90 m高造粒塔控制爆破拆除

蓋四海

(河南迅達爆破有限公司，河南 焦作 454000)

90 m高造粒塔控制爆破拆除

蓋四海

(河南迅達爆破有限公司，河南 焦作 454000)

造粒塔高徑比大且剪力墻結構樓梯間位于倒塌中心線上，為避免塔體爆而不倒，使其安全順利倒塌，通過提高爆破切口高度，對部分塔體采取適當的預處理，并根據試爆效果確定合理的爆破參數，采用孔內延時、孔外接力的復式閉合雙回路延時起爆網路，在倒塌區域鋪設緩沖墊層、周邊開挖減振溝以及對被保護物采取近體防護等相應措施，確保了造粒塔按照方案設計方向倒塌，取得了良好的爆破效果，達到了安全、精細爆破拆除的目的。可為同類爆破工程提供參考。

造粒塔；薄壁結構；預處理；控制爆破；拆除爆破；安全防護

1 工程概況

1.1 塔體結構

待拆除鋼筋混凝土結構造粒塔由圓形筒倉、樓梯間和轉運站3部分組成。

造粒塔總高83.8 m、直徑22.0 m。標高23.5 m以下筒體壁厚為500 mm，標高23.5 m以上筒體壁厚為250 mm。標高9.5、17.5、56.5 m為整體現澆鋼筋混凝土平臺。標高6.5 ～9.5 m處平臺由筒壁及4根0.5 m×0.5 m的鋼筋混凝土立柱支撐。

造粒塔東側凸出一座壁厚為0.2 m的剪力墻結構樓梯間。樓梯間為矩形斷面鋼筋混凝土直筒結構，樓梯間高91.0 m，占地面積45.36 m2。轉運站為磚混結構，高92.5 m。

1.2 周圍環境

待拆除造粒塔北邊36 m處有一循環水管(循環水管北側12 m為一辦公樓)，南側42 m為保留的循環水管，西側圍墻距離轉運站8 m，東側為已拆除區域，造粒塔周邊環境見圖1。

圖1 周邊環境示意圖Fig.1 Scheme of surroundings

2 控制爆破設計

2.1 爆破總體方案

造粒塔塔體高、直徑大，為了確保造粒塔按照設計方向安全順利倒塌，避免塔體爆而不倒或倒向出現偏差，結合爆區環境、場地條件和工期等因素，加大爆破切口高度、適當提高爆破切口角度和預處理，確定待拆除造粒塔整體向東定向控制爆破拆除方案。

2.2 預處理

(1)拆除造粒塔外部附屬設施，包括外部爬梯、門窗等；

(2)樓梯間和電梯間位于造粒塔倒塌中心線位置，爆前拆除樓梯間附屬設施、鋼結構步梯、電梯間電梯，保留電梯井剪力墻；

(3)拆除塔體內支撐立柱，拆除高度不低于4 m；

(4)為了降低炸藥使用量和減少鉆孔工作量，對爆破切口范圍內筒壁部分進行預拆除。

2.3 爆破切口設計

(1)切口形式。待拆除造粒塔為鋼筋混凝土結構，鋼筋布置密集，結構整體剛度大，倒塌空間大，因此，采用正梯形爆破切口。同時，為保證定向準確，降低炸藥使用量，結合松動爆破和機械施工在倒塌中心線兩側方向上的筒壁開設減荷槽和定向窗。

(2)切口高度。爆破切口高度根據經驗公式H=(1.5～3.0)δ確定，考慮待拆除塔體高徑比較大，達4.09，且電梯間位于倒塌方向一側，為確保塔體安全順利倒塌，最終確定爆高為9.0 m。

(3)切口長度。爆破切口長度L采用下式計算〔1-2〕：

L=(θπd)/360

(1)

式中：θ為爆破切口圓心角角度，(°)；d為塔體切口處外周長，m。

根據工程經驗，取θ=220°，計算得L=44.13 m，實取44 m。爆破切口示意圖見圖2。

圖2 爆破切口示意圖Fig.2 Schematic diagram of blasting notch

2.4 爆破參數

根據試爆效果，確定炸藥單耗q=1.2 kg/m3。炮孔采用梅花形布置，爆破參數見表1。

表1 爆破參數

2.5 爆破網路設計

爆破切口范圍共分4個爆區，為確保延時準確，簡化爆破網路，采用孔內延時、孔外接力的復式閉合雙回路網路設計。孔內采用MS1、MS3、MS7和MS9段毫秒導爆管雷管，孔外均采用MS1段毫秒導爆管雷管連接。在4個爆區段中，樓梯間以MS1段最先起爆(見圖2)。

3 安全防護設計

3.1 振動校核與控振措施

3.1.1 爆破振動校核

爆破振動速度采用下式進行校核〔3〕：

(2)

式中：v為爆破允許質點振動速度，cm/s；Q為單段最大起爆藥量，kg；R為保護對象至爆破點的距離，m；K、α為與爆破點至保護對象間的地形、地質條件有關系數和衰減指數，取經驗值K=75，α=1.6。

本次爆破單段最大起爆藥量Q=43.2 kg，爆破中心距離與最近被保護建筑物的距離R=48 m，計算得到爆破振動速度v=0.98 cm/s，在安全允許范圍內，不會對周圍建構筑物和循環水管造成損壞。

3.1.2 塌落振動校核

構筑物拆除爆破塌落振動速度采用下式校核〔5〕：

(3)

式中：vt為塌落引起的地面振動速度，cm/s；k′為采取挖溝槽，壘筑土墻減振措施時的減振系數,k′=1/4～1/3；R為觀測點至沖擊地面中心點的距離，m；M為下落構件的質量，t；H為下落構件的重心高度，m；σ為地面介質的破壞強度，一般取10 MPa；g為重力加速度，m/s2；kt、β為塌落振動速度衰減系數和指數，分別取kt=3.37～4.09，β=1.66～1.80，k′=1/3。

造粒塔總質量M約為4 654.5 t，重心高度H取45 m，R取48 m，計算辦公樓處產生的塌落振動速度為1.66 cm/s，在GB 6722-2014《爆破安全規程》〔5〕允許范圍內。因此，塌落振動不會對周圍建筑物和循環水管構成危害。

3.1.3 減振安全技術措施

(1)清理倒塌區域內地面雜物，沿待拆除造粒塔倒塌方向鋪設3道3.0 m厚緩沖墊層。

(2)爆區間毫秒延時起爆，加強了地震波在傳播過程中的互相干擾，起到減振的作用。

(3)在造粒塔周邊開挖減振溝，阻斷觸地振動波的傳播。

3.2 飛石安全距離校核與防護措施

個別爆破飛石飛散距離由下式計算〔6〕：

S=70q0.58

(4)

式中：S為爆破飛石飛散最大距離，m；q為炸藥單耗，kg/m3。

經計算，個別爆破飛石飛散最大距離為77.8 m，爆破飛石距離在安全警戒范圍之內。

爆破前應對距離待拆除造粒塔較近建筑物門、窗進行遮擋防護，并在炮孔外部覆蓋一層石棉布、兩層鐵絲網和一層膠皮帶，用鐵絲固定在爆破切口上，將飛石飛散距離控制在最小范圍內。

4 爆破效果

爆破瞬間，造粒塔整體下坐，同時向東傾斜。切口觸地后，整體向東定向倒塌。倒塌完成后，塔體頂部以下10 m處出現斷裂，塔體下部整體被壓扁，呈扁平狀，塔體上部由于樓梯間框架抵制作用導致產生兩條明顯折痕，筒體破碎均勻，部分鋼筋裸露。由于開挖了3條減振溝，鋪設了緩沖墊層和采取了飛石防護措施，爆破產生的振動和飛石均在安全允許范圍內，未對循環水管和辦公樓造成損壞。

5 體會

(1)對于高徑比大的構筑物爆破拆除，爆破切口高度除按理論計算外，還應充分考慮結構特征，在條件允許下適當提高爆破切口高度，確保順利倒塌。

(2)對于高徑比大的構筑物，在穩定性驗算的基礎上對切口進行預處理，可減少鉆孔工作量和總裝藥量，能有效控制振動和工期。

(3)鋼筋混凝土薄壁剪力墻結構物在保證整體穩定的基礎上，進行適當預處理，可降低塔體整體性與剛度，加速其在倒塌觸地時的解體程度，降低倒塌觸地沖擊強度。

(4)倒塌方向鋪設緩沖墊層和待拆除塔體周邊開挖減振溝能有效降低振動，倒塌方向朝樓梯間方向，對樓梯間的二次破碎起到一定的作用。

〔1〕 潘海盛，鞠連順，劉永俊. 60 m非對稱結構造粒塔爆破拆除[M]//汪旭光. 中國爆破新技術Ⅱ. 北京：冶金工業出版社，2008:546-546.

PAN Hai-sheng，JU Lian-shun，LIU Yong-jun. Demolition blasting of 60-meter-high pelleting tower with dissymetrical structure[M]//WANG Xu-guang. New Blasting Technology Ⅱ in China. Beijing: Metallurgical Industry Press,2008:546-546.

〔2〕 李本偉，陳德志，周應軍，等. 復雜環境下64m尿素造粒塔的爆破拆除[J]. 爆破器材，2015，44(6):48-51.

LI Ben-wei，CHEN De-zhi，ZHOU Ying-jun，et al.Blasting demolition of a 64 m urea prilling tower under complicated environment[J].Explosive Material，2015，44(6)：48-51.

〔3〕 錢武銘，高世國，鄭武，等.復雜環境下11層框架樓房定向爆破拆除[J].工程爆破，2013，19(5)：32-34.

QIAN Wu-ming，GAO Shi-guo，ZHENG Wu，et al. Directional blasting demolition of a 11-storey frame building under complicated environment[J]. Engineering Blasting，2013，19(5)：32-34.

〔4〕 汪旭光. 爆破設計與施工. [M]. 北京：冶金工業出版社，2011：689-692.

WANG Xu-guang. The blasting design and construction [M]. Beijing: Metallurgical Industry Press,2011:689-692.

〔5〕 國家安全生產監督管理. 爆破安全規程：GB 6722-2014[S]. 北京：中國標準出版社，2014.

State Administration of Work Safety. Safety regulations for blasting：GB 6722-2014[S]. Beijing: China Standards Press, 2014.

〔6〕 謝先啟，賈永勝，劉昌邦. 復雜環境下11層框架結構樓房控制爆破拆除[J]. 爆破，2008，25(4): 36-40.

XIE Xian-qi，JIA Yong-sheng，LIU Chang-bang. Blasting demolition of a 11-storey frame structure building in harsh environment[J].Blasting，2008，25(4)：36-40.

Demolition of 90 m high granulation tower by controlled blasting

GAI Si-hai

(Henan Xunda Blasting Co., Ltd., Jiaozuo 454000, Henan, China)

The height to diameter ratio of the granulation tower is high and the stairwells of the shear wall are located on the collapsed center line. In order to prevent the tower body from collapsing but not down, the blasting notch height was improved and appropriate pretreatment were taken on part of the tower body. Double closed-loop delayed detonating network of the delay within blastholes combined with external force outside the blastholes were used. The buffer layer are laid in collapse area damping grooves were excavated surrounding and other close protection measures were taken to ensure that the granulation tower collapse in accordance with the design direction. A good blasting effect and the safe and fine blasting demolition purpose were achieved. It could provide a reference for similar blasting engineerings.

Granulation tower; Thin wall structure; Pretreatment; Controlled blasting; Demolition blasting; Safety protection

1006-7051(2016)06-0055-03

2015-11-28

蓋四海(1975-)，男，工程師，從事爆破工程技術研究及現場施工。E-mail：739439748@qq.com

TD235.3

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.06.012