丁林敏,曾國飛,吳著明

(1.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南 長沙 410012;2.深圳市浩豐達(dá)爆破工程有限公司,廣東 深圳市 518000;3.廣東省中山市公安局治安支隊, 廣東 中山市 528400)

電子雷管又稱數(shù)碼雷管、數(shù)碼電子雷管,是采用電子控制模塊對起爆過程進(jìn)行控制的電雷管。電子雷管實現(xiàn)了高精度的起爆時序控制,為精確爆破設(shè)計、爆破效果控制、爆破機(jī)理與過程研究提供了技術(shù)支持。在實際應(yīng)用和研究過程中,王明星系統(tǒng)闡述了國內(nèi)外數(shù)碼電子雷管的發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)優(yōu)勢,對未來電子雷管的工程應(yīng)用進(jìn)行了展望[1];胡浩川等人通過設(shè)置不同的孔、排間延期時間與國產(chǎn)普通導(dǎo)爆管雷管的對比試驗,得出臺階爆破中當(dāng)電子雷管采用孔間30 ms微差、排間70 ms微差時,減震作用與爆破效果最佳[2];王占強(qiáng)、薛煥娣等人將電子雷管應(yīng)用到公路淺埋隧道掘進(jìn)爆破和水工隧道爆破工程中,對降低爆破震動和大塊率取得了很好的效果[3-4];陳興等人利用電子雷管進(jìn)行了一次爆破成井32 m,取得了很好的效果[5];莫金汕、羅福友、曾帥等通過對普通毫秒導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)路和電子雷管網(wǎng)路實際爆破效果對比試驗研究,總結(jié)得出復(fù)雜環(huán)境爆破工程中電子雷管網(wǎng)路在降低爆破震動、提高炸藥利用率、減少爆破大塊率、增強(qiáng)網(wǎng)路可靠性等方面的優(yōu)越性[6-8]。本文以實際工程為例,介紹了電子雷管在多棟建筑物一次性拆除爆破中的應(yīng)用,通過電子雷管網(wǎng)路對網(wǎng)路可靠性的檢測及各建筑物倒塌延期時間的控制,實現(xiàn)了爆破樓房順利倒塌的意圖,達(dá)到了安全爆破的目的。

1 工程概況

1.1 工程環(huán)境

某棚戶區(qū)屬于“斜坡類地質(zhì)災(zāi)害容易發(fā)生區(qū)”,存在嚴(yán)重安全隱患。為徹底消除棚戶區(qū)公共安全隱患,有序推進(jìn)棚戶區(qū)改造,政府決定對其進(jìn)行拆除重建。根據(jù)現(xiàn)場場地空間情況,決定前期對5棟樓房進(jìn)行爆破拆除。5棟樓房依次為長排村11＃、15＃、19＃、97＃、99＃,其中11＃、15＃樓房為連體結(jié)構(gòu)。待拆除樓房西向、南向均為山體邊坡,東向及東北向被密集民房環(huán)繞,樓棟與樓棟之間僅隔一條3 m寬過道,北向有一長度為24.8 m空地。爆區(qū)環(huán)境見圖1。

圖1 爆區(qū)環(huán)境

1.2 爆破體結(jié)構(gòu)

待拆樓房均為磚砌墻和鋼筋混凝土框架混合結(jié)構(gòu),樓中各層均為磚砌墻,梁、柱及層板均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(見圖2,表1)。

2 爆破方案設(shè)計

2.1 倒塌順序及方向

考慮到待爆樓房周邊場地空間問題,設(shè)計采用定向折疊倒塌方案(見圖3),樓房倒塌順序依次為97＃、99＃、11＃、15＃、19＃。由于11＃、15＃樓倒向空間長度不足,設(shè)計11＃、15＃樓采用多重折疊倒塌方案。

表1 木棉嶺片區(qū)待拆樓房結(jié)構(gòu)

圖2 房屋平面結(jié)構(gòu)

為了降低97＃、99＃樓爆破后爆渣堆積高度及控制爆炸范圍,97＃、99＃樓爆破1,2,3層。同時考慮到99＃樓爆破后的爆渣堆積,為了使19＃樓倒塌后沖擊解體,提高其爆破高度,爆破層從第二層開始,爆破2,3,4層。

圖3 設(shè)計倒塌方向

2.2 預(yù)處理

為使樓房順利倒塌,除了待爆樓房的門、窗等預(yù)先拆除外,同時需要對各爆破層磚砌墻及樓梯進(jìn)行預(yù)處理,以破壞其強(qiáng)度和剛度。

(1)97＃、99＃樓爆破層為1,2,3層,爆破層內(nèi)除鋼筋混凝土框架外,剩余隔墻利用破碎錘或人工方式預(yù)先拆除并清空;同時,每爆破層樓梯每幅均打斷2個臺階。

(2)11＃、15＃樓采用多層折疊倒塌方式,爆破層為1,2,6,7層,爆破層內(nèi)磚砌墻預(yù)先拆除并清空;同時每爆破層樓梯每幅均打斷2個臺階。

(3)提高19＃樓起爆層至第二層,爆破2,3,4層樓。爆破層內(nèi)除鋼筋混凝土框架外,剩余隔墻利用破碎錘或人工方式預(yù)先拆除并清空;同時,每爆破層樓梯每幅均打斷2個臺階。

2.3 爆破參數(shù)設(shè)計

(1)爆破切口設(shè)計。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承重立柱破壞高度計算公式為：

式中,B為立柱截面長邊邊長,11＃、15＃、19＃、97＃樓B＝600 mm,99＃樓B＝700 mm;Hmin為承重立柱失穩(wěn)最小破壞高度,Hmin＝12.5d,d為鋼筋直徑,d＝25 mm;K為經(jīng)驗系數(shù),K＝1.5～2.0。計算得出11＃、15＃、19＃、97＃樓切口高度 H＝1.369～1.825 m。取 H＝1.8 m;99＃樓切口高度 H＝1.519～2.025,取H＝2.0 m。為防止出現(xiàn)后座不利現(xiàn)象,每棟樓均保留最后一排立柱不鉆孔不爆破。

(2)爆破參數(shù)。選用YT－28型手持式風(fēng)動鑿巖機(jī),鉆孔直徑d＝40 mm,裝填Φ32 mm二號巖石乳化炸藥。沿立柱窄面中心線均勻布置單排炮孔?？紤]到鉆孔施工的可操作性,同時降低支撐柱底部的夾制作用,爆破切口底部位置提高至樓板上部0.5 m處。爆破參數(shù)設(shè)計見表2。

(3)裝藥結(jié)構(gòu)。爆破樓棟各承重立柱橫截面長寬比大于1,為了充分利用炸藥性能及保證爆破效果,設(shè)計采取間隔裝藥方式,利用20 cm長竹簽將炸藥串在竹簽兩端,炸藥與炸藥之間用導(dǎo)爆索傳爆(見圖4)。

(4)爆破網(wǎng)路。在大型綜合爆破網(wǎng)路中,為了防止發(fā)生拒爆事故,通常采用可檢測的電雷管起爆網(wǎng)路。而普通電子雷管安全性較低,易受外來電影響產(chǎn)生早爆等事故,同時存在延期精確度不高、可同時起爆雷管數(shù)量少等缺點(diǎn),因此不適用雷管使用量大、延期精確度要求高的工程。本工程采用某新型?號電子雷管并聯(lián)網(wǎng)路起爆系統(tǒng),其延期精確度達(dá)到±1 ms,最大可同時起爆雷管1600發(fā)。每發(fā)雷管通過編碼器獨(dú)立設(shè)置起爆延期時間,爆破網(wǎng)路系統(tǒng)不啟動不觸發(fā),網(wǎng)路安全性高。

表2 爆破參數(shù)

整體樓群爆破順序設(shè)定為：97＃、99＃樓先爆且同時起爆,11＃、15＃、19＃樓后爆且同時起爆。單棟樓房各爆破層承重立柱起爆順序均為沿倒塌方向從前往后依次起爆(見圖5、圖6)。為避免99＃樓倒塌過程中與11＃、15＃樓形成互相支撐結(jié)構(gòu)和對各自預(yù)定的倒塌方向產(chǎn)生偏差。當(dāng)99＃樓倒塌過程中傾斜角度超過11＃、15＃樓時,此時其重心垂直下落高度為h＝4.71 m(見圖7),通過式h＝1/2gt2,計算得出,t＝0.980 s。根據(jù)計算結(jié)果,設(shè)置后爆11＃、15＃、19＃樓每發(fā)電子雷管的延期時間。

延期時間見表3。

表3 延期時間

(5)爆破安全。待爆樓房西面為山體自然屏障,其余各向均為待拆樓房且均已簽約,爆破環(huán)境較好。爆破時150 m范圍內(nèi)清空人員并在各出入口設(shè)置警戒,嚴(yán)禁人員進(jìn)場。

起爆前,利用銥缽表對起爆網(wǎng)路進(jìn)行檢測,確認(rèn)起爆網(wǎng)路鏈接無誤后,下達(dá)起爆指令。

圖5 19＃、97＃、99＃樓爆破立柱起爆順序

圖6 11＃、15＃樓爆破立柱起爆順序

圖7 99＃樓倒塌過程模擬

3 爆破效果

項目從設(shè)計到實施共歷時7 d,共計鉆孔1320個,使用乳化炸藥98.3 kg、電子雷管1320發(fā)。爆破過程中,各樓棟按設(shè)計順序依次倒塌且無方向偏差,11＃、15＃樓與99＃樓沒有出現(xiàn)互相支撐現(xiàn)象。97＃、99＃、19＃樓解體充分;11＃、15＃樓由于先爆樓房爆渣的堆積,降低了其下降高度,導(dǎo)致其后部框架未完全解體。

施工過程中未出現(xiàn)安全事故,且起爆主機(jī)系統(tǒng)顯示所有雷管均已起爆,無拒爆現(xiàn)象。距離爆區(qū)17.3 m處需保護(hù)變電房測得震動速度為0.226 cm/s。符合《爆破安全規(guī)程》GB6722－2014規(guī)定。

4 結(jié) 論

(1)拆除爆破工程大型復(fù)合爆破網(wǎng)路中,使用電子雷管,可檢測網(wǎng)路的可靠性,避免漏接、錯接等現(xiàn)象造成的拒爆現(xiàn)象。同時,可設(shè)定每發(fā)雷管的延期時間,延期精確度高,誤差小,不會出現(xiàn)普通高段位雷管誤差大造成的后排先響前排后響而引起的爆破事故。

(2)電子雷管其價格昂貴,在各類爆破工程中應(yīng)用度不高,爆破工程師對其延期時間設(shè)置程序掌握不夠熟練。其延期時間的設(shè)置較為繁瑣,工作量大,操作時間長。在以后的類似工程中,設(shè)計方案審批后,可提前預(yù)先設(shè)置所需雷管的延期時間,避免因爆破當(dāng)天時間不夠引起預(yù)定起爆時間的延緩。

(3)拆除爆破中爆破立柱排間延期時間100 ms,形成建筑物梯次塌落,一定程度上有助于降低建筑物塌落震動。