馬海鵬,夏 軍,周曉光,任才清

(1.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 湖南長(zhǎng)沙 410073;2.中南林業(yè)科技大學(xué), 湖南長(zhǎng)沙 410072)

復(fù)雜環(huán)境水塔爆破拆除

馬海鵬1,夏 軍1,周曉光2,任才清1

(1.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 湖南長(zhǎng)沙 410073;2.中南林業(yè)科技大學(xué), 湖南長(zhǎng)沙 410072)

水塔周邊環(huán)境復(fù)雜、倒塌空間受限,采用合理的預(yù)處理,為水塔定向傾倒創(chuàng)造空間;封閉檢修口,減小水塔倒向反側(cè)支撐不均勻?qū)λ瓜虻挠绊?在爆破切口兩側(cè)、中間開設(shè)定向窗,以在爆破瞬間形成兩側(cè)對(duì)稱的支撐,為水塔倒向準(zhǔn)確提供保證。

復(fù)雜環(huán)境;水塔;爆破拆除;預(yù)處理

1 工程概況

某重機(jī)有限公司由于建設(shè)規(guī)劃,需將一座 50 m高水塔拆除。待拆除水塔位于生活區(qū)供水站內(nèi)。其東側(cè)相距約 3 m為供水站圍墻,圍墻外為寬約 8 m的小區(qū)道路,道路以東為廠區(qū)圍墻及工廠生產(chǎn)區(qū);其南側(cè)較開闊,緊挨供水站南側(cè)圍墻為臨時(shí)平房,圍墻外為 6層宿舍樓,距水塔約 60 m;其西側(cè)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(cè)圍墻有 5層綜合大樓,大樓南北向?qū)捈s 15 m,距水塔約 36 m,綜合大樓以北為廠區(qū)大門口的廣場(chǎng),南北向?qū)捈s 100 m。其周圍環(huán)境如圖1所示。

圖1 周圍環(huán)境示意

待拆水塔屬鋼筋混凝土高聳結(jié)構(gòu),高約 50 m,其頂部?jī)?chǔ)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(chǔ)及混凝土構(gòu)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(cè)偏東約 25°。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 待拆水塔結(jié)構(gòu)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(zhǎng)約63 m(五層宿舍樓拆除后,延伸至廣場(chǎng)可達(dá)百米),東側(cè)有約 11 m,西側(cè)約有 50余 m的有效空間,南側(cè)有 40余m的空間,因此確定水塔的倒塌方向?yàn)檎狈较颉?/p>

(2)水塔倒塌形式。根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),水塔倒塌方向長(zhǎng)度要求為:場(chǎng)地長(zhǎng) >(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(shè)爆破切囗。

(3)定向傾倒措施。由于東、西、南 3個(gè)方向受限,水塔倒塌方向角要求控制嚴(yán)格,故采取定向準(zhǔn)確的正梯形爆破切口;預(yù)先開設(shè)定向窗,開設(shè)好定向窗后,對(duì)反向支承部位中心線進(jìn)行精確測(cè)定并驗(yàn)算倒塌方向;采用測(cè)量?jī)x器進(jìn)行精確定位,確定爆破部位。

(4)通過現(xiàn)場(chǎng)放實(shí)驗(yàn)炮,確定工程所用火工品與結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)耦合性,并優(yōu)化爆破參數(shù)。

(5)采用被動(dòng)與主動(dòng)防護(hù)相結(jié)合,嚴(yán)格控制地震波、飛石、空氣沖擊波,確保周圍需保護(hù)的建 (構(gòu))造物、設(shè)施、人員等的安全。嚴(yán)密組織,科學(xué)、安全、文明施工。

2.2 預(yù)處理

為了給水塔倒塌創(chuàng)造良好的空間,減小觸地飛石、振動(dòng),減少一次爆破工作量和炸藥用量,減小爆破震動(dòng)危害效應(yīng)并利于塔體倒向準(zhǔn)確,對(duì)水塔及周邊構(gòu)筑物進(jìn)行預(yù)先處理。具體有:

(1)拆除水塔北側(cè)儲(chǔ)水池構(gòu)筑物,達(dá)到不高于周邊地面的要求;

(2)拆除、切割水塔內(nèi)部的各類管線;

(3)開設(shè)爆破定向窗、隔斷部分鋼筋,其中兩側(cè)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(yù)先爆破,再用機(jī)械、人工法進(jìn)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(shù)

(1)切口長(zhǎng)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(shù)m為:

(5)炮孔個(gè)數(shù)為:

隨后每排遞減 2個(gè)炮孔,第 8排設(shè)置 40個(gè)炮孔;炮孔總數(shù) N=376個(gè)。

(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(jù)《爆破安全規(guī)程》推薦公式得距爆源中心 30 m處爆破振動(dòng)為 0.75 cm/s。

(2)根據(jù)裸露集中藥包爆炸公式,空氣沖擊波安全距離為 83.75 m,實(shí)際所用 37.6 kg炸藥分散在376個(gè)炮孔內(nèi),空氣沖擊波安全距離遠(yuǎn)小于83.75 m。

(3)根據(jù)炮孔爆破飛石距離公式,個(gè)別飛石不大于 51 m,爆破時(shí)用竹笆或草袋進(jìn)行防護(hù),可有效防止飛石的危害效應(yīng)。

3 結(jié) 論

水塔構(gòu)筑物常見于居民生活區(qū),周邊環(huán)境復(fù)雜,安全拆除對(duì)其倒塌空間、方向要求高。本次拆除采用合理的預(yù)處理,為水塔定向傾倒創(chuàng)造空間;封閉檢修口,減小水塔倒向反側(cè)支撐不均勻?qū)λ瓜虻挠绊?在爆破切口兩側(cè)、中間開設(shè)定向窗,以在爆破瞬間形成兩側(cè)對(duì)稱支撐,拆除作業(yè)取得成功。

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

[2] 劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè) [M].北京:冶金工業(yè)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(xué)、研究。