爆破技術在紅山窯水利樞紐拆除工程中的應用

摘要：微差爆破既能有效降低爆破地震效應，保護周邊建筑物的安全，又能增強破碎作用；在紅山窯水利樞紐拆除工程中，

爆破技術的應用取得了良好的社會效益和經濟效益。

關鍵詞：爆破技術 水工結構 爆破方案設計

爆破是水利水電工程建設和拆除的重要手段，改革開放以來，隨著水利水電建設的飛快發展，爆破技術已被廣泛的應用到工程實踐當中，如：地下洞開挖、高邊坡開挖、壩基開挖、臨時及部分永久建筑物的拆除。爆破作業具有方便施工、加快施工進程、節約施工成本等優點，但存在一定的危險性，因此控制爆破能量和爆破安全是施工的關鍵。

工程概況

南京市紅山窯水利樞紐拆建工程位于南京市六合區瓜埠鎮，本工程拆除主要包括上下游閘首、閘室、上下游翼墻、引航道護坡、交通橋、閘門等機電設備及房屋機構等。其中，閘首、閘室基礎等鋼筋砼結構采用爆破法拆除。

施工場地位于滁河下游，場地地形大體上平坦，場地區域地質構造穩定，據區域地質資料；沒有斷裂構造、構造破碎帶分布，基巖產狀較緩。場地土類型屬中軟場地土，建筑場地類別Ⅱ類；抗震地段類別屬不利地段。

爆破方案設計

為保證周圍建筑物、人員、設施的安全，選用非電微差控制爆破技術，合理選取爆破參數，嚴格控制爆破飛石的飛散距離，減小震動并有效的防止地基液化。

1、爆破參數的確定

最小抵抗線（W）通常取斷面短邊或爆體厚度（B）的一半，W=B/2。

藥孔間距（a）：藥孔間距一般取a=（1.0～1.5）W，本工程取為0.5m。

藥孔排距（b）：一般取（0.66～1.0）a，本工程取為0.4m

藥孔深度（L）：藥孔深度的確定以保證裝藥將構件破壞為原則，孔深一般取L=H-W+裝藥長度的一半。

單孔藥量（q）：根據體積原理，對單孔裝藥量按下式確定：

q=KaBH（單排孔） q=KabH （多排孔）

式中：q--單孔藥量（kg） K--單位體積用藥量系數（單耗）

a--藥孔間距（m） b--藥孔排距（m）

B--構件的寬度（m） H--構件的破壞高度（m）

Cg=0.35AKbKfKpW3

式中：

Cg--藥孔內單個裝藥量（kg）

A --材料抗力系數。混凝土：A=1.5～1.8；鋼筋混凝土（只破碎混凝土時）：A=5。

Kb--與破壞程度有關的系數。松散爆破：Kb=1.0；預裂、切割爆破：Kb= 0.8～1.0；破碎并要求碎塊散離原來位置：Kb=2～3。

Kf--臨空面修正系數：一個為1；二個為0.9；三個為0.66；四個為0.5。

Kp--爆破厚度修正系數，當爆破厚度B<0.8時，Kp=0.9/B；當B≥0.8時，Kp=1.0。

W--最小抵抗線（m）。

2、起爆網絡設計

起爆器材的選擇：針對爆破物體周圍環境，為避免雜散電流、射頻電流和感應電流以及雷電對爆破網絡的影響，本次拆除爆破中使用安全可靠的非電塑料導爆管，起爆多段毫秒延時網絡系統。雷管類型采用金屬殼雷管。

起爆網絡聯結方法及起爆方式：導爆管雷管用導爆管和四通聯成復式網絡，最后用電雷管或擊發器擊發。

3、延期時間的設計

延期時間的設計，主要考慮三個因素：一是爆破后產生的震動對周圍建筑物的影響；二是有利于結構物爆破后坍塌和解體；三是延期雷管的種類和段別。

根據現場的特殊環境及安全要求和國家有關爆破安全的有關規定，針對這次的爆破特點，擬采用毫秒延期、分段起爆的延時方法。

爆破安全設計

安全是爆破工程的關鍵環節，對爆破的不安全因素必須進行有效地控制。根據現場的具體情況，爆破時重點保護的目標：建筑物以相鄰村莊民用建筑為主要保護對象（60m），設備以鄰近的在建泵站為主要保護對象（150m）。

1、爆破震動控制計算

為避免能量集中，采用多打孔、少裝藥和微差延期起爆技術，將能量均衡，合理利用，減少一次起爆藥量。

一次起爆的最大藥量的計算：

Q=R3（V/K）3/a

式中：Q--一次起爆的最大藥量（kg） R--保護目標到爆點之間的距離（R=60m）

V--質點震動速度（V=3cm/s） K--與爆破地質有關的介質修正系數（K=200）

a--地震波衰減指數（a=1.8）

計算得出允許的一次最大齊爆藥量為Q=197kg。實際本次爆破使用炸藥量每次不超過80kg，小于允許值，可以認為按照此方案施工是安全的。

2、爆破飛石的控制

采用合理布孔、適量裝藥、多段延時、間隔起爆。

除充分利用船閘標高處于地面以下的自然防護屏障外，還要對爆破藥孔位置利用竹笆或就便材料進行覆蓋防護，將爆破碎塊飛散控制在防護安全范圍之內，以確保安全。

飛石最大飛散距離計算：

R=20～40n2W=40×1.52×0.4=36m。

實際上爆破時警戒半徑定為距爆區方圓150m。

3、沖擊波

在拆除爆破時，由于單個藥包藥量和一次齊爆藥量均較小，且爆破的裝藥方式為內部裝藥，爆破沖擊波微乎甚微。在爆破時，人員撤離疏散較遠，因此，沖擊波不會對人員、建筑物和設備產生危害。

工程總結

微差爆破既能有效降低爆破地震效應，保護邊坡及周邊建筑物的安全，又能增強破碎作用，使爆下的碎塊均勻，大塊率降低，因此微差爆破在水工建筑物拆除工程中有著重要意義。經過實踐證明，此爆破方案在紅山窯水利樞紐拆除工程中取得了高速節約的效果，且安全保障得力，取得了良好的社會效益和經濟效益。