四干渠永圣渡槽爆破拆除施工技術研究

摘 要：依據漳河水庫灌區永圣渡槽爆破拆除工程實例，對爆破設計依據原則與方案選擇、爆破切口的設計、參數的選取、起爆網絡設計、安全距離計算以及爆破施工組織、施工流程、安全控制與管理、應急與救援預案、爆破拆除效果等進行較為詳細的分析，對于同類型的渡槽爆破施工有一定的借鑒作用。

關鍵詞：爆破拆除；整體原地坍塌；永圣渡槽；漳河水庫灌區

中圖分類號：TV542 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）01-0083-04

Research on Blasting Demolition Construction Technology of

Yongsheng Aqueduct of Four Main Canal

CHENG Guodong1，2 LIU Mingzhong1，2 LI Xiulei1 CHEN Chongde1

（1.Hubei Zhanghe Project Administration Bureau，Jingmen Hubei 448156；

2.Hubei Ruihong Engineering Management Co.， Ltd.，Jingmen Hubei 448156）

Abstract： Taking blasting demolition project of Yongsheng aqueduct in Zhanghe reservoir irrigation area as an example， the blasting design principle and scheme selection， blasting cut design， parameter selection， design of blasting network， the safety distance calculation， the blasting construction organization， construction process， safety control and management， emergency and rescue plan and blasting demolition effect were analyzed in detail， which can be used for reference for the construction of the same type of aqueduct.

Keywords： blasting demolition；overall situ collapse；Yongsheng aqueduct；Zhanghe reservoir irrigation area

漳河水庫灌區永圣渡槽位于四干渠北干23+000～23+570處，跨越永圣河，灌溉面積1.13萬hm2，設計流量11.24m3/s。永圣渡槽長570m，渡槽鋼筋混凝土工程量4 080m3。渡槽附近村莊較多，居民住宅距渡槽18m左右，另有2條鄉村公路從渡槽下面穿過。為減少拆除作業對居民住宅和鄉村公路的影響，采用機械拆除+爆破拆除方案施工，設計采用1臺長臂破碎錘、2臺普通破碎錘拆除23+000-23+098、23+481-23+570段渡槽，爆破拆除23+098-23+481段渡槽。爆破拆除渡槽結構為鋼筋混凝土，高度為17～27m，長度為383m。要求爆破作業對周邊房屋及設施不造成損壞，在施工中嚴格控制飛石，鑿洞不影響周邊居民的正常生活，保證工地工人、行人、車輛的安全。

1 爆破拆除方案設計

1.1 設計依據、原則與方案選擇

1.1.1 設計依據。國家及有關部門頒布的規程、規范、技術標準，以及公安部門、安全生產監督管理部門的相關要求。盡可能減輕爆破拆除渡槽對周圍環境的影響，同時爆破處拆除應符合相關質量、安全等技術要求。

1.1.2 設計原則。確保爆破拆除施工中安全第一的原則，堅持節約成本的原則，效益與效率兼顧原則。

1.1.3 方案選擇。根據待爆渡槽的結構、所處地理環境條件以及參建各方的共同意見，爆破拆除技術方案選擇整體原地坍塌爆破方案。

1.2 爆破切口的設計

1.2.1 切口位置。爆破切口為便于鉆孔施工，切口底線位于地表。

1.2.2 切口形狀。拆除爆破時常用的爆破切口有三角形、矩形、梯形和倒梯形等。參考各類參考資料和以往施工經驗，本次切口采用矩形切口。

1.2.3 切口長度。根據排架實際寬度取切口長度為1.0m。

1.2.4 切口高度。切口高度H按下式計算：

H=K1δ （1）

式（1）中，K1為經驗數據，切口處結構為鋼筋混凝土時，K1=6.0～10.0；δ為切口處筒體壁厚（m）。

每個排架為4個柱體，分兩排（見圖1）。按公式（1）計算，第一排爆破切口高度H取1.4m，第二排爆破切口高度H取0.8m。爆破切口設計見圖2、圖3。

[第一排][第二排][1][2][3][4]

圖1 槽墩示意圖

圖2 第一排槽墩切口示意圖

圖3 第二排槽墩切口示意圖

1.3 爆破參數的選取

1.3.1 計算公式。最小抵抗線計算公式如下：

W=B/2 （2）

孔距計算公式如下：

a=（1.0-1.3）W （3）

排距計算公式如下：

b=（0.6-0.9）a （4）

炮孔深度計算公式如下：

l=（0.50-0.65）H （5）

式（2）～（5）中，B為斷面最小邊長，H為斷面最大邊長。

1.3.2 第一排槽墩技術參數的選取。采用[?38～44mm]手風鉆打孔，2號巖石用硝銨炸藥進行爆破。按公式（2）～（5）計算：W=0.2m，a=20cm，b=20cm，l=65cm。其他參數選擇為：孔徑D=40mm，裝藥長度L1=45cm，填塞長度L2=20cm，單耗q=9～10kg/m3，單孔裝藥量Q=0.2kg，孔數N=64個，單響最大藥量[Q′]=0.2×8（排）×4（孔）×2=12.8kg。

1.3.3 第二排橋墩技術參數的選取。按公式（2）～（5）計算：W=0.2m，a=20cm，b=20cm，l=65cm。其他參數選擇為：孔徑D=40mm，裝藥長度L1=45cm，填塞長度L2=20cm，單耗q=9～10kg/m3，單孔裝藥量Q=0.2kg，孔數N=40個，單響最大藥量[Q′]=0.2×5（排）×4（孔）×2=8.0kg。

1.3.4 總裝藥量計算。總藥量Q總=（12.8kg+8.0kg）×23=478.4kg，初選每孔裝藥量為0.1～0.2kg。

正式施工之前，在渡槽北部相同部位進行試炮，根據試炮結果情況，對上述爆破參數進行修正，以期達到最佳爆破效果。共需炸藥478.4kg，雷管4 000發。

1.4 起爆網絡設計

采用普通毫秒導爆管雷管并串聯爆破網路。每個排架4個柱體孔內導爆管雷管并聯后與其余排架導爆管雷管串聯后再與雙發電雷管相聯，引至安全地點，由起爆器引爆（見圖4）。

[導爆管雷管][電雷管（雙發）][至起爆點][導爆管雷管]

圖4 網絡連接圖

首先，起爆前應加強對爆破周邊環境雜散電流的監測，以保證起爆網絡的安全性；其次，起爆網絡應采用同一廠家、同一批次的雷管，以確保整個爆破網絡的可靠性；再者，為避免出現盲炮，提高爆破可靠性，采用并串聯爆破網絡；然后，為了能讓缺口準確、快速形成，保證精確、順利實現定向倒塌，故采用齊發爆破；最后，為在一定程度上減少灰塵對周圍居民的影響，選用黃泥與炮屑作為炮孔堵塞物。

1.5 安全距離計算

1.5.1 爆破振動速度安全允許距離。計算公式如下：

[V=KK（Q′3R）] （6）

式（6）中，V為安全允許振動速度（cm/s）；K為相關系數，取250；K'為修正系數，取0.50；[Q′]為單響最大藥量，[Q′]=4kg；R為爆點中心至最近保護物距離；a為相關系數，取2.0。

按式（6）計算，結果見表1。按《爆破安全規程》（GB 6722—2014）的規定：土窯洞、土坯房、毛石房屋，安全允許振速為0.5～1.5cm/s；一般磚房、非抗震的大型砌建筑物，安全允許振速為2.0～3.0cm/s；鋼筋混凝土結構房屋，安全允許振速為3.0～5.0cm/s[1]。渡槽附近均為非抗震的砌體建筑物與鋼筋混凝土結構房屋，因而從表1可以看出，爆破振動計算值在安全范圍內。

表1 爆破振動速度安全允許距離

[保護物距離/m單響最大藥量/kg地面質點振動速度（cm/s）1341.861441.611840.972040.79]

1.5.2 建筑物倒塌沖擊波地表而產生的塌落震動速度。計算公式如下：

[Vt=Kt（MgH/σ）1/3/20β] （7）

式（7）中，Kt為衰減參數，取3.37；M為下落構建的質量（t）；g為重力加速度（m/s2）；H為構件的中心高度（m）；σ為地面介質的破壞強度，取10MPa；β為指數，取1.66。

按公式（7）計算，Vt=20cm/s，在安全值范圍內。

1.5.3 爆破空氣沖擊波。計算公式如下：

[Rk=KnQ] （8）

式（8）中，Q為爆破藥量（kg），Kn為與爆破作用指數和破壞狀態有關的系數，取2.5。

按公式（8）計算，Rk=54.7m，爆破震動小于國家爆破安全規程的要求，故爆破沖擊波不會對周圍建筑物構成危害。

1.5.4 爆破飛散物安全允許距離。計算公式如下：

兩端方向：[Rf1=20Kfn2W] （9）

兩側方向：[Rf2=40Kfn2W] （10）

式（9）（10）中，Kf為安全系數，一般取1.0～1.5；n為爆破作用指數，取1.0；W為最小抵抗線，按公式（9）（10）計算，[Rf1=6m]，[Rf2=12m]。

綜合考慮各方面的因素，個別飛石對人員安全距離設定為100m，實際警戒范圍確定為渡槽左右側各200m范圍內[2]。

2 爆破控制與管理

2.1 爆破施工組織

首先，成立爆破領導小組。地方有關單位及各參建單位主要人員參加，項目管理單位牽頭組織實施，做到分工明確、責權清晰、互相協調、互相促進。其次，組織有關單位審核并批準爆破方案，檢查督辦爆破進度，協調解決爆破施工中出現的各種問題。然后，加強對爆破專業隊伍的管理。專業的爆破施工人員應是有技術、懂管理、肯吃苦的施工管理人員，爆破隊伍應由有豐富施工經驗的各種專業人員組成，嚴格遵守各項規章制度，按程序辦事。再者，確保機械設備和勞動力投入。科學合理地調配人員和機械設備，優化勞動力配置，備足機械設備易損零件，備用可隨時調入的機械設備和勞動力，確保爆破工程順利進行。最后，組織有關技術人員，認真熟悉圖紙；結合施工圖及技術規范，做好施工前的技術交底工作，使所有參加施工的人員掌握各自工序的施工要點、施工標準及施工方法。

2.2 爆破施工流程

具體的爆破施工流程見圖5。

[放樣與布眼][爆后檢查][起爆][機械鉆孔][炮孔驗收][爆破警戒][裝藥][清理現場][連線檢查][炮眼防護]

圖5 爆破施工流程

2.3 爆破安全控制與管理

①嚴格按照設計要求鉆眼，保證位置、方向和深度。②爆破器材炸藥和雷管必須嚴格測試，電雷管必須使用同廠、同批、同型號的雷管[3]。

③裝藥后必須堵塞炮孔，堵塞炮泥時應注意雷管腳線，不得使其受損而影響安全準爆。

④在炮孔部位覆蓋防護物，排架爆破切口部位及其周邊0.5m范圍內掛敷3層草簾和1層竹笆片，周圍建筑物的一些部位和門窗用竹笆片進行遮擋防護。聯接電爆網路時應特別注意，防止聯錯或漏聯[4]。

⑤爆破前一兩天應注意天氣預報，主要是風向、風力，風向與爆破方向一致時對爆破無影響。

⑥確定安全信號，急促哨聲為警戒信號，一長哨聲為起爆信號，三聲長哨為解除警戒信號。

⑦爆破實施前，辦理爆破審批手續；組織有關各方召開協調會議，確定爆破現場安全保衛方案、交通管制方案、應急預案和后勤保障方案等并組織實施。

⑧爆點中心半徑200m為警戒范圍，起爆前清理警戒范圍內的所有人員，在具備安全起爆條件時指揮長發出起爆命令。

2.4 應急與救援預案

①如果發現拒爆，應急小組應按照有關安全規定進行處理，主要是檢查確認起爆線路完好時，做好安全防護后可重新起爆；若起爆線路已損壞，則重新布設起爆網絡、防護好后再起爆[5]；在沒有處理完拒爆意外時，不得解除警戒，并派專人看管警戒爆區。

②發現盲炮應封鎖爆區，由爆破員認真檢查。若線路完好，經檢查后可聯線再起爆；若起爆線路損傷，可以更換的應立即更換，檢查后再起爆[6]。

③發生事故應立即上報，并保護好現場或進行處理[7]。

④如果發現人員受傷，迅速向120求救，在第一時間搶救傷員。

⑤配合有關部門做好善后處理。

2.5 爆破效果

①爆破設計選定的各項參數基本達到，爆破將與基礎相連的主立柱和槽身部分炸掉，原地坍塌，靠渡槽的自身質量自由落地解體[8]。

②整個爆破施工過程有序開展，地方有關部門與各參建單位通力合作，進度、投資控制均在計劃內，保證了工程的順利實施。

③爆破安全控制與管理達到既定目標，未傷一人一物。

④爆破后對周邊環境沒有產生不利的影響。

3 結語

漳河水庫灌區四干渠永圣渡槽爆破拆除工程從鉆孔至爆破歷時8d，按預定計劃順利完成了任務，為后續重建施工贏得了寶貴的時間。同時，在工期、投資、質量控制、安全風險與安全投入等方面有著明顯的優勢，其社會、經濟效益較為明顯。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.爆破安全規程：GB 6722—2014[S].北京：中國標準出版社，2015.

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[3]薛煥娣，李德，張新，等.數碼雷管微差爆破在黃河溝防洪工程中應用[J].水電與新能源，2016（8）：14-17.

[4]張新安，范建立.爆破法消除岔管焊接應力在龍江水利樞紐工程建設中的應用[J].中國水能及電氣化，2015（9）：67-70.

[5]趙變普.水利工程施工進度風險分析[J].中國水能及電氣化，2016（7）：23-25.

[6]李建強.132m渡槽爆破拆除[J].爆破，2010（2）：71-73.

[7]劉波，鄭斌.南橋渡槽拆除重建施工技術[J].水科學與工程技術，2017（2）：88-90.

[8]陳文嵐，劉明.淺談隧洞通過不良地質段需注意事項[J].中國水能及電氣化，2014（6）：12-14.