蓋四海

(河南迅達(dá)爆破有限公司，河南 焦作 454000)

90 m高造粒塔控制爆破拆除

蓋四海

(河南迅達(dá)爆破有限公司，河南 焦作 454000)

造粒塔高徑比大且剪力墻結(jié)構(gòu)樓梯間位于倒塌中心線上，為避免塔體爆而不倒，使其安全順利倒塌，通過(guò)提高爆破切口高度，對(duì)部分塔體采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，并根據(jù)試爆效果確定合理的爆破參數(shù)，采用孔內(nèi)延時(shí)、孔外接力的復(fù)式閉合雙回路延時(shí)起爆網(wǎng)路，在倒塌區(qū)域鋪設(shè)緩沖墊層、周邊開(kāi)挖減振溝以及對(duì)被保護(hù)物采取近體防護(hù)等相應(yīng)措施，確保了造粒塔按照方案設(shè)計(jì)方向倒塌，取得了良好的爆破效果，達(dá)到了安全、精細(xì)爆破拆除的目的。可為同類(lèi)爆破工程提供參考。

造粒塔；薄壁結(jié)構(gòu)；預(yù)處理；控制爆破；拆除爆破；安全防護(hù)

1 工程概況

1.1 塔體結(jié)構(gòu)

待拆除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造粒塔由圓形筒倉(cāng)、樓梯間和轉(zhuǎn)運(yùn)站3部分組成。

造粒塔總高83.8 m、直徑22.0 m。標(biāo)高23.5 m以下筒體壁厚為500 mm，標(biāo)高23.5 m以上筒體壁厚為250 mm。標(biāo)高9.5、17.5、56.5 m為整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土平臺(tái)。標(biāo)高6.5 ～9.5 m處平臺(tái)由筒壁及4根0.5 m×0.5 m的鋼筋混凝土立柱支撐。

造粒塔東側(cè)凸出一座壁厚為0.2 m的剪力墻結(jié)構(gòu)樓梯間。樓梯間為矩形斷面鋼筋混凝土直筒結(jié)構(gòu)，樓梯間高91.0 m，占地面積45.36 m2。轉(zhuǎn)運(yùn)站為磚混結(jié)構(gòu)，高92.5 m。

1.2 周?chē)h(huán)境

待拆除造粒塔北邊36 m處有一循環(huán)水管(循環(huán)水管北側(cè)12 m為一辦公樓)，南側(cè)42 m為保留的循環(huán)水管，西側(cè)圍墻距離轉(zhuǎn)運(yùn)站8 m，東側(cè)為已拆除區(qū)域，造粒塔周邊環(huán)境見(jiàn)圖1。

圖1 周邊環(huán)境示意圖Fig.1 Scheme of surroundings

2 控制爆破設(shè)計(jì)

2.1 爆破總體方案

造粒塔塔體高、直徑大，為了確保造粒塔按照設(shè)計(jì)方向安全順利倒塌，避免塔體爆而不倒或倒向出現(xiàn)偏差，結(jié)合爆區(qū)環(huán)境、場(chǎng)地條件和工期等因素，加大爆破切口高度、適當(dāng)提高爆破切口角度和預(yù)處理，確定待拆除造粒塔整體向東定向控制爆破拆除方案。

2.2 預(yù)處理

(1)拆除造粒塔外部附屬設(shè)施，包括外部爬梯、門(mén)窗等；

(2)樓梯間和電梯間位于造粒塔倒塌中心線位置，爆前拆除樓梯間附屬設(shè)施、鋼結(jié)構(gòu)步梯、電梯間電梯，保留電梯井剪力墻；

(3)拆除塔體內(nèi)支撐立柱，拆除高度不低于4 m；

(4)為了降低炸藥使用量和減少鉆孔工作量，對(duì)爆破切口范圍內(nèi)筒壁部分進(jìn)行預(yù)拆除。

2.3 爆破切口設(shè)計(jì)

(1)切口形式。待拆除造粒塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋布置密集，結(jié)構(gòu)整體剛度大，倒塌空間大，因此，采用正梯形爆破切口。同時(shí)，為保證定向準(zhǔn)確，降低炸藥使用量，結(jié)合松動(dòng)爆破和機(jī)械施工在倒塌中心線兩側(cè)方向上的筒壁開(kāi)設(shè)減荷槽和定向窗。

(2)切口高度。爆破切口高度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式H=(1.5～3.0)δ確定，考慮待拆除塔體高徑比較大，達(dá)4.09，且電梯間位于倒塌方向一側(cè)，為確保塔體安全順利倒塌，最終確定爆高為9.0 m。

(3)切口長(zhǎng)度。爆破切口長(zhǎng)度L采用下式計(jì)算〔1-2〕：

L=(θπd)/360

(1)

式中：θ為爆破切口圓心角角度，(°)；d為塔體切口處外周長(zhǎng)，m。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，取θ=220°，計(jì)算得L=44.13 m，實(shí)取44 m。爆破切口示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 爆破切口示意圖Fig.2 Schematic diagram of blasting notch

2.4 爆破參數(shù)

根據(jù)試爆效果，確定炸藥單耗q=1.2 kg/m3。炮孔采用梅花形布置，爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 爆破參數(shù)

2.5 爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)

爆破切口范圍共分4個(gè)爆區(qū)，為確保延時(shí)準(zhǔn)確，簡(jiǎn)化爆破網(wǎng)路，采用孔內(nèi)延時(shí)、孔外接力的復(fù)式閉合雙回路網(wǎng)路設(shè)計(jì)?？變?nèi)采用MS1、MS3、MS7和MS9段毫秒導(dǎo)爆管雷管，孔外均采用MS1段毫秒導(dǎo)爆管雷管連接。在4個(gè)爆區(qū)段中，樓梯間以MS1段最先起爆(見(jiàn)圖2)。

3 安全防護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 振動(dòng)校核與控振措施

3.1.1 爆破振動(dòng)校核

爆破振動(dòng)速度采用下式進(jìn)行校核〔3〕：

(2)

式中：v為爆破允許質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，cm/s；Q為單段最大起爆藥量，kg；R為保護(hù)對(duì)象至爆破點(diǎn)的距離，m；K、α為與爆破點(diǎn)至保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)系數(shù)和衰減指數(shù)，取經(jīng)驗(yàn)值K=75，α=1.6。

本次爆破單段最大起爆藥量Q=43.2 kg，爆破中心距離與最近被保護(hù)建筑物的距離R=48 m，計(jì)算得到爆破振動(dòng)速度v=0.98 cm/s，在安全允許范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)周?chē)?gòu)筑物和循環(huán)水管造成損壞。

3.1.2 塌落振動(dòng)校核

構(gòu)筑物拆除爆破塌落振動(dòng)速度采用下式校核〔5〕：

(3)

式中：vt為塌落引起的地面振動(dòng)速度，cm/s；k′為采取挖溝槽，壘筑土墻減振措施時(shí)的減振系數(shù),k′=1/4～1/3；R為觀測(cè)點(diǎn)至沖擊地面中心點(diǎn)的距離，m；M為下落構(gòu)件的質(zhì)量，t；H為下落構(gòu)件的重心高度，m；σ為地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度，一般取10 MPa；g為重力加速度，m/s2；kt、β為塌落振動(dòng)速度衰減系數(shù)和指數(shù)，分別取kt=3.37～4.09，β=1.66～1.80，k′=1/3。

造粒塔總質(zhì)量M約為4 654.5 t，重心高度H取45 m，R取48 m，計(jì)算辦公樓處產(chǎn)生的塌落振動(dòng)速度為1.66 cm/s，在GB 6722-2014《爆破安全規(guī)程》〔5〕允許范圍內(nèi)。因此，塌落振動(dòng)不會(huì)對(duì)周?chē)ㄖ锖脱h(huán)水管構(gòu)成危害。

3.1.3 減振安全技術(shù)措施

(1)清理倒塌區(qū)域內(nèi)地面雜物，沿待拆除造粒塔倒塌方向鋪設(shè)3道3.0 m厚緩沖墊層。

(2)爆區(qū)間毫秒延時(shí)起爆，加強(qiáng)了地震波在傳播過(guò)程中的互相干擾，起到減振的作用。

(3)在造粒塔周邊開(kāi)挖減振溝，阻斷觸地振動(dòng)波的傳播。

3.2 飛石安全距離校核與防護(hù)措施

個(gè)別爆破飛石飛散距離由下式計(jì)算〔6〕：

S=70q0.58

(4)

式中：S為爆破飛石飛散最大距離，m；q為炸藥單耗，kg/m3。

經(jīng)計(jì)算，個(gè)別爆破飛石飛散最大距離為77.8 m，爆破飛石距離在安全警戒范圍之內(nèi)。

爆破前應(yīng)對(duì)距離待拆除造粒塔較近建筑物門(mén)、窗進(jìn)行遮擋防護(hù)，并在炮孔外部覆蓋一層石棉布、兩層鐵絲網(wǎng)和一層膠皮帶，用鐵絲固定在爆破切口上，將飛石飛散距離控制在最小范圍內(nèi)。

4 爆破效果

爆破瞬間，造粒塔整體下坐，同時(shí)向東傾斜。切口觸地后，整體向東定向倒塌。倒塌完成后，塔體頂部以下10 m處出現(xiàn)斷裂，塔體下部整體被壓扁，呈扁平狀，塔體上部由于樓梯間框架抵制作用導(dǎo)致產(chǎn)生兩條明顯折痕，筒體破碎均勻，部分鋼筋裸露。由于開(kāi)挖了3條減振溝，鋪設(shè)了緩沖墊層和采取了飛石防護(hù)措施，爆破產(chǎn)生的振動(dòng)和飛石均在安全允許范圍內(nèi)，未對(duì)循環(huán)水管和辦公樓造成損壞。

5 體會(huì)

(1)對(duì)于高徑比大的構(gòu)筑物爆破拆除，爆破切口高度除按理論計(jì)算外，還應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)特征，在條件允許下適當(dāng)提高爆破切口高度，確保順利倒塌。

(2)對(duì)于高徑比大的構(gòu)筑物，在穩(wěn)定性驗(yàn)算的基礎(chǔ)上對(duì)切口進(jìn)行預(yù)處理，可減少鉆孔工作量和總裝藥量，能有效控制振動(dòng)和工期。

(3)鋼筋混凝土薄壁剪力墻結(jié)構(gòu)物在保證整體穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理，可降低塔體整體性與剛度，加速其在倒塌觸地時(shí)的解體程度，降低倒塌觸地沖擊強(qiáng)度。

(4)倒塌方向鋪設(shè)緩沖墊層和待拆除塔體周邊開(kāi)挖減振溝能有效降低振動(dòng)，倒塌方向朝樓梯間方向，對(duì)樓梯間的二次破碎起到一定的作用。

〔1〕 潘海盛，鞠連順，劉永俊. 60 m非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)造粒塔爆破拆除[M]//汪旭光. 中國(guó)爆破新技術(shù)Ⅱ. 北京：冶金工業(yè)出版社，2008:546-546.

PAN Hai-sheng，JU Lian-shun，LIU Yong-jun. Demolition blasting of 60-meter-high pelleting tower with dissymetrical structure[M]//WANG Xu-guang. New Blasting Technology Ⅱ in China. Beijing: Metallurgical Industry Press,2008:546-546.

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QIAN Wu-ming，GAO Shi-guo，ZHENG Wu，et al. Directional blasting demolition of a 11-storey frame building under complicated environment[J]. Engineering Blasting，2013，19(5)：32-34.

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WANG Xu-guang. The blasting design and construction [M]. Beijing: Metallurgical Industry Press,2011:689-692.

〔5〕 國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理. 爆破安全規(guī)程：GB 6722-2014[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

State Administration of Work Safety. Safety regulations for blasting：GB 6722-2014[S]. Beijing: China Standards Press, 2014.

〔6〕 謝先啟，賈永勝，劉昌邦. 復(fù)雜環(huán)境下11層框架結(jié)構(gòu)樓房控制爆破拆除[J]. 爆破，2008，25(4): 36-40.

XIE Xian-qi，JIA Yong-sheng，LIU Chang-bang. Blasting demolition of a 11-storey frame structure building in harsh environment[J].Blasting，2008，25(4)：36-40.

Demolition of 90 m high granulation tower by controlled blasting

GAI Si-hai

(Henan Xunda Blasting Co., Ltd., Jiaozuo 454000, Henan, China)

The height to diameter ratio of the granulation tower is high and the stairwells of the shear wall are located on the collapsed center line. In order to prevent the tower body from collapsing but not down, the blasting notch height was improved and appropriate pretreatment were taken on part of the tower body. Double closed-loop delayed detonating network of the delay within blastholes combined with external force outside the blastholes were used. The buffer layer are laid in collapse area damping grooves were excavated surrounding and other close protection measures were taken to ensure that the granulation tower collapse in accordance with the design direction. A good blasting effect and the safe and fine blasting demolition purpose were achieved. It could provide a reference for similar blasting engineerings.

Granulation tower; Thin wall structure; Pretreatment; Controlled blasting; Demolition blasting; Safety protection

1006-7051(2016)06-0055-03

2015-11-28

蓋四海(1975-)，男，工程師，從事爆破工程技術(shù)研究及現(xiàn)場(chǎng)施工。E-mail：739439748@qq.com

TD235.3

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.06.012