爆破设计与施工3 116页

2.8 高耸构筑物拆除爆破 2.8.1 烟囱水塔拆除爆破 2.8.2 联体筒仓拆除爆破 2.8.3 冷却塔拆除爆破 2.8.1 烟囱水塔拆除爆破 烟囱水塔 种类 水塔 烟囱 烟囱结构 ：砖结构、钢筋砼结构。 筒体形状 ：圆形、方形、六角形、八角形 砖烟囱高 : 30m~80m 壁厚 :37cm~75cm ，坡度 2~3% ，有烟道口、出灰口、内衬等 钢砼烟囱高 :60m ~ 250m ，底部直径在 7 ~ 16m ，壁厚 160~60mm 我国控爆拆除烟囱的高度记录为 180 — 210 m 。 高耸 建筑物控爆拆除方案 单向倾倒 单向折叠倾倒 双向折叠倾倒 原地坍塌倾倒 方案选择依据：构筑物结构尺寸 构筑物周边环境 拆除方案 烟囱 的拆除方法 (1) 定向倾倒。在烟囱倾倒一侧的底部，将筒体炸开一个大于 1/2 、小于 2/3 周长的爆破缺口，从而破坏结构的稳定性，导致整体结构失稳和重心位移，于是在上部筒体自重作用下形成倾覆力矩，迫使烟囱按预定方向倒塌，并使倒塌限制在一定范围内。 烟囱的定向倾倒要求有一定宽度和长度的场地 (1.0-1.2 倍 ) ，以供其坍塌着地。对于钢筋混凝土烟囱或刚度大的砖砌烟囱，要求的场地长度更大一些。场地的横向宽度不小于爆破部位直径的 3.0 - 4.0 倍。 (2) 折叠式倒塌。可分为单向折叠倒塌和双向交替折叠倒塌两种方式，其基本原理是根据周围场地的大小，除在底部炸开一个缺口外，还需要在烟囱中部的适当部位炸开一个或一个以上的缺口，使其朝两个或两个以上的同向或反向分段折叠倒塌。起爆顺序是先爆破上缺口，后爆破下缺口，通常是上缺口起爆后，当倾斜到 20° -25 o 时，再起爆下缺口。 (3) 原地坍塌。将烟囱底部 的 支撑筒壁炸开一个足够高的缺口，然后在其本身自重作用和重心下移过程中借助重力加速度以及在下落触地时的冲击力自行解 节，致使烟囱在原地破坏。该方法仅适用于砖结构烟囱的拆除爆破，且周围场地应有大于其高度的 1/6 开阔的场地。原地坍塌方法技术难度大，在选用时一定要慎重。 实践证明，爆破拆除烟囱是效果最好的方法，尽管它牵涉到许多复杂的技术问题，但从拆除安全、拆除速度和经济效益等方面来分析，它比人工和机械拆除法具有明显的优越性。 爆破拆除法的关键是必须保证准确的定向性，倾倒过程中要确保烟囱上部的稳定性和解体堆渣范围的准确性。 近几年来，我国烟囱拆除爆破技术有了较快的发展，除了拆除爆破方法已经取得了成功的经验外，在施爆方法上也有了新的进步。 B 烟囱拆除爆破失稳倾倒机理 烟囱类高耸筒式构筑物爆破倒塌机理为 : 采用控制爆破在高耸筒式构筑物底部某一高度处爆破形成一定尺寸大小的缺口，上部筒体在重力与支座反力形成的倾覆力矩作用下失稳，沿设计方向偏转并最终倒塌。 当爆破缺口形成后，在缺口对面保留部分的圆环筒体称为预留支撑体。如果上部筒体的重力对预留支撑体的压应力超过了材料的极限抗压强度，则支撑体就会瞬时被压坏而使烟囱下坐，这会造成烟囱爆而不倒或倾倒方向失去控制。如果支撑体有一定的承载能力，则上部筒体在重力和支座反力形成的倾覆力矩作用下，使预留支撑体截面瞬时由全部受压变为偏心受压状态 倾倒初期，预留支撑体截面一部分受压、一部分受拉。在承压区承受倾覆力矩引起的压应力和重力引起的压应力叠加，压应力呈边缘区最大、中性轴处为零的三角形分布。当最大压应力大于材料的极限抗压强度时，该处材料被压碎，且承压区扩大。在受拉区承受倾覆力矩引起的拉应力与重力引起的应力叠加，拉应力呈边缘区最大，中性轴处为零的三角形分布。当最大拉应力大于材料的极限抗拉强度时，预留支撑体上出现裂缝。当烟囱为砖结构时，随裂缝的出现，上部筒体将进一步倾倒，倾覆力矩增大，裂缝将贯通整个截面。对钢筋混凝土烟囱，当预留支撑体截面上的混凝土开裂后，钢筋将承担全部拉应力，此后钢筋在烟囱倾覆力矩的作用下受拉屈服，继而颈缩断裂。当爆破缺口闭合后，烟囱绕新的支点旋转并最终倾倒。 由烟囱控制爆破倒塌的机理可知，爆破缺口是影响烟囱失稳倾倒的关键因素。烟囱倾倒须满足三个条件，一是烟囱爆破后倾倒初期预留支撑体截面要有一定的强度，使其不致立即受压破坏而使筒体提前下坐 ; 二是缺口形成瞬间，重力引起的倾覆力矩必须足够大，能克服截面本身的塑性抵抗力，促使烟囱定向倾倒 ; 三是缺口闭合后，重力对新支点必须有足够大的倾覆力矩，使其能克服烟囱剩余的塑性抵抗力。对砖结构烟囱，只要其重心出新支点，就能顺利倾倒 ; 而对于钢筋混凝土烟囱，其重心不但要偏出新支点，而且重心相对新支点的力矩必须大于破坏截面内的拉力钢筋所产生的力矩。 C 爆破部位的确定 烟囱水塔采用定向倒塌设计方案一般是对其底部筒壁实施爆破。不考虑烟道口和出口的位置时，爆破范围是筒壁的周长的 1/2 -2/3 。即 : (1/2)π D≤L≤ (2/3 )πD 式中 L 一一爆破部位长度； D 一一爆破部位筒壁的外直径。其相对应圆心角 α 为 180 o -240 o 。 大量的工程实践经验说明，爆破部位采用一次爆破产生的缺口边沿尺寸的精确度差，烟囱倒塌的方向容易出现偏离。在实施烟囱拆除爆破工程中，为了控制烟囱的倒塌方位，爆破部位 ( 爆破缺口 ) 不是全部采用爆破完成，而是在设计的爆破缺口两端预先开定向口，只对余下的一段弧长的筒壁实施爆破。 爆破部位 ( 爆破缺口 ) 高度的确定与烟囱的材质和筒壁的厚度有关。烟囱拆除爆破要求爆破部位的筒壁瞬间要离开原来的位置，使烟囱失稳。因此设计要求爆破部位的高度 : 因此设计要求爆破部位的高度 : h ≥ (3.0 - 5.0)δ 式中， δ 为爆破缺口部位烟囱的壁厚，砖烟囱的筒壁较厚时，取小值；钢筋混凝土烟囱壁较薄时，取大值。同样壁厚条件下，烟囱高的取小值；烟囱高度小的取大值。对于钢筋混凝土烟囱，如果钢筋配比高，要取大值。如果炸高小了，暴露的钢筋不会立刻屈曲，烟囱不会立即失稳倒塌，残留的混凝土也可能支撑烟囱不马上倒塌。 D 定向窗与缺口的形状和作用   下面以正梯形的爆破缺口说明设计参数的选取。图 11-17 是梯形缺口展宽图，以倒塌中心线对称的梯形底边是设计的爆破部位长度，即设计爆破部位圆心角 ω 对应的烟囱筒体外壁的弧长 ， h 为爆破缺口的高度，中间的长方形是钻孔爆破部位，两边的三角形是定向窗。定向窗底角一般选取 α=25 o -35 o 。三角形的底边长为 2 -3 倍壁厚，其高度可以和爆破高度相同，也可小于爆破高度 h ( 如图中虚线 ) 。 爆破前，开凿定向窗为预拆除施工，拆除爆破工程原则上要尽量减少预拆除，特别是对影响结构稳定的承重构件的预拆除。烟囱属高耸构筑物，为了尽可能地减少对烟囱结构的损伤，要尽量设计尺寸小的定向窗。两侧定向窗破坏状态的对称是决定烟囱按设计倒塌方向的关键，如果两侧破坏状态不对称，这种初始断裂破坏点的不对称将严重影响烟囱倾斜倒塌的方向。 a 爆破缺口中心线位置的确定和钻孔布置 烟囱水塔爆破拆除的定向倾倒中心线是确定爆破缺口的中心线的依据。在周围有可倒塌场地的情况下，爆破设计的烟囱定向倒塌方向原则上应尽量与烟囱结构的对称线一致。在施工现场要用测量仪器准确地把其方位标在烟囱水塔的圆形筒壁上。确定了爆破缺口中心线后，应从中心线向两侧均匀对称布置炮孔，炮孔应指向截面的圆心。 b 爆破缺口内衬的处理 爆破缺口部位的内衬要在爆破前采用人工方法破碎拆除，或是和外筒壁同时进行爆破。烟囱内衬的处理范围应与爆破缺口部位一致。 c 定向窗口的预处理 爆破前在爆破缺口 ( 梯形 ) 的两边预先开凿定向窗口，要准确地测定两侧三角形底角顶点的位置。定向窗口宜用人工剔凿，两边三角形的剔凿面要尽量对称，其连线的中垂线将是烟囱倒塌的方向。对于钢筋混凝土烟囱，爆破前可将定向窗部位的钢筋进行切除。 顶点的位置。定向窗口宜用人工剔凿，两边三角形的剔凿面要尽量对称，其连线的中垂线将是烟囱倒塌的方向。对于钢筋混凝土烟囱，爆破前可将定向窗部位的钢筋进行切除。 d 烟囱水塔倒塌方向的地面处理 钢筋混凝土烟囱、质量完好的砖烟囱或水塔在倒塌时对地面的撞击力是很大的。为了减小对地面的冲击产生的振动强度，防止烟囱筒体触地砸扁产生的破碎物或地面上的碎石被砸飞溅，可以在设计倒塌的地面铺上沙土、煤渣等缓冲材料。 E 烟囱的折叠爆破 a 烟囱两折叠倾倒的动力学模型 当 拆除 爆破高耸构筑物时， 当倒向空地一侧的长度小于筒形建筑高度的 1.2 倍时，要采用折叠拆除爆破方案。 折叠爆破是在筒形建筑物的底部炸开 1 个缺口，使其重力偏心产生弯矩，向缺口方向倾倒。根据环境，在筒形建筑物的中部炸开 1 个或几个缺口，使筒形建筑物塌落在预定的更小范围内。这就要求上、下截建筑物在倒塌过程中，相互不产生对倒塌范围和方向不利的因素。现以两折叠拆除爆破为例来进行研究。 折叠倾倒方案的力学原理是在烟囱体上炸开 2 个或 2 个以上的缺口，使各段筒体在重力所形成的弯矩和各段筒体相互作用下失稳，坍塌在较小的范围内。 b 爆破缺口位置及其起爆顺序的确定 理论分析和数值模拟表明，采用双向折叠定向倾倒方案拆除钢筋混凝土烟囱时，其上部缺口的位置和上下缺口起爆时差的选择直接关系到整个方案的成败。因此，在烟囱拆除爆破设计中，最好要通过模拟试验，确定上部缺口的位置和上下缺口间的合理起爆时差。同时，爆破缺口的形式等也可能对爆破方案成功与否产生重要影响，也应对其他影响因素给予必要的重视。 上下缺口之间的起爆时差主要由两个方面决定 : 一是避免上段筒体塌落时后坐，保证初始阶段的倾倒方向；二是两段筒体折叠及落地状态满足要求。由此可知，确定上下缺口合理起爆时差时 : (1) 应使上缺口先形成，并保证下缺口起爆时，上部筒体已有定向倾倒的趋势，在上下缺口时差选择过程中可以考虑允许上部筒体已偏转 1°~2° ； (2) 在支撑断面整体发生屈服破坏以前，下部缺口必须起爆； (3) 在上缺口位置确定的条件下，选择合理起爆时差，使烟囱落地状态达到预定的效果。 另外，下缺口起爆后，由于下段筒体产生加速度，上段筒体的后坐力会降低，说明缩短起爆时差有利于防止上段筒体的后坐，因此应尽量缩短上下缺口之间的起爆时差。 工程实例 ----100m 烟囱三折叠拆除爆破 工程概况 广州造纸厂烟囱高 100m ， 为钢筋混凝土筒体结构，标高 ±0.0m 处的烟囱外径 8.0m ，壁厚 40cm ；标高 +0. 0m~ +6.0m 处的壁厚 40cm; 标高 + 6. 0m ~ + 20. 0m 处的壁厚 35cm ；标高 + 20. 0m ~ + 30. 0m 处的壁厚 25cm ；标高 + 30. 0m ~ + 100m 处的壁厚 22cm ； 烟囱顶部的外径 3. 5m 。烟囱耐火砖内衬厚度 12cm ，筒壁与耐火砖之间的空隙 5cm 。烟囱混凝土体积 435. 1m 3 ，红砖内衬 208. 85m 3 ，整体重量 1399t 。 烟囱底部正东和正西方向各有一个 1. 6m ×2.5m 的出灰口，正东 +5. 4m~¬+9.4m 有一个 1. 5m × 4. 0m 的烟道口，正西 + 5. 4m - + 7. 4m 有一个 1. 5m × 2. 0m 的烟道口 ( 设计中取东西烟道口、出灰口的方向为正东正西方向 ) 。 b 总体拆除方案 从周围环境分析，烟囱倒塌场地的最大范围 ( 向东 ) 只有 50m ，不够烟囱整体高度， 因此，只有采取折叠控制爆破方案使烟囱倒塌长度小于 50m 。 (1) 折叠段数的选择。综合考虑烟囱周围环境因素，采用三段折叠控制爆破方案更安全，确定选择三段折叠控制爆破方案。 (2) 各折叠段起爆时差选择。烟囱中段 30m 和烟囱上段 40m 起爆时差为 1.350s 。烟囱下段 30m 和烟囱中段 30m 起爆时差为 1.050s 。 c 爆破缺口与时差方案 100m 烟囱三段折叠控制爆破，分别在 +60.2m 、 + 30. 2m 、 +0.5m 处开设三个爆破缺口，三个爆破缺口分别作出爆破设计。 (1) +60. 2m 缺口爆破设计 ( 上段 : +60. 2m - + 100.0m): 缺口圆心角 α= 230° ；炸高 h = 1. 25m ；正梯形缺口，梯形底角为 30° ，下底长 L=10.0m ，上底长 S =5. 7m 。缺口内定向窗和中间窗的布置：分别在缺口左右两侧各开一个定向窗，在缺口中央开设一个中间窗。定向窗为直角三角形，宽 2.0m 、高 1. 25m ，中间窗宽 1. 0m 、高 1. 25m ，见图 11-18 。 爆破参数 : a= I8cm ； b = I8cm ； L=13cm ； K = 5. 6kg/m 3 ； q =40g 。 项目 上缺口 中缺口 下缺口 缺口标高 /m 60.3 30.2 0.5 爆破部位外直径 /m 3.5 3.5 8.0 爆破部位壁厚 /m 0.22 0.22 0.4 缺口形状 正梯形 正梯形 正梯形 缺口长 /m 10.0 13.5 8.75 缺口高 /m 1.25 1.6 4.0 缺口圆心角 / 度 230 230 240 孔距 × 排距 × 孔深 /cm 3 18 ×18×13 20 ×20×16 30 ×30×25 炸药单耗 /kg.m -3 5.6 5.0 2.1 每 孔 装药量 /g 40 50 75 (2) +30.2m 缺口爆破技术设计 ( 中段 : +30. 2m - +60. 2m): 缺口对应圆心角 α=230° ；炸高 h = 1. 6m ；正梯形缺口，梯形底角为 30° ，下底长 L=13. 5m ，上底长 S =8. 3m 。定向窗为直角三角形，宽 2.6m 、高 1. 6m ，中间窗宽 1. 3m 、高 1.6m 。缺口内扣除中间窗、定向窗的宽度以后，缺口内爆破区域的宽度为 7m 。 爆破参数 : 孔距 a=20cm ；排距 b=20cm ；孔深 L =16cm ；炸药单耗 k =5kg/m 3 ；单孔装药量 q = 50g 。 缺口 爆破设计 项目 上缺口 中缺口 下缺口 缺口标高 /m 60.3 30.2 0.5 爆破部位外直径 /m 3.5 3.5 8.0 爆破部位壁厚 /m 0.22 0.22 0.4 缺口形状 正梯形 正梯形 正梯形 缺口长 /m 10.0 13.5 8.75 缺口高 /m 1.25 1.6 4.0 缺口圆心角 / 度 230 230 240 孔距 × 排距 × 孔深 /cm 3 18 ×18×13 20 ×20×16 30 ×30×25 炸药单耗 /kg.m -3 5.6 5.0 2.1 每 孔 装药量 /g 40 50 75 3) +0.5m 缺口爆破技术设计 ( 下段 : +0.5m- +30.2m): 缺口对应圆心角 α=240° ；炸高 h =4. 0m ；正梯形缺口，梯形底角为 45 o ，下底长 L= 16.75m, 上底长 S=8.75m 。定向窗为直角三角形，宽 2.5m 、高 2.5m ，中间窗宽 2.0m 、高 4. 0m 。缺口内扣除中间窗、定向窗的宽度以后，缺口内爆破区域的宽度为 9.75m 。 爆破参数 : 孔距 α= 30cm ；排距 b = 30cm ；孔深 L = 25cm ；炸药单耗 K = 2. Lkg/m3 ；孔装药量 q =75g 。 (4) 缺口之间的时差及网路。选择上缺口起爆时刻为 0s ，中缺口起爆时刻为 1. 35s ，下缺口起爆时刻为 2.40s ，导爆管起爆网路全部采用四通连接形式。 d 爆破效果 烟囱按设计成 " 之 " 字形倒塌，由于采取了一系列的安全技术措施，爆破产生的振动及地面冲击振动很小，在烟囱北面 24.7m 处测得爆破振动速度为 0.46cm/s ，在烟囱东面 49m 处测得烟囱头部着地冲击振动速度为 1. 74 cm/s 。经爆后检查，烟囱按设计方位折叠倒塌，倒地后爆堆最大高度 4.5m ；自烟囱中心线计算，烟囱向东倒塌长度为 28m ，向西倒塌长度为 22.5m ，筒体破碎充分；飞石控制在设计范围内，没有粉尘和噪声危害；四周厂房的所有设备生产线安全运行，周边各类建 ( 构 ) 筑物及地下管线安然无恙。 2.8.2 联体筒仓拆除爆破 在构筑物拆除爆破工程中，有一种稳定性很高的筒形结构构筑物，它们的高宽比接近 1 ，就单个筒体而言，其拆除爆破难度不大，但若多个筒仓紧密连接在一起，形成单排或者多排整体结构，增大了拆除爆破的难度。 A 联体筒仓拆除爆破技术特点 拆除筒形构筑物同样是以失稳原理为基础，在承重结构的关键部位布置药包，爆炸后使之失去承载能力，造成结构的整体失稳和定向倒塌。 对于上下均质的混凝土筒体，经常采用在筒体下部筒壁处预先挖洞留柱，最后爆破筒间柱子的方法进行拆除。 对于底部有钢筋混凝土框架，上部布置筒体的单排连体筒仓，在框架的高度满足倒塌要求的情况下，可只采用爆破框架的方法，将筒体定向倾倒；当框架高度还满足不了倾倒要求时，也需在筒体底部挖洞留柱，最后同时或顺序爆破底部框架和预留柱。 当多个筒仓紧密连接在一起，形成多排整体结构时，为了确保爆破效果，宜将联排筒体分离，形成单排或者单个筒体，然后再按上述方法进行拆除爆破。 筒仓爆破设计 A 爆破缺口计算 对于联体筒仓，就单个筒体而言，其上、下通体的直径相同，与烟囱直径上小、下大略有区别，同属高耸建 ( 构 ) 筑物。故联体筒仓应分割成单排或单个筒体后，其拆除爆破失稳倾倒机理与烟囱拆除爆破相似。因此，爆破缺口形状和参数可参考烟囱拆除爆破的参数选取和计算方法。 B 炮孔布置和装药量计算 (1) 炮孔深度 L 。一般在筒壁外侧钻水平炮孔时 ( 孔径为 38 -42mm) ，合理的炮孔深度为壁厚的 0.65 -0.70 倍，具体视材质确定。 (2) 炮孔孔距 α 和排距 b 。一般 α= (0.8 - 0. 85)L ；采取梅花形布孔， b=0.85α 。对于大型筒体结构，筒体直径、重量一般较大，为减少钻孔工程量，可采取间隔布孔的方式，即沿筒壁每布 5 -7 排炮孔后间隔 0.5 -0. 8m 再布孔。 (3) 单孔装药量。采用浅孔控制爆破法拆除筒体结构时，单孔装药量 Q 通常采用式 Q = qabδ 计算，其中 q 为炸药单耗 (kg/m 3 ) ， δ 为筒壁壁厚 ( m) 。最终的装药量尚需通过试炮确定。 工程实例 ----12 个联体筒仓爆破拆除 a 工程概况 待拆筒仓群由 12 个连成整体的筒仓组成，分成两排，每排 6 个。每个筒仓由贮存粮食用的罐体、支撑壁和顶部的工作室三部分组成。罐体的上部为圆柱体，高 35m ，外径 8. 9m ，壁厚 0.18m ，现浇结构。 圆柱体下部是一锥高 3m 的倒圆锥漏斗，锥顶离地面 2.5m 。支撑壁与罐体的圆柱体部 连在一起，之间有一圈梁，高度 5.5m ，壁内均匀分布 8 根工字钢以资加固。 12 个筒仓全部连接在一起，每个单体与周围单体相切形成一个星仓，相接处长度 2.5m ，厚度 0.36 -0.73m 不等。每个筒仓顶部南北向布两根横梁，横梁截面 0. 25m × 0. 60m ，横梁上重 20cm 厚的预制板，顶板上还有高 4.4m 的工作室，筒仓部分总高度达 44.9mo 结构特点 : (l) 高大，筒仓加上仓顶的工作室总高度达 44.9m ； (2) 薄壁，筒仓壁后 0.18m ，且筒仓相接处厚度不等，不仅炮孔数量多，爆破效果也不易把握； (3) 联体，二个筒仓全部连在一起，不能作为 12 个单体一个一个地爆破。 b 总体方案 定向倾倒 : 该筒仓高宽比较大 (44.9/17.8 =2.52) ，只要爆破倾角达到一定数值，筒仓的重心就可移出，从而达到定向倾倒的目的。为此，先用机械将筒仓前壁局部打空，高度达到筒仓重心外移的倾覆要求，然后在余下筒壁的设计位置上密集布孔，起爆后使筒仓失稳而倾倒在南面空地上，然后再用机械破碎。 南面第一排筒仓的顶部楼板沿东西方向开 3 -4 条槽，保留钢筋不切割，以防其倒塌过程中作为一个整体向前冲出。 采用风镐破坏南北两侧的仓壁及漏斗，并将其中的建筑垃圾掏出；南面筒仓的漏斗需按爆破缺口的下线打破，以扩大爆破缺口。 c 爆高确定 对于钢筋混凝土薄壁筒仓，自重轻，其承重薄壁爆后钢筋失稳是筒仓整体倒塌的条件之一。 筒仓爆破缺口闭合后重心移出承重面是筒仓倒塌倾覆的另一条件；经计算确定倾覆角为 24.64o ，爆破缺口高度 8m 。 d 炮孔布置 筒仓壁厚 18cm ，采用梅花形布孔，孔距 25cm ，排距 20cm ，孔深 12cm ；筒仓相连接较厚的部分，采用双面钻孔，孔距调整为 40cm ，排距调整为 25cm 。 e 药量及延期时间安排 最小抵抗线只有 9cm ，根据试炮结果， q 值取 2800g/m3 ， . 单孔药量 25g ，两个筒仓连接较厚部分取 37.5g 。 为了产生充分的倾覆力矩，本工程全部采用孔内延期，分 0s 、 0.3s 、 0.5s 三个时间段，前排筒仓之间连接处的后节点向前为 0s ，前排筒仓连接处的后节点至后排筒仓连接处的节点之间为 0.3s ，后排筒仓之间连接处的前节点向后为 0.5s 。 筒仓结构和爆破设计情况见图 11-19 。 F 爆破效果   起爆后，筒仓按预定的设计方案倒塌，爆破分段延期声响明显，前排筒仓被压碎，后排筒仓只有前面局部折碎，后面大部分只见细密裂纹，整体未变形，倒塌范围刚好至防振沟。 2.8.3 冷却塔拆除爆破 A 冷却塔爆破失稳倾倒机理   双曲线钢筋混凝土结构冷却塔具有高大壁薄、高宽比较小 (1.2-1.4) 、重心偏低、圆筒直径上大下小、底部直径较大 (30 -70m) 等特点，拆除爆破时易发生后坐或坐而不倒现象。为此，进行爆破设计时，应首先对比优选爆破方案，并在分析冷却塔爆破失稳倒塌机理的前提下，通过力学计算确定缺口参数，确保施工质量和爆破安全。有关冷却塔爆破失稳倾倒的机理与烟囱定向拆除爆破的机理基本相同，可参考烟囱拆除爆破的参数和方法。 B 爆破缺口参数设计   目前国内己拆除冷却塔采用的爆破缺口可分为 " 正梯形 " 、 " 倒梯形 " 和由此发展而来的 " 复合型 " 。 a 缺口形状与爆破效果   缺口形状和大小直接影响着冷却塔拆除爆破的质量、效果和安全，是爆破设计的核心。缺口形状和大小在塔体初始倾倒阶段具有辅助支撑、准确定向、防止折断和后坐以及使其倾倒过程准确、平稳的作用。正梯形缺口具有便于施工、易于顺利倒塌、有利于缩小倒塌距离 ( 一般 L ≤ 10m) 的特点；倒梯形缺口有利于顺利倒塌，但倒塌距离稍大 (L 约 10m) ；复合型缺口易产生后坐或坐而不倒现象。爆破缺口高度应满足 H≥6.0m 的要求， 适合于原地坍塌，倒塌后破碎效果较好。 冷却塔采用控制爆破方法拆除，缺口形状和大小可用以下理论分析的方法确定。 B 缺口长度计算 (1) 材料抗弯曲强度法。其原理是上部筒体自身重力对预留支撑体偏心引起的倾覆力矩应大于或等于预留支撑体截面的极限抗弯力矩，即 : Mc≥Mr 式中 Mc 一一上部筒体自重对预留支撑体偏心引起的倾覆力矩， kN•m ； Mr 一一预留支撑体的极限抗弯曲力矩， kN• m 。 (2) 应力分析检验法。爆破缺口形成瞬间，上部筒体自重造成支座部分偏心受压，应力瞬时重新分布，根据结构力学原理计算出缺口角度大小与支座部分应力分布的关系，从 而可以判断所选缺口角度下高耸筒体能否顺利倒塌。 (3) 实际施工中，缺口的部位所对应的圆心角多为 200o 左右。 C 缺口高度计算 缺口高度的取值原则：一是缺口范围内的混凝土被炸离钢筋骨架后，塔身在自重作用下能保证失稳；二是塔身倾倒至缺口边缘闭合时，冷却塔重心偏距大于外半径；三是缺口闭合时，塔身在自重作用下对新支点形成的倾覆力矩应大于余留截面的极限抗弯力矩。 冷却塔的爆破缺口高度多采用重心偏出原理计算，其基本原理是塔体在倾覆力矩和重力叠加应力共同作用下，促使缺口闭合并确保重心偏移距离大于冷却塔外半径。 工程实例─广东省茂名市热电厂冷却塔拆除爆破 a 工程概况 广东省茂名市热电厂 " 上大压小 " 改扩建工程需拆除 1 号、 3 号机组和 4 号机组两座冷却塔。 1 号、 3 号机组冷却塔 (1 号 ) 淋水面积为 5500m2 ，高度 123.2m ； 4 号机组冷却塔 (2 号 ) 淋水面积为 3500m2 ，高 90m 。 1 号冷却塔为钢筋混凝土 (C30 ) 结构， +8.15m 处筒体直径 85.5m 、壁厚 800mm ，壁厚渐次缩小为 200mm ( 标高 + 20. 5) ；人字柱 44 对、直径 70cm 。 2 号冷却塔为钢筋混凝土 (C30 ) 结构， +5.8m 处筒体直径 67.9m 、壁厚 500mm ，壁厚渐次缩小为 140mm ( 标高 +45.5m) ；人字柱 40 对、尺寸为 45cm x45cm 。冷却塔内部均有淋水平台，平台为预制钢筋混凝土构件，与塔筒没有结构性的连接。 B 爆破方案选择 采用 " 预开定向窗，预处理部分塔壁板块、预留部分塔体支撑板块爆破的定向倒塌 " 爆破方案， 1 号冷却塔倒塌方向确定为北偏东 8 o 方向倾倒， 2 号冷却塔倒塌方向确定为正南方向。 2 号冷却塔先起爆， 1 号冷却塔延后 200ms 起爆。 冷却塔筒内淋水平台结构在筒体实施爆破前采用机械方式进行拆除。 C 参数设计   1 号、 2 号冷却塔爆破方案设计思路基本一致，只重点介绍 1 号冷却塔爆破方案设计。 (1) 爆破缺口。爆破缺口圆心角为 240 o ，缺口高度 + 15. 73m 。缺口范围内筒壁间隔 3.0m 机械预处理一个宽 3.0m 、高 5.68m 窗口，圈梁选择 5 处进行机械切割处理。缺口内待爆破筒壁 29 块、人字柱 27 对，如图 11-20 、图 11-21 所示。 (2) 爆破参数 筒壁爆破位置 为 + 10. 05m 至 + 12. 05m ，壁厚从 61. 5cm 到 70.8cm, 平均壁厚 65cm ，炮孔直径 42mm 。炮孔布置采用垂直筒壁钻孔。 1 ) 最小抵抗线 : W = (1/2) δ=65/2 =32. 5cm; 2) 炮孔深度 L: L=(0.6-0.8) δ ，取 L =44cm ( 下三排孔 ) 、 L=40cm ( 上三排孔 ) ; 3) 炮孔间距 α:α= ( 1. 0 - 2. 0) L ， 取 α=40cm; 4) 炮孔排距 b: b = (0. 85 - 1. 0)α ，取 b =40cm; 5) 单位炸药消耗量 q: q = 1. 48 kg/m 3 ( 下三排孔 ) ， q = 1. 44kg/m 3 ( 上三排孔 ) ; 6) 单孔装药量 Q: Q =qab δ ，取 Q = 166g ( 下三排孔 ) ， Q = 150g ( 上三排孔 ) 。 人字柱直径为 70cm ，上部布置 4 个炮孔、下部布置 6 个炮孔，钻孔直径 42mm 。 W= (1/2)δ= 70/2 = 35. 0cm; L = (0. 6 -0. 8) δ ，取 L =50cm; a= (1. 0 - 2.0) L ，取 a=40cm; q = 1. 95 kg/m 3 ( 下部 ) 、 q = 1. 62 kg/m 3 ( 上部 ) ; Q = qabδ ，取 Q =300g ( 下部 ) 、 Q =200g ( 上部 ) 。 考虑筒壁厚度较大，在缺口范围外沿倒塌中心线至标高 +20.0 爆破一条宽 50cm 缝， 参数如下 : 孔距： a=25cm 、排距 b =30cm; q = 1. 2kg/m 3 ; Q =50g ( 下五排孔 ) 、 Q =40g ( 中五排孔 ) 、 Q = 33g ( 上四排孔 ) 。 （ 3 ）起爆网路。 起爆网路采用导爆管雷管起爆网路，孔内、孔外全部采用导爆管毫秒延期雷管，人字柱孔内使用 MS-8 段雷管、筒壁孔内使用 MS-6 段雷管、中缝炮孔使用 MS-1¬ 段雷管，孔外使用 MS-l 段雷管连接。 筒壁、人字柱孔外导爆管分别组成簇联，由二发 MS-l 导爆管雷管连接一组簇联，然后各组 MS-l 导爆管雷管形成网格式闭合起爆网路。 d 安全防护措施 (1) 炮孔部位安全防护。在筒壁外侧采用 3 层竹笆直接覆盖，外加铁丝贴壁捆绑。人字立柱爆破位置采用 3 层竹笆贴壁捆绑，外加铁丝缠绕。 (2) 保护物近体防护。在需要保护民房外、 2 号冷却塔西侧设备附近搭设 8m 高防护排架，排架挂上双层竹笆进行防护。 (3) 在倒塌范围内沿排水箱涵铺设 2.0m 高， 6.0m 宽的土体缓冲垫层减少塔体触地对排水箱涵的影响。 e 爆破效果 2010 年 3 月 12 日上午 10: 30 ，茂名热电厂 1 号、 2 号冷却塔拆除爆破工程顺利起爆，冷却塔完全按照设计方向倾倒，爆后堆积形态良好，爆破未对周围环境造成安全影响。 end 2.9 基础工程拆除爆破 2.9.1 基础拆除爆破 2.9.2 地坪拆除爆破 2.9.3 基坑支撑拆除爆破 2.9.1 基础拆除爆破 p429 A 布孔参数 a 孔径 d 采用小孔径、浅孔爆破方式。 d=φ38~44mm ，切割爆破孔径可小至 φ32mm 。 b 孔深 L 孔深 L 一般不大于 2 -3m ，条件许可时，亦可增大至 4 -5m 。孔深主要与孔底边界条件有关，亦应考虑钻孔效率。 孔深 L=KH ，式中 H 为厚度， K 为经验系数，可按表 11-11 选取。 底部边界条件 K 值 备注 有自由面 0.6~0.7 与飞散方向有关 为土质垫层 0.65~0. 75 W? 下有施工缝 0.75~0.85 炮孔孔底至施工缝应大于 l0cm 表 11-11 经验系数 K 值 b 炮孔方向 垂直孔、水平孔和倾斜孔，尽量采取垂直孔。 d 最小抵抗线 w ： 钢筋砼 W=0.3~0.5m ，砌石取 0.5~0. 8m( 比较 P397) 。 W 的选取考虑装药量、安全、结构尺寸，钢筋布置，清渣方式。 e 炮孔间距 a: 炮孔间距 α 常取 1.0-1.5W ( 比较 P398) 。 f 排距 b 方形或梅花形，排距 b 取 (0.8 – 1.0) W 。若为一次齐发起爆， b 取小值 ; 若为分次起爆， b 可取至 a 。每段起爆的排数 N 不宜大于 4 排。 B 药量计算 单孔装药量 Q ： Q = qV Q =qWaH ； Q =qabH 式中 q ─炸药单耗，表 11-12; H ─爆破 体 厚度。 人工清渣 的室内基础，可选择较大炸药单耗，实施强松动爆破，以便于人工清渣。 表 11-12 单位炸药消耗量 q 值 p431---p402 当炮孔深度 L>2W 时 (1.5w—P401) ，为达到破碎均匀，减少飞石的目的，宜采取分层装药。分层以两层为宜，上层装药 0.4Q ，下层装药 0.6Q ，相邻两层装药间距应大于 20cm ； 当两层尚能满足均匀破坏要求时，可采取相邻炮孔层间错开装药方法。 C 切割爆破设计 基础切割爆破常用于部分拆除、部分保留的场合及分割大块，其原理同预裂爆破。   钢筋 砼 ，预裂效果不明显。对于素混凝土，切割爆破单孔药量 : Q = λaH Α ─孔距 ; H ─预裂厚度 ; λ ─单位面积炸药消耗量， g/m 2 表 11-13 预裂切割爆破单位面积炸药消耗 量值 p431—p404 材质情况 a/cm λ/g.m -2 材质情况 a/cm λ/g.m -2 强度较低 的 砼 40~50 50~60 片石 砼 40~50 70~80 强度较高的 砼 40~50 60~70 砼 地坪 20~50 100~150 工程实例─苏州某酒店地下室地板拆除爆破 a 工程概况   苏州某酒店地下室为两层，需部分拆除底板，要求对保留的地下室底板不能损害。钢筋混凝土底板厚度 1. 2 - 2m ，底标高约 -6m ，水泥标号 c40 - c50 ，地板含钢筋量较大，共需拆除 8000m 3 。周边环境 : 南侧距离交通次干道 8m ，北侧为保留的地下室结构。 b 总体方案 沿保留界面钻孔、采用不耦合装药沿保留界面进行预裂爆破成缝，将破碎区与保留区分割开来 ； 在破碎区钻孔爆破，对靠近分割缝附近按弱松动爆破控制。 c 具体拆除方法 1 ) 地下室底板开槽及预裂缝的施工。沿预留界面人工用风镐先开槽，宽度为 30cm ，深度为 20cm ，割断上层钢筋。 见图 11-22 。 2) 预裂孔孔距取 20cm ，孔深为底板厚度减 10cm 。不耦合装药结构 见图 11-23 。 3) 基础爆破单孔装药量按 体积 公式 11-19 计算。 孔深取 : 底板高度减 20cm ，保持装药中心在底板梁的中心位置。底板爆破参数见表 11-4 。 厚度 /mm 排距 /mm 孔距 /mm 孔深 /mm 单孔药量 /g 炸药单耗 / kg. m- 3 1200 500 600 1000 700 1. 9-2.1 1800 600 600 1600 1300 1. 9 - 2.3 2000 600 600 1800 1500 1. 9 - 2.3 预裂孔 200 200~300 表 11-14 底板爆破参数一览表 (4) 起爆网路设计。 采用孔内半秒延期雷管与孔外毫秒延期雷管相结合的导爆管复式起爆网路。一次起爆的药量可以根据周边环境进行控制。 (5) 爆破安全防护。 爆破振动控制 ，采用孔内高段、孔外低段的毫秒延期起爆技术， 将一次齐爆药量控制在 10kg 以下 ( 个别部位 3kg) 。 爆破飞石控制 : 离体搭设封闭式防护棚控制爆破飞石， 图 11-24: (1) 护架下层高度距底板上表面不小于 2m; (2) 下层钢管的排距 × 行距约为 0.4m×2m ，用扣件将其固定在立杆上。铺设竹笆时竹笆与竹笆之间需搭接 20cm ，并用铁丝绑牢。铺设顶层钢管主要是压住竹笆层，铺设排距 × 行距约为 1m×1m ，用扣件将其固定在立杆上 ; (3) 顶上第一道覆盖材料为竹笆 - 密目安全网 ; 顶上第二道覆盖材料为竹笆 ; 第三道覆盖材料为竹笆 ; 侧面的覆盖材料为竹笆 - 密目安全网。 d 爆破效果 在 50 天内共进行 8 次爆破，保留结构完整无损，最大飞石距离 50m, 未发生任何安全事故。爆破后，爆渣隆起 1m 左右，爆破块度不大于 30cm ，不足之处因下部 20cm 钢筋网较密，未能爆破到底，留有 20cm 左右根底。 2.9.2 地坪拆除爆破 A 概述 地坪指厚度不超过 50cm 的板体 ，厚度大于 50cm 地坪可参照基础拆除爆破设计。由于材料强度较高，机械破碎困难，厚度大于 20cm 地坪应选择爆破法拆除。 地坪爆破的主要特点 : (1) 地坪厚度小、面积大，炮孔浅，孔间距小，布孔密，钻孔工作量大，炸药单耗大，雷管用量大 ; (2) 一般只有一个自由面，钻孔方向与最小抵抗线方向一致，再加上孔浅，容易发生冲炮，造成安全事故 B 布孔参数 (1) 钻孔方向。 一般钻孔为垂直孔，可用 60 o 左右斜孔。 (2) 孔深 L=(0.7-0.8)H ， H 为地坪厚度， m; 倾斜孔 L' = L/sinα ， α 为倾角。 对混凝土路面周边炮孔距施工缝 50~80cm; 当基层需保护时，炮孔深度为地坪厚度的 85% 。 (3) 炮孔间距。采取梅花形布孔， a= (0.8~1)L ， b = 0.87a 。 C 药量计算 单孔装药量采用体积公式 Q = q a bH q 为单位炸药消耗量， g/m 3 ; 一般对钢筋混凝土取 900 - 1200g/m 3 ，对混凝土取 800~900g/m 3 ，对石质取 900 - 1000g/m 3 ，对三合土混凝土取 600 -800g/m 3 。 D 起爆与防护 为提高爆破效果， 一般应采取齐发起爆网路， 为减少振动，可分片分段起爆。 由于炮孔太浅，应保证填塞质量，同时炮孔口堆码沙袋以防止冲炮。 工程实例之一─地下停车场车道破碎 a 工程概况 某公司地下停车场的弯车道需部分拆除。车道为钢筋混凝土结构，厚 0.35m ，钢筋为 φ8@200 双层双向布设。爆破体周围是已经建成的厂房和办公楼，需重点保护目标为上面二楼和三楼的弧形玻璃。 b 爆破设计 采取垂直孔， L=25cm ， a=25cm ， b=22cm 。为减少炮孔，每两排孔之间间隔增为 50cm 。 Q=30g/ 孔。 安全防护 : 以车道两侧高 0.4 -2.4m 的挡墙作支撑，上面铺设钢管及一层竹架板做隔离体防护，炮孔上压一层土袋。为减少爆破振动和一次防护材料用量，每车道分 3 次爆破。 c 爆破效果 钢筋与混凝土完全分离，上层钢筋鼓起 20 -50cm ，无飞石，周围建筑设施完好无损。 工程实例之二─低爆速炸药切割地坪 a 工程概况 拟拆除停车场位于某研究所工作区，南面离办公楼 15m ，西面离实验室 12m ，东面离建材库 4~8m ，北面与办公室不相连。混凝土地坪长 50m ，宽 25m ，厚 10~20cm ，其下为厚 30cm 灰土垫层，总拆除面积约 1000m 2 。 b 爆破器材 采用黑索今炸药加入添加剂，装成 φ15 -20mm 的药卷，密度为 0.8 -0. 9g/cm 3 ，爆速小于 3000m/s ，用瞬发雷管起爆。 c 爆破参数 孔距 25 -30cm ，孔深大于板厚 2 -3cm ，采用空隙装药，药包位于混凝土地坪下 2~3cm 的灰土垫层中，装药量 4 -8g/ 孔。 d 爆破效果 地坪形成平整的断裂缝，缝宽 1 - 5cm ，拆除混凝土板回收利用率 80% 以上。对周围建筑无任何损害，办公室玻璃安然无恙。 2.9.3 基坑支撑拆除爆破 A 支撑拆除爆破的特点 基坑钢筋砼支撑系统由灌注桩、围檩 ( 压顶梁 ) 、支撑梁等组成。爆破主要针对砼支撑梁、围檩。有时灌注桩、砼连续墙及砼压顶梁亦需拆除爆破。 支撑拆除爆破有如下特点 : (1) 支撑从浇筑到拆除时间短，其强度、完整性很好； (2) 支撑有完整的图纸，对砼强度、布筋等心中有数； (3) 支撑位于市区，周边环境复杂，爆破施工安全要求高；有的还对爆破噪声、扬尘等控制提出很高的要求； (4) 支撑拆除工期紧，一次爆破量大。支撑爆破与楼房施工交叉进行。 B 布孔参数 钢筋 砼 支撑系统，按照爆破布孔可分为几种基本形式。 支撑梁 。垂直孔，孔深 L 取 2/3 - 3/5 梁高，可稍深一些使爆破飞石向下飞散。孔距取 0.6~0. 9m ， W 取 0.25~0.4m ， 见图 11-25 。 围檩。 围檩为矩形混凝土梁，三面临空，一面与灌注桩 ( 混凝土连续墙 ) 相连（ 见图 11-26 ) 。靠灌注桩侧，孔边距为 0.15 -0. 2m ，其余布孔方式同支撑梁。 圈梁。 两面临空，其下底面与灌注桩相连，外侧面为土地面（ 图 11-27 ) 。孔深应加深至离下底面 l0 -15cm 处，靠土侧孔边距 0.15 -0. 25m ，其余布孔可同支撑梁。 支撑梁 梁结点。 各梁相交结点处，因主筋相互穿插而过，加之部分内含格构柱，导致钢筋量很高，因此布孔应加密，炸药单耗增加，见 图 11-28 。孔深 L 一般较同高度的梁体增加 5~10cm ，第一排抵抗线 W 取 0.2 ~0. 3m ，孔距 α 、排距 b 均取 0.4~0. 6m 。 灌注桩和连续墙 。灌注桩和连续墙设置在基坑周边承受土体压力。爆破孔由坑内向坑外呈水平向钻凿。按照灌注桩桩直径不同可布置 1 -2 排孔，孔距 0.5 -0. 8m ，孔深 (2/3~ 3/5)H 。 连续墙沿竖直向均匀布孔，按梅花形布设，孔距 α=0.5 -0. 6m ，排距 b = 0.9α ，孔 深 L = 2/3 -3/5H ， 当连续墙两侧均临空时取小值。 圈梁 - 围檩 C 药量计算 支撑 梁 爆破的药量计算常用改进的体积公式，即先按平均炸药单耗计算单个梁全部药量，而后依据钢筋分布方式，确定单孔药量。 (1) 对各类支撑系统构件 : Q = q a S/n (11-22) a ─ 孔距 ; S ─ 支撑梁断面积 ; n─ 排数 ; q ─ 炸药平均单耗， g/m 3 ，表 11-15 。 (2) 对结点 ，由于钢筋密度增加，炸药单耗增加 20% -30% 。定好单个结点的全部药量后，再分配到各个炮孔。 表 11-15 炸药平均单耗 q 值 单位 : g/m 3 项 目 支撑梁 围 檩 冠梁 灌注桩 连续墙 配筋率为 1% 700 900 800 1100 900 配筋 率 1.5 % 850 1020 900 1300 1000 配筋率为 2% 900 1125 1000 ─ 1200 配筋率为 3% 1100 1450 1200 ─ 1500 D 起爆网路 因支撑拆除爆破多在市区，且一次爆破量大、雷管用量均较大，一般采用半秒孔内延期与毫秒孔外延期相结合的导爆管雷管毫秒延期起爆网路。 考虑到国产 MS-3 、 MS-5 毫秒雷管的标称秒量在 HS-5 、 HS-6 半秒雷管的上、下规格限内，一些单位在孔内采用高段毫秒雷管，可以改善炮孔间的起爆顺序，更好的控制飞石距离。 E 爆破防护 由于支撑爆破处于市区，爆破飞石危害较大，因此支撑爆破中飞石控制尤其重要。 无防护状态下，飞石飞散距离 : R = 70q 0.58 R ─飞石距离， m ； q ─炸药单耗， kg/m 3 。 爆破飞石控制 : 1 ) 离体防护。大量实践证明在被爆支撑周围 2m 以外搭设主封闭竹笆防护棚，可有效降低飞石飞散距离 ; 甚至可保证飞石不飞出防护棚。防护棚如 图 11-29 、 图 11-30 。 2) 控制飞石飞散方向。适当加大孔深，使飞石向坑底 ( 下 ) 飞散。调整起爆顺序使飞石向一侧飞散等。 3) 减弱装药。对靠近危险地域支撑，可局部减少装药量，控制飞石 。 (4) 加强施工管理。确保填塞长度、填塞质量，避免个别孔装药过浅甚至冲炮而造成的超常规爆破飞石，是爆破飞石控制的关键问题之一。 工程实例 - 鹏欣水游城支撑拆除爆破 a 工程概况 基坑长 170m 、宽 150m 、最大挖土深度 21m 。围护 — 灌注桩形式，支撑 — 钢筋混凝土梁结构。基坑内垂直向布设四道钢筋混凝土支撑，中心标高为 -2.5m 、 -6.5m 、 -11m 、 -16.5m ，其中首道支撑包括冠梁、支撑梁、系梁及栈桥；二至四道支撑包括围檩、支撑梁、系梁；垂直向设钢格构立柱，使支撑与灌注桩形成整体的立体围护系统。 整个钢筋砼支撑在施工中应按照地下结构的施工进度同步拆除，整个需拆除的钢筋砼量约 15000m 3 。 经综合考虑支撑梁采取爆破法拆除。 b 爆破参数 W 取 0.2~0.3m ； a 取 700~900mm ； b 取 100 ~300mm ； L 取梁高的 2/3 -3/5 。 单孔药量 Q = q a B H/n 表 11-16 支撑爆破布孔参数及装药量 类别 截面 B × H/m w/m a/m b/m L/m Q /g q /g . m -3 ZCI 0.6 ×0. 8 0.25 0.9 O.10 0.55 150 694 ZC2 1.0 ×0. 7 0.25 0.9 0.25 0.50 175 833 ZC3 0.9 ×0.9 0.25 0.9 0.20 0.65 175 720 ZC4 1.0 ×1.0 0.25 0.9 0.25 O.70 225 750 WL 1.3 ×0.9 0.20 0.9 0.23 0.65 300 1140 炮孔采取预埋方式，其埋孔参数见图 11-31 。 起爆网路。每道支撑分四次进行爆破，孔内采用秒延期导爆管雷管起爆，导爆管雷管用四通连成复式网路，通过横向、纵向交叉搭接，形成多路保险；段间采取毫秒雷管实现多段延期起爆系统分别起爆，使一次齐爆药量控制在安全范围内。 c 安全控制 要从三个方面做好安全防护措施。   1 ) 保护目标。通过查找相关资料 , 确定砖混结构居民楼爆破振动速度小于 1. 5cm/s 、砖木结构住宅房为 1cm/s ，各类管线取 2.5cm/s 。   2) 采取孔内孔外延期技术、导爆管雷管毫秒延期起爆技术、预切割技术等，每次起爆约 l000kg ， 炸药量分为数百小段起爆，单段起爆药量控制在 6kg 以下，其中关键部位药量不大于 lkg ，满足了爆破振动控制要求。 3) 爆破飞石危害控制措施 : 1 ) 多打孔、分散装药，将药量均匀分布在支撑砼中，使爆破能量尽可能多地应用于破碎支撑砼，相应减少爆破飞石能量，减弱产生的爆破飞石的速度； 2) 基坑范围大， 150m ×170m ，可通过调整布孔位置及起爆顺序，将飞石飞散方向控制到基坑内侧；通过增加装药深度使飞石向下方飞散，从而达到飞石不飞出基坑目的； 3) 加强防护，阻拦可能产生的爆破飞石；设置了爆破防护棚，将整个爆破体置于防护棚内，防护棚外为二至三层竹笆及一层安全网遮盖，并外压钢管。实践证明，爆破后防护棚完好如初，拦住了全部可能外飞的飞石，确保了爆破安全。 d 爆破施工 爆破施工可分为预埋孔、清孔补孔、装药、填塞、连线、起爆 6 个阶段。 预埋孔 ： 在支撑结构浇筑时进行，清孔补孔在爆破装药前完成。 装药： 当结构的混凝土强度值达到设计要求 (80% ) 时，即可进行爆破。一般爆破装药至完成时间不超过 12h 。 填塞 ： 填塞材料采用中粗砂，填塞应密实，木棍捣实。 网路连线 ： 由技术熟练爆破员 完成 ，爆破技术人员进行全面检查，完成后所有人员退出装药区域。 对支撑爆破安全警戒起决定作用的主要是飞石危害。经过充分论证，将安全范围调整为 20~40m ，其中室内 20m 范围内人员撤离，使需疏散的居民减少到不足 100 户。在实际操作中，几次爆破后，除老弱病残外，超过 10m 以外室内人员不再疏散，只是每次爆破前确保通知到户，以免引起惊慌。并将疏散次数由最初计划 16 次减少到 8 次，大大降低了爆破对周围居民的影响，提高爆破社会效益。 安全警戒距离取 40m ，其中 20m 内室内人员撤离。提前 1 小时开始疏散室内人员，提前半小时施工人员撤离 ( 施工现场由甲方负责 ) ，提前 10min 清理周边行人、车辆，提前 5min 中断周边交通。爆破结束爆破员检查无误后解除警戒。 e 爆破效果 爆破按支撑层数分四期进行，其中第四层支撑于 2006 年 11 月 16 日首次爆破成功， 2007 年 4 月 9 日爆破完成。消耗雷管约 10 万发，消耗炸药 13 余吨，平均每次爆破量约 1000m 3 ，单次最大爆破量 1600 余 m 3 ，缩短工期 50 天，降低成本约 30% ，爆破效果良好。 2.10 围堰拆除爆破 11.2.10.1 围堰的概念与分类 围堰是指在工程建设中，为建造永久性工程设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水、土或其他干扰物进入建筑物的修建位置，以便在围堰内进行永久工程施工。一般用于水工建筑、船坞、港口工程以及桥梁基础等施工中，国内的围堰一般以挡水围堰居多。 围堰作为一种临时构筑物，在完成其使命后一般都需要拆除。在某些特殊工程中，也有部分拆除，而保留部分作为永久构筑物利用的。 围堰按构筑材料可分为 : 土围堰、岩石围堰、钢筋混凝土围堰、土袋围堰、套箱围堰、竹或铁丝笼围堰、钢板桩围堰、钢围堰等。 按围堰与水流方向的相对位置分有横向围堰和纵向围堰。   按围堰是否可以过水来分，则可以分为过水围堰和不过水围堰。 11.2.10.2 围堰拆除爆破的特点 围堰拆除爆破是一种特殊的临水爆破作业，具有如下特点 : (1) 围堰由于具有挡水作用，至少有一面处于有水状态； (2) 要求一次成功，满足泄水、进水等要求； (3) 要确保爆区附近各种已建成的永久建筑物的安全； (4) 满足爆破块度、堆积形状、过流条件及清渣要求等。 2.10.3 围堰拆除爆破技术设计 A 围堰拆除爆破设计原则 ( 1 ) 要因地制宜地制定合理的爆破总体方案。在无需清渣的条件下，可以考虑采用整体倾覆爆破；当需要清渣时，既要考虑充分破碎，也要有合理的爆堆形状；采用冲渣方案时，要考虑水动力学与爆破块度之间的关系，以保证石碴能被水流带走，同时减轻混凝土的磨损。 (2) 应确保一次爆破成功，必须考虑爆破器材的抗水性，以及施工过程的安全、可靠性，起爆网路的安全可靠性等。 (3) 应充分论证爆破地震波、水中冲击波、涌浪及动水压力、个别飞石等爆破有害效应对邻近建筑物的影响，制定恰当的爆破安全控制标准，采取必要的防护措施，将爆破有害效应控制在允许范围内。 (4) 采用 " 高单耗、低单段 " 的设计原则。即单位炸药消耗量要高，单段起爆药量要低。 B 围堰拆除爆破方法 围堰拆除爆破有两种方法 : 一是炸碎法，使被爆围堰充分破碎；二是倾倒法，使被爆 围堰定向倾倒或滑移至水中。 根据炮孔或药室布置情况，可分为垂孔爆破、扇形孔爆破、平孔爆破、垂孔与平孔结合爆破、硐室爆破、硐室与钻孔结合爆破等类型。 围堰拆除爆破总体方案分为 : 分层 ( 分区或分次 ) 爆破和一次爆破方案；爆后机械清渣、聚渣坑聚渣、水流冲渣等爆破方案； : 堰内不充水 / 充水爆破方案；钻孔爆破、药室爆破方案。 C 钻孔爆破法围堰拆除参数设计 一般情况下，遵循深孔爆破参数设计原则，考虑到它是一次性爆破工程，故有一定的特殊性。 (1) 钻孔直径一般选用 80 -110mm ，遇有水或易塌孔时，增加 PVC 套管。 (2) 钻孔深度一般较深，国内围堰水平孔最大达到 50m 以上。一般情况下宜取 : 垂直孔深小于 20m ，水平孔深小于 30m (3) 炸药单耗值与孔网参数选取应原则 : 被爆介质得到充分破碎，便于清渣或冲渣；施工过程中因少量孔无法装药或装药深度不够，相邻炮孔爆破仍能将该少量孔负担的岩体破碎，不致留埂或留坎。国内围堰爆除的 q=1.0 - 2. 0kg/m 3 ，底部大，上部小，硬岩取大值，软岩取小值。当孔深超过 10m 时， q=1. 5 - 2.0kg/m 3 。特殊部位也有采用 q 大于 2.0kg/m 3 的实例。单耗值增加，可能增大爆破振动量，但可采用减少单段药量予以弥补。孔网参数的选取应以能够装入炸药量为原则。此时，往往满足底部装药量要求，而造成上部钻孔过密。可将上部部分孔不装药进行调整。炮孔填塞长度一般取 (0. 7 - 1. 2) W ，被保护物距爆源较近时取大值，反之取小值。 如果有冲渣要求，必须使堆积体形成最低缺口，以便过流冲渣，最低缺口可在爆破网路中进行安排与调整。 D 围堰爆破安全设计 围堰爆破 单面 临水，爆破安全应考虑以下内容 : (1) 论证爆破地震效应对 被 保护物的影响，设计减振及防振措施； (2) 论证爆破产生的水击波、脉动水压力及涌浪等对邻近爆区的保护物的影响，设计 防护措施； (3) 论证爆破对与被爆体紧密相连的保留体的影响，设计相应的措施，确保被保留体的安全； (4) 论证爆破产生的水石流对保护物的破坏影响，采用冲渣爆破方案时，应考虑水石对保护物的磨损或破坏的可能性，要采取控制爆渣粒径、主动防护等措施，以保证保护物的安全； (5) 论证爆破产生的个别飞石对相邻建筑物的影响，采取相应措施防范个别飞石的危害。 E 起爆网路设计 为了控制对周围已完成建筑物的振动影响，应减小单段起爆药量，使分段数量增多，导致网路较为复杂。 如果仅为炸碎围堰体，网路的基本形式与露天深孔爆破大体相同。若考虑冲渣需要将堰体爆破形成最低缺口，网路设计必须完成这项要求。 图 11-32 是小湾水电站进口 2 号导流洞围堰起爆网路示意图，选择的是高精度导爆管雷管电起爆系统，孔间时差 17ms ，排间时差 42ms ，孔内起爆雷管 600ms 。如图在起爆点首先炸出开口，后续炮孔依序向起爆点抛掷堆积，大约在后爆的位置形成最低缺口，即图中的左侧部位。 F 几类典型 围堰 结构的爆破拆除方法 a 混凝土防渗心墙土石围堰结构的爆破拆除 混凝土心墙是在土石堆积形成围堰后，为提高围堰的防渗能力，在土石围堰体内浇筑混凝土墙。它是一道连续性的高大刚性墙体，围堰拆除时，只要将其心墙爆破破碎，即可挖装清运。混凝土防渗心墙拆除一般采用钻孔爆破方法，沿墙体中线布置一排垂直超深孔，按挤压爆破设计爆破参数，炮孔装药结构宜采用间隔、藕合装药。根据炮孔装药长度一般采用上、下起爆药包实施双向传爆。一座混凝土心墙爆破拆除有数百或近千个炮孔要一次点火起爆，因此要选择采用孔内外组合的毫秒延期起爆技术。 b 混凝土 ( 包括碾压混凝土 ) 重力式围堰爆破拆除 混凝土重力式围堰的结构特点是迎水面近乎为垂直面，背水面一般为 1: 0.6 左右的斜面，围堰拆除一般采用以垂直孔为主，辅以倾斜孔相结合的分层钻孔爆破法。为保护与之相连接的水工建筑主体结构物和部分保留的堰体，应在边界处布置预裂孔、隔振孔起阻隔或缓冲作用。炮孔临空面应以朝向挡水面为主，采用抛掷爆破或加强松动爆破使爆破的碎块往挡水面方向移动。 2.10.4 工程实例─葛洲坝水电站大江上游围堰爆破拆除工程 葛洲坝水电站大江上游围堰是一座大型混凝土防渗心墙土石围堰。该围堰全长 890m ，围堰顶高程 60m ，底宽约 189m ，挡水深度达 35m 。围堰主要用材为混合料、砂砾石，容重为 1.88~2.26t/m 3 。围堰地基有厚达数米的砂砾石覆盖层。为解决围堰的渗流问题，沿围堰顶轴线的上游侧设置了两道厚度为 0.8 -1.0m 的混凝土防渗心墙，两墙间距 3.5m 。墙体施工采用 Y Г AC 冲击钻机从围堰顶往下钻孔至新鲜基岩上，用泥浆护壁，在槽孔内连续浇注 C20 混凝土成墙。墙体全长 723m ，总方量约 39000m 3 。该围堰结构见图 11-33 。 围堰挡水位 60m ，因此，围堰预拆除至 61m ，下游边坡做了相应的预拆除。爆破前，围堰内充水至 52. 8m 高程。 该围堰拆除工程要求将两道混凝土防渗心墙进行爆破破碎，以满足后续机械挖运，拆除爆破设计是沿两道墙体的中轴线分别进行垂直向超深孔钻孔，将墙体充分爆破破碎。 因墙体两侧均受砂卵石料约束，无临空面，属坚硬非均质体内挤压破碎爆破。因此，炮孔装药量计算时，不能简单以炮孔中心至墙体两侧边缘的距离作为最小抵抗线，要考虑墙体两侧土石的约束作用，炸药单耗经试爆后确定。炸药单耗 q 值随孔深变化，在装药顶部 5m 内为 0. 6kg/m 3 ，则随孔深增加，至 15m 以下时 q 值增加到 2. 5 kg/m 3 左右。 鉴于墙体薄、钻孔精度要求高，垂直钻孔的偏差应控制在 5 ‰以内，故用 GYQ-l00 型全液压潜孔钻机钻孔。炮孔间距 60 -80cm 。 同时为了提高墙体的爆破破碎度，炮孔内采用间隔 ( 孔深方向 ) 耦合的装药结构，两相邻炮孔内的药包错位布置，使炮孔间墙体的爆破破碎分布均匀，降低破碎块度粒径。 葛洲坝工程大江上游围堪拆除爆破工程规模大，炮孔多达 3548 孔，爆破安全设计允许一段起爆的最大炸药量不超过 500kg 。为了减小爆破水中冲击波、地震波及飞石对电厂及周围建筑设施的有害效应，爆破网路设计采用导爆管延期雷管组成的双复式交叉接力传爆网路，这种起爆网路安全可靠，准爆率高。该项拆除爆破工程共分 324 段起爆，最大一段药量为 282kg ，总装药量 47. 78t ，总延期 8. 1s 。 爆后检查表明葛洲坝工程大江上游围堪拆除爆破十分成功，墙体破碎均匀，距离电厂距约 200m 处坝段的最大振动速度在 0. lcm/s 左右。水中冲击波和破浪压力也不大。所有建筑物及设施安然无恙。 The end