復雜環境下傘形水塔定向爆破拆除

李 敏，覃 翔，歐世仁

(1.廣西大學資源與冶金學院， 廣西南寧 530004;2.廣西桂大爆破工程有限公司，廣西南寧 530004)

待爆破拆除的水塔位于金城江區第十一小學內，水塔高約20 m，下部支筒為圓柱型，直徑約2 m，壁厚0.2 m，頂部為一傘形蓄水池，頂部直徑約8 m，水塔體積約56 m3。水塔周圍環境復雜，東側約10 m有住宅樓，南側約15 m有臨時平房，西南側為一操場，西側約20 m有一教學樓，北側為一在建工地。

1 爆破設計方案

(1)倒塌方向。水塔周圍僅西側和西南側較開闊，但正西側有教學樓，設計水塔向南偏西60°方向倒塌。

(2)爆破切口。水塔下部有一高約2 m的門，為了降低水塔倒塌距離，在底部搭設高2 m的鋼管架，然后在2 m以上布置爆破切口。水塔底部直徑D=2 m，采取梯形切口，一般情況下［1］，切口長度為L=(1/2 ～3/4)πD，取L=0.618πD≈3.9 m，根據經驗公式 H=(1.5～3.0)δ=0.3 ～0.6 m 計算(δ為壁厚)［2］，切口高為0.3 ～0.6 m，但考慮到內有鋼筋支撐，將切口高度增大至H=1.53 m。水塔爆破切口見圖1。

(3)定向窗的位置。在設計傾倒中心線兩側各布置一個寬0.3 m、高0.3 m的三角形定向窗;采用風鎬預先鑿出兩個對稱的定向窗，保證水塔按預定方向傾倒。

(4)爆破參數。炮孔直徑d=0.04 m。炮孔深度 L=(0.6 ～0.68)δ=0.12 ～0.136 m，取0.13 m，δ為壁厚。孔距 a=(1.0 ～1.5)L=0.13 ～0.2 m，取a=0.2 m。排距 b=0.85 a=0.17 m。炮孔排數設計9排。炮孔總數N=97個。單孔裝藥量Q=q×a×b×δ=34 g=0.034 kg，q為炸藥單耗，取5 kg/m3。總藥量 Q'=0.034×97=3.3 kg。裝藥長度 L1=0.034 m，堵塞長度 L2=0.096 m(即堵塞至炮孔口)。

圖1 水塔爆破切口示意

(5)爆破網路。本次爆破使用2#巖石乳化炸藥，采用瞬發非電毫秒導爆管雷管，每孔裝兩發1段導爆管，并串簇聯網路，起爆器激發起爆。

2 爆破安全

2.1 爆破振動的安全距離驗算［3］

式中:R——爆破振動安全允許距離，m;

Q——同段最大裝藥量，3.3 kg;

V——保護對象所在地質點振動安全允許速度，一般民房取3 cm/s;

K、α——與爆破點至保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數，K取50，α 取 1.3。

計算結果:R=12.96 m，爆破中心點位于水塔前部距地面2.76 m位置，中心點距離水塔后側1.33 m，水塔至東側樓房10 m，則爆破中心點至樓房的傳播距離為14.09 m，大于爆破振動安全允許距離，因此爆破不會對周圍造成損傷。

水塔周圍均無需保護的建筑物，因此爆破不會對周圍造成損傷。

2.2 塌落振動［4］

高聳剛度大的建筑物的倒塌，要預防倒地時引起的振動危害，振動速度可根據經驗公式:Vt=0.08(I1/3/r)1.67計算，式中，Vt是塔體觸地時引起的質點振動速度;I為塔體觸地沖量，I=m(2gh)1/2，h是塔體重心高度，h=10 m;r為重心觸地點距計算建筑物的最小距離，本次爆破最近點為西側教學樓，r≈15 m，g 為重力加速度，9.8 m/s2。

計算得 Vt=3.8 cm/s＞3 cm/s，因此爆破時塌落振動對周圍建筑物有一定的影響。爆前在水塔頂部傘形大圓盤水箱倒塌范圍內開挖深1.5 m、寬1 m的減振溝;在觸地中心范圍內平鋪約1 m厚的捆扎稻草，以達到減振的目的。

2.3 個別飛石的防護措施［5］

(1)對爆區炮眼全部覆蓋遮擋，先用草袋覆蓋后，再掛上1層竹笆，然后在2層竹笆之間夾1層草袋，再覆蓋1層草袋，以減阻飛石飛出速度和距離。

(2)嚴格控制炸藥量，采用毫秒微差爆破技術，減小一次齊爆藥量。

(3)在傾倒前方150 m、側后方各50 m布設爆破安全警戒線，爆破前10 min該區域內的所有人員均必須撤出。

3 爆破效果

2013年1月24日上午10時對水塔實施了爆破，起爆后約3 s開始朝南偏西60°方向傾斜，約6 s后整體倒地。經測量，水塔倒地長度約為14.8 m，整個水塔形狀比較完整，塔身有些細裂紋;有后座發生，塔身背側鋼筋部分斷掉;傘形水箱體剛好落在緩沖區內，塔帽部分陷入地面約0.7 m，經測振儀測量，產生的振動小于允許的安全值，未對周圍建筑物產生不良影響。

4 結論

(1)對周圍環境復雜的建筑物拆除，設計者應首先對周圍存在的不同類型的建筑物、輸電線路、地下管道等進行現場調查和勘測，并詳細分析高聳建筑物的平面位置圖、場地地質資料，然后根據實際情況，綜合考慮各個因素的影響，對爆破方案進行精心設計、合理施工，采取有效的防護措施，確保工程順利完成。

(2)塌落振動的防護。由于傘形水塔的結構特點，在塌落過程中頂部水箱先觸地。水箱具有較大的體積和重量，觸地時產生的振動和飛石必須要得到有效地控制。在工程實踐中，大型構件倒塌觸地引起的危害可通過在倒塌方向范圍內開挖減振溝、鋪設緩沖層等方法來控制，以達到降低振動、防護飛石的目的。本工程中采取了開挖減振溝、鋪設稻草等方法，達到了良好的防護效果。

［1］戴 俊，陳士海，王小林，等.爆破工程［M］.北京:機械工業出版社，2007.

［2］張應立.工程爆破實用技術［M］.北京:冶金工業出版社，2005.

［3］張明方，張彩峰，韓 翔，等.在城市居民區控制爆破拆除薄壁鋼筋砼水塔［J］.工程爆破，2008，14(3):48-49.

［4］史家堉，程貴海，鄭長青.建筑物爆破拆除理論與實踐［M］.北京:中國建筑工業出版社，2009.

［5］張 華，陳龍偉，鄭德明，等.復雜環境下鋼筋砼水塔精確控制定向爆破拆除［J］.爆破，2010，27(2).