑d=36mm；

②炮孔深度l=0.68d=0.12m；

③孔網參數a、b，b=a=0.2m；

④單炮孔裝藥量Q=20g（單位耗藥量K＝2500g/m3）。

爆破切口共布置8排炮孔，每排13～14個炮孔，計炮孔數108個，每個炮孔2發雷管，共需雷管240發（包括捆綁和起爆雷管），炸藥3kg。

爆破網路的主體為非電起爆系統，為保證炮孔裝藥的可靠起爆，所有炮孔裝入雙雷管。運用毫秒微差爆破技術進一步減小爆破振動危害并提高爆破效果，用毫秒延期1、3、5段雷管分3段起爆所有炮孔，1段雷管處于倒塌中心線區域，3、5段分別沿倒塌中心區域向外布置。利用瞬發雷管將炮孔中的起爆雷管分組捆綁起爆，然后將捆綁雷管連接成非電復式起爆網路。起爆網路如圖3所示。

圖3 起爆網路示意圖

5.1.1 爆破振動[3]

建筑物或構筑物的爆破震動安全性應滿足安全震動速度的要求，應根據下式計算爆破震動安全距離。

式中：R——保護建筑物要求的爆破地震安全距離（m）

Q——炸藥用量，微差或秒差爆破時取最大一段裝藥（kg）

M——藥量指數，取m=1/3

a——爆炸地震波衰減指數，其取值與爆區地質條件有關，一般取a=1～2，計算時取a=2.0

V——介質質點的安全臨界震動速度值，普通鋼筋混凝土結構房屋等，取V=3.0cm/s；普通磚房、非抗震的大型砌塊建筑物，取V=2cm/s

K——與爆破點的地質、地形等條件有關的系數，對于堅硬巖石，K=50～150，這里取K=150

K1——折減系數，對于樓房等，K1=0.25～0.35，這里取K1=0.25

本工程設計最大一段起爆藥量為1kg，按此公式核算，得到不同距離的爆破振動速度計算值如表1。

爆破振動速度計算值 表1

按照設計藥量進行起爆，爆破振動對于周圍居民樓而言是安全的。

5.1.2 觸地振動[4]

由中國科學研究院力學研究所公式：

式中：v——爆破振動峰值速度（cm/s）

I——觸地沖量，I=m（2gh）0.5

R——質心至計算點的距離（m）

H——重心高度，此水塔儲水罐重心高度H=33m

M——水塔質量（kg）

水塔儲水罐質量由其實體體積和密度乘積得出，筒壁密度取ρ=2700，經計算m=108000kg。

按公式核算，得到不同距離的塌落震動速度計算值如表2所示。

塌落震動速度計算值 表2

根據以上計算結果，水塔倒塌觸地產生的震動小于樓房允許的最大震動速度，所以對于周圍的建筑物而言是安全的。

為消弱水塔倒塌觸產生的振動效應，控制觸地沖擊產生的飛石，采用如下的措施：在水塔倒塌方向30m范圍內，每隔7m鋪一條緩沖帶，緩沖帶與倒塌軸線垂直，用編織袋裝黃沙堆成高1m、寬1m、長6m的緩沖帶4條。

拆除鋼筋混凝土結構水塔，除了爆破可能產生個別飛石以外，鋼筋混凝土結構水塔落地撞擊破碎也會激起飛石，所以必須對爆破飛石進行防護，具體措施如下。

①覆蓋防護：采用2層竹笆和4層草袋對鋼筋混凝土結構水塔爆破部位進行嚴密覆蓋，用鐵絲將上述覆蓋材料捆綁在鋼筋混凝土結構水塔爆破部位的表面。

②填筑沙土墊層：在鋼筋混凝土結構水塔倒塌方向用編織袋裝黃沙鋪設3條緩沖帶，每條緩沖帶之間間隔6m，緩沖帶與倒塌軸線垂直，在塔帽觸地地帶敷設高1m、寬12m、長6m的沙包墊層，緩沖帶的作用可減小鋼筋混凝土結構水塔觸地速度，防止鋼筋混凝土結構水塔落地的碎石飛濺。

③該工程以水塔為中心安全警戒線范圍為200m。

TU751.9

B

1007-7359（2016）05-0166-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.056

殷芳滿（1969-），男，高級工程師。