周曉光，李子玉，董恒超

（湖南鐵軍工程建設(shè)有限公司， 湖南 長沙 412100）

1 工程概況

水塔位于湖南省某高校本部院內(nèi)，該水塔為供水用鋼筋混凝土倒錐殼傘形水塔，高度為35 m。因水塔長期閑置存在安全隱患以及場平工程需要，學(xué)院確定將水塔從室外地坪標(biāo)高以上進(jìn)行拆除，以消除安全隱患，達(dá)到現(xiàn)場平整、整潔的目的。

1.1 周圍環(huán)境

水塔位于財(cái)苑1食堂北側(cè)，東側(cè)距離南北走向的地下天然氣管道（埋深0.6 m）最近距離59 m，距浴室（磚混結(jié)構(gòu)）64.5 m， 距教工宿舍10號(hào)樓62 m，距離南北走向地下自來水管道（埋深1 m）60 m，東南方向距離污水井最近34 m，距燃?xì)庹{(diào)節(jié)站54 m。南側(cè)距水塔0.5 m處為東西走向架空電纜線路，計(jì)劃在爆破前將其拆除，距離與電纜線路平行的地下天然氣管道（埋深0.6 m）4 m，距財(cái)苑1食堂8 m。西側(cè)距8號(hào)宿舍樓21 m，西北方向距離7號(hào)宿舍樓35 m。北側(cè)距離較近的鍋爐房計(jì)劃在爆破前將其拆除。距離財(cái)苑2食堂42 m，東北向距地下天然氣管道最近 43 m,東北方向距燃?xì)庹{(diào)節(jié)箱64 m，距6號(hào)宿舍樓70 m。周邊環(huán)境較為復(fù)雜，水塔周圍環(huán)境示意如圖1所示。

1.2 水塔結(jié)構(gòu)

該水塔為鋼筋混凝土倒錐形（傘形）薄殼結(jié)構(gòu)，整體性較好，總高度約35 m，其中塔身高29 m，水箱高6 m，水塔筒體外徑2.42 m，壁厚23 cm。

2 爆破拆除方案

2.1 爆破方案確定

對(duì)水塔采取定向倒塌的淺孔控制爆破拆除方案。所有炮孔均采用毫秒1段導(dǎo)爆管雷管起爆，敷設(shè)復(fù)試導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，用擊發(fā)針起爆。為確保水塔倒塌方向的準(zhǔn)確可靠，用人工預(yù)先開設(shè)定向窗。為保證水塔倒塌在有限場地內(nèi)，不對(duì)天然氣管道造成不良影響，爆破切口位置提高到距地面7.5 m處。根據(jù)該水塔的高度、周邊環(huán)境情況和倒塌場地條件，為滿足水塔定向倒塌的條件，將水塔的東北方向的鍋爐房拆除，確定該水塔向東偏北 34°方向倒塌。

圖1 周邊環(huán)境示意

2.2 爆破切口設(shè)計(jì)

采用正梯形爆破切口，其長為4.4 m，高1.6 m，距地面高7.5 m，爆破切口位置示意如圖2所示。

2.3 預(yù)處理

（1）為確保水塔倒塌方向的精度，采用測量儀器精確測定水塔倒塌中心線；確定爆破部位，準(zhǔn)確標(biāo)定爆破切口，合理布置炮孔；預(yù)先精確開設(shè)定向窗，開設(shè)好定向窗后，進(jìn)一步校核倒塌中心線；通過實(shí)爆試驗(yàn)，調(diào)整和優(yōu)化爆破參數(shù)；采用復(fù)式導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路，保證準(zhǔn)確可靠起爆。

圖2 切口位置示意

（2）為保證水塔的定向準(zhǔn)確，爆破前人工用風(fēng)鎬在爆破切口兩端各開鑿一個(gè)三角形定向窗，定向窗內(nèi)鋼筋全部割除，定向窗的尺寸為：底部弧長0.7 m，高度取1.6 m。

2.4 爆破參數(shù)

7.5 m處切口采用矩形布置炮孔，爆破參數(shù)如表1所示。

2.5 安全施工措施

設(shè)計(jì)鉆孔高度 7.5 m，針對(duì)鉆眼工序需搭設(shè)腳手架，并對(duì)鉆眼揚(yáng)塵進(jìn)行控制。采用兩層懸挑腳手架的搭設(shè)方式，外立面滿掛密目安全網(wǎng),安全網(wǎng)內(nèi)設(shè)鋼絲網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)，從第二步開始滿鋪竹笆片。

表1 爆破參數(shù)

2.6 爆破網(wǎng)路

每個(gè)炮孔內(nèi)裝藥用1發(fā)毫秒1段導(dǎo)爆管雷管起爆；每18發(fā)導(dǎo)爆管雷管并聯(lián)后連接2發(fā)導(dǎo)爆管傳爆，共7個(gè)并聯(lián)小組；各組2發(fā)導(dǎo)爆管傳爆用四通分別連接在復(fù)式導(dǎo)爆管網(wǎng)路上，用擊發(fā)針起爆。爆破起爆網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。

圖3 爆破起爆網(wǎng)絡(luò)

3 爆破安全與防護(hù)措施

3.1 振動(dòng)與飛石距離校核

3.1.1 爆破振動(dòng)校核

爆破振動(dòng)速度按如下公式[1]計(jì)算:

對(duì)于實(shí)例水塔，式中 K取 150，K′取 0.25，α取1.5，Q為最大單段起爆總藥量，R為切口位置距需保護(hù)的一般民房的最小距離。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）的規(guī)定：對(duì)一般民用建筑物爆破振動(dòng)速度安全允許標(biāo)準(zhǔn)值為2.0 cm/s，經(jīng)計(jì)算，爆破振動(dòng)對(duì)周圍建（構(gòu)）筑物是安全的。對(duì)燃?xì)庹{(diào)節(jié)、燃?xì)庹{(diào)壓站允許振動(dòng)速度取1.5 cm/s，爆破振動(dòng)不會(huì)對(duì)其造成影響。

3.1.2 塌落振動(dòng)校核

由于水塔為大型構(gòu)筑物，爆破使其塌落時(shí)會(huì)對(duì)地面產(chǎn)生沖擊振動(dòng)。構(gòu)筑物爆破塌落時(shí)沖擊地面引起的振動(dòng)大小與其質(zhì)量、重心高度和觸點(diǎn)土層的剛度有關(guān)[3]。建筑物塌落作用地面造成的振動(dòng)速度可按下式[2]計(jì)算：

式中：M 為下落構(gòu)件的質(zhì)量，t；H 為構(gòu)件重心高度，m；R為重心高度落點(diǎn)處距被保護(hù)對(duì)象的距離，m；σ為地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度，MPa，一般取10 MPa；g為重力加速度，m/s2；Β為衰減系數(shù)，取 1.66；Kt為衰減系數(shù)，取3.37；該構(gòu)筑物通過分段毫秒延期延時(shí)起爆后，同時(shí)觸地的上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量約250 t，重心高度最大為25 m。

塌落觸地的振動(dòng)校核如表2所示。

由于地面防護(hù)層的鋪設(shè)，由表2中的計(jì)算結(jié)果可知，塌落振動(dòng)速度遠(yuǎn)小于安全允許值，可保證水塔塌落不會(huì)對(duì)周圍建筑物造成影響。

表2 塌落觸地振動(dòng)速度計(jì)算結(jié)果

3.1.3 飛石距離校核

拆除控制爆破無防護(hù)條件下個(gè)別飛石的最大飛散距離，按庫圖佐夫經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：S為無覆蓋條件下的爆破飛石的水平拋距，m；k為安全系數(shù)，通常取70；q為炸藥單耗，kg/m3。

經(jīng)計(jì)算得S=167 m。根據(jù)無防護(hù)條件下個(gè)別飛石最大飛散距離估算結(jié)果以及周邊環(huán)境復(fù)雜的實(shí)際情況，需對(duì)爆破飛石采取措施加強(qiáng)防護(hù)。

3.2 減振與飛石防護(hù)措施

多打孔、少裝藥；合理選擇炸藥單耗、單孔藥量和總裝藥量，從源頭上降低爆破振動(dòng)速度。在塌落部位堆積黏土緩沖層，黏土緩沖層長（縱向）10 m，寬（橫向）15 m，厚度1.5 m。

爆破前進(jìn)行實(shí)爆試驗(yàn)，調(diào)整和優(yōu)化爆破參數(shù)。精心施工，保證炮孔位置、深度、方向準(zhǔn)確；按設(shè)計(jì)藥量裝藥，藥卷裝填到位；保證填塞質(zhì)量和填塞長度符合要求。在爆破切口部位設(shè)置6層覆蓋防飛石，從里到外依次為1層棉絮、1層鋼絲網(wǎng)、2層尼龍安全網(wǎng)、2層彩條布。外部加強(qiáng)安全防護(hù)，設(shè)置防護(hù)堤，在上部水箱倒落位置前方10 m處設(shè)置一道沙袋防護(hù)堤，防護(hù)箱體破碎飛石及其對(duì)下部保護(hù)層擠壓造成的飛塵、飛石。沙袋防護(hù)堤高4 m，長20 m，頂寬2 m，底寬4 m。對(duì)重點(diǎn)防護(hù)對(duì)象如東南側(cè)燃?xì)庹{(diào)壓站及東北側(cè)燃?xì)庹{(diào)壓閥設(shè)置兩層竹夾板進(jìn)行隔離。

4 實(shí)踐體會(huì)

待爆破的水塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水塔較高，周圍環(huán)境復(fù)雜，對(duì)倒塌方向控制要求嚴(yán)格。由于水塔上部水箱質(zhì)量大、體積大，爆破振動(dòng)、水塔倒塌觸地振動(dòng)、爆破飛石和水塔倒地時(shí)產(chǎn)生的二次碎石飛濺可能對(duì)附近建筑物和設(shè)施造成不良影響，必須采取有效的安全防護(hù)措施。由于周圍環(huán)境復(fù)雜，水塔倒塌場地沒有足夠的富?？臻g，為確保天然氣管道的安全，需適當(dāng)提高爆破切口的位置。