傅光明,任才清,李是良

(國防科技大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院, 湖南長(zhǎng)沙 410072)

基于模糊綜合評(píng)判的高聳建筑物爆破拆除方案評(píng)價(jià)

傅光明,任才清,李是良

(國防科技大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院, 湖南長(zhǎng)沙 410072)

高聳建筑物爆破拆除方案的設(shè)計(jì),具有一定的主觀性和經(jīng)驗(yàn)性,爆破施工效果不確定性大。本文通過分析高聳建筑物爆破拆除方案設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的相關(guān)因素,利用模糊綜合評(píng)判法,構(gòu)建了爆破拆除方案評(píng)價(jià)的模糊綜合評(píng)價(jià)模型,結(jié)合某 80 m磚砌煙囪爆破拆除方案進(jìn)行了檢驗(yàn),實(shí)踐證明模糊綜合評(píng)判法對(duì)高聳建筑物爆破拆除方案的評(píng)價(jià)具有較高的可信度。

高聳建筑物;爆破方案;模糊理論;綜合評(píng)價(jià)

隨著我國城市化進(jìn)程的深入發(fā)展,爆破技術(shù)在城市建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用,利用爆破法拆除煙囪、水塔、碑體等高聳建筑物,成為城市拆除爆破的重要內(nèi)容之一。各種爆破工程實(shí)踐中,爆破方案的設(shè)計(jì)較大程度上依賴于設(shè)計(jì)者的主觀經(jīng)驗(yàn)。爆破方案設(shè)計(jì)的科學(xué)與否,不僅會(huì)影響爆破效果,甚至?xí)a(chǎn)生重大的安全生產(chǎn)事故。對(duì)高聳建筑物爆破拆除方案進(jìn)行評(píng)價(jià),是避免安全事故、提高爆破施工效益的重要途徑。

1 高聳建筑物爆破拆除方案評(píng)價(jià)影響因素分析

爆破法拆除高聳建筑物,是在其預(yù)定傾倒方向的一側(cè)下部,通過爆破形成切口,造成高聳建筑物整體失穩(wěn),使建筑物在傾覆力矩的作用下沿預(yù)定方向倒塌的一種控制爆破技術(shù)。爆破切口的設(shè)計(jì)、炮孔裝藥、內(nèi)襯處理等是高聳建筑物爆破拆除的主要影響因素。因此,高聳建筑物爆破拆除方案的評(píng)價(jià)影響因素應(yīng)主要包括:定向設(shè)計(jì)方案、爆破參數(shù)、安全校核與防護(hù)、起爆器材與網(wǎng)絡(luò)等。

1.1 定向設(shè)計(jì)方案

定向設(shè)計(jì)方案包括爆破切口設(shè)計(jì)、定向窗的開設(shè)、預(yù)處理,這三項(xiàng)是影響高聳建筑物爆破拆除的最重要因素。其中,爆破切口是炮孔裝藥起爆后在建筑物筒壁上迅速形成的特定形狀的缺口,爆破切口的形狀在建制物初始傾倒階段起到輔助支撐、準(zhǔn)確定向、控制前沖后坐的作用,通常有矩形、梯形、倒梯形、八字形、人形等。不同類型的高聳建筑物爆破必須根據(jù)各種形狀爆破切口對(duì)施工、建筑物倒塌的影響合理選擇;定向窗通過隔斷爆破區(qū)與保留支撐,能夠保證支撐區(qū)不因爆破而改變對(duì)稱性,同時(shí)保證切口閉合及建筑傾倒的平穩(wěn)性能,實(shí)現(xiàn)高聳建筑物按設(shè)定方向準(zhǔn)確和順利倒塌;預(yù)處理是在爆破之前采用人工或機(jī)械方法對(duì)內(nèi)襯、承重體等底部結(jié)構(gòu)預(yù)先拆除的一種處理方法,對(duì)高聳建筑物倒塌的準(zhǔn)確性、單響最大起爆藥量和簡(jiǎn)化爆破施工方案有十分重要的作用。

1.2 爆破參數(shù)

爆破參數(shù)是指實(shí)施爆破的炮孔布置、裝藥結(jié)構(gòu)及爆破最小抵抗線、孔深、炮孔間隔、炮孔排距、單孔藥量等,是評(píng)價(jià)爆破方案合理性的重要指標(biāo)。爆破參數(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑物的建筑參數(shù)合理設(shè)計(jì)、精密計(jì)算,否則極易出現(xiàn)不能形成爆破切口、建筑物下坐、傾斜不倒、提前倒塌等嚴(yán)重后果。爆破參數(shù)的計(jì)算和擇取目前沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),主要依據(jù)爆破方案設(shè)計(jì)人員的主觀經(jīng)驗(yàn),隨意性較大,在不同的爆破環(huán)境和爆破質(zhì)量要求的情況下,設(shè)計(jì)者可在不影響爆破定向準(zhǔn)確和工程要求的范圍內(nèi)選取。

1.3 安全校核與防護(hù)

爆破方案的設(shè)計(jì)中必須包括爆破安全校核,這是評(píng)價(jià)爆破方案的主要指標(biāo)。爆破安全校核主要有爆破飛石飛散最遠(yuǎn)距離校核、爆破的地震震動(dòng)速度校核、爆破沖擊波大小、爆破次生污染、爆破切口形成后預(yù)留部分的支撐能力、定向窗形成后預(yù)留部分支撐能力的校核、觸地沖擊振動(dòng)效應(yīng)校核等等。通過安全校核利于控制爆破震動(dòng)、空氣沖擊波、飛石、噪聲和灰塵等,對(duì)部分存在安全隱患的事項(xiàng)可采取安全防護(hù)措施,爆破校核也較多地依靠經(jīng)驗(yàn)公式。此外,在爆破施工過程中,通過理論公式計(jì)算的效果往往與實(shí)際情況有差距,國外大多數(shù)爆破工程的安全校核以經(jīng)驗(yàn)為主。防護(hù)主要是指對(duì)裝藥炮孔的填塞和對(duì)爆破缺口加強(qiáng)覆蓋防護(hù),控制爆破飛石的措施,對(duì)二次飛石和地面的防護(hù)方法,對(duì)爆破振動(dòng)的削減設(shè)施,對(duì)爆破粉塵的快速處置等,也包括在實(shí)施定向爆破工程中炸藥雷管的運(yùn)輸保管,施工組織實(shí)施、安全警戒等。

1.4 起爆器材與網(wǎng)絡(luò)

起爆器材與網(wǎng)絡(luò)是確保定向爆破中裝藥安全、順利起爆的關(guān)鍵,尤其在需要實(shí)現(xiàn)一次點(diǎn)火、分區(qū)逐段微差起爆、多向折疊爆破等方案中起爆器材與網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)更為重要。在一些特殊環(huán)境下,對(duì)起爆器材和網(wǎng)絡(luò)還有特殊的要求,如在有電磁干擾的爆破環(huán)境中嚴(yán)禁采用電雷管起爆法。爆破方案設(shè)計(jì)過程中通常要根據(jù)工程綜合特點(diǎn),選取合適的爆破器材和設(shè)計(jì)起爆網(wǎng)絡(luò),以提高起爆器材和起爆網(wǎng)絡(luò)的可靠程度和安全性。

2 模糊綜合評(píng)判法

模糊綜合評(píng)判法是利用模糊數(shù)學(xué)理論,對(duì)受多層因素影響的系統(tǒng)進(jìn)行綜合決策和評(píng)估,從設(shè)定評(píng)語集中選擇出相對(duì)精確的評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)方法。高聳建筑爆破拆除方案的模糊綜合評(píng)判,可以分為 4步進(jìn)行。

由全部 U中評(píng)判對(duì)象的單因素對(duì)應(yīng)評(píng)語集 V中的評(píng)語等級(jí),可以構(gòu)成 1個(gè)總的評(píng)價(jià)矩陣 R,即:

(3)確定各評(píng)價(jià)因素的權(quán)重。由于高聳建筑物拆除爆破方案的主觀性、模糊性、不確定性,不同條件下各評(píng)價(jià)因素對(duì)爆破效果的影響也具有差異,各因素在爆破拆除方案的綜合評(píng)價(jià)中具有不同等的地位并占有相應(yīng)的影響系數(shù),即各因素權(quán)重存在差異。但同一事物的各因素構(gòu)成的權(quán)重向量滿足歸一性,即

評(píng)價(jià)因素的權(quán)重確定有多種方法,可通過制定各級(jí)評(píng)價(jià)因素項(xiàng)目權(quán)重系數(shù)評(píng)定表交由專家若干人,讓他們?cè)诒舜烁綦x的情況下,將自己認(rèn)定的權(quán)重系數(shù)填入表內(nèi),然后收集各專家所填的權(quán)重總加平均,得到各級(jí)因素權(quán)重的專家評(píng)判法;也可通過典型實(shí)例結(jié)果逆推各級(jí)因素權(quán)重的近似求法,還可以通過問卷調(diào)查法等。

(4)綜合評(píng)價(jià)。確立評(píng)價(jià)模糊矩陣 R和各級(jí)評(píng)價(jià)因素權(quán)重向量 A后,模糊綜合評(píng)判結(jié)果由下式得出:

3 高聳建筑物定向爆破方案的模糊綜合評(píng)價(jià)應(yīng)用

3.1 建立爆破方案評(píng)價(jià)目標(biāo)體系

根據(jù)高聳建筑物爆破拆除方案的主要構(gòu)成要素,可以把其評(píng)價(jià)目標(biāo)體系分為四項(xiàng)十二目,見表1。

表1 高聳建筑物定向爆破方案評(píng)價(jià)目標(biāo)體系

3.2 爆破方案評(píng)價(jià)和單因素隸屬度

爆破拆除方案評(píng)價(jià)的模糊性決定了只能對(duì)爆破方案進(jìn)行范圍界定,無法絕對(duì)評(píng)價(jià),根據(jù)評(píng)價(jià)主要項(xiàng)目,可以將各級(jí)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)按照“最佳方案、較好方案、合適方案、一般方案、不合格”評(píng)價(jià),評(píng)語集為 V={最佳方案,較好方案,合適方案,一般方案,不合格}。

假設(shè)共有 n個(gè)人對(duì)某高聳建筑物爆破拆除方案進(jìn)行評(píng)價(jià),認(rèn)為 i項(xiàng)目為最佳、較好、合適、一般、不合格的人數(shù)分別為 n1,n2,n3,...,ni,可得出該項(xiàng)目的單因素隸屬度為,同理可得其他評(píng)價(jià)項(xiàng)目的隸屬度,共同組成一級(jí)評(píng)價(jià)矩陣。

3.3 應(yīng)用算例

本文根據(jù)上述指標(biāo)體系,通過 8人專家評(píng)審小組得到的某 80 m高磚砌煙囪定向爆破方案評(píng)價(jià)結(jié)果,見表2。

表2 專家評(píng)價(jià)結(jié)果

通過計(jì)算,得出:

且有:

由此可得到該評(píng)價(jià)組對(duì)高聳 80 m磚砌煙囪定向爆破設(shè)計(jì)方案模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果:

B=A·R=(0.058,0.609,0.237,0.018,0)

根據(jù)最大隸屬原則,定向爆破方案屬“較合適方案”。根據(jù)此爆破方案實(shí)施的定向爆破,在倒塌方向、安全方面都達(dá)到了預(yù)定結(jié)果,良好的爆破效果與對(duì)方案的評(píng)價(jià)相符。

4 結(jié)語

模糊綜合評(píng)判方法在高聳建筑物爆破拆除方案的評(píng)價(jià)過程中,克服了爆破方案設(shè)計(jì)本身存在的主觀性和模糊性,對(duì)較多建立在經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)之上的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了量化評(píng)價(jià)。另外,本文在模糊綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)項(xiàng)目建立選取了主要因素,在爆破拆除高聳建筑物的實(shí)踐中,任何細(xì)小環(huán)節(jié)的忽略都會(huì)給爆破結(jié)果帶來破壞性的影響,在評(píng)價(jià)爆破方案時(shí)必須給予考慮。

[1] 陳 超.預(yù)裂爆破效果的模糊綜合評(píng)價(jià)研究[J].金屬礦山,2004,11.

[2] 郭學(xué)彬,張繼春.論煙囪定向拆除爆破的安全技術(shù)[J].爆破,2006,(3).

2011-07-06)

傅光明(1964-),男,教授,長(zhǎng)期從事軍事爆破、反恐防爆、爆破拆除等方面的教學(xué)與科研工作。