1 工程概况
为加快湘南某金属生产厂改扩建工程的进度,决定对处于该厂生产区的400 m 3框架式钢筋混凝土水塔采取控制爆破拆除。水塔高38. 8 m , 水箱体为钢筋混凝土浇筑而成的圆筒结构, 高8. 8 m , 直径10 m , 水箱由钢筋混凝土框架支撑, 框架由6 根钢筋混凝土柱和6 根钢筋混凝土梁组成(见图1)。
在爆破拆除水塔的过程中, 不能中断厂方生产,其周边环境如图2 所示, 距水塔南侧5 m 是一条主干道、29 m 是一条高架的煤气管道, 东侧20 m 是生产供水泵房, 西侧不足30 m 处是仓库, 离水塔最近的北侧仓库仅相距1. 8m。煤气管道、泵房两者任何一个被损坏都会导致停产; 仓库被损坏将会造成巨大的直接经济损失; 主干道被损坏也会对生产造成直接影响。
2 爆破方案
(1) 倒塌方向。从水塔高度和周围环境不难看出, 水塔只能往西南方向倒塌。因此, 倒塌方向设计为沿6 号柱向1 号柱连线方向顺时针偏转约20°(见图2)。框架式水塔的非对称控制爆破拆除
(2) 爆破参数。设计的爆破参数见表1。
(3) 起爆网路。采用导爆管起爆法和电起爆法相结合的起爆方式。炮孔装药用导爆管雷管起爆, 每20 发导爆管雷管用2 发毫秒1 段导爆管雷管传爆,相邻的过桥传爆管雷管用2 发电雷管起爆。全部电雷管联接成串联网路, 用军用高能起爆器起爆。区段划分及延期时间间隔见表2。
(4) 安全距离计算。以北侧仓库为最近的保护
电房产生的最大质点振动速度为1. 32 cm ö s。由此可见, 设计可以保证周围需保护的建筑物不会被爆破地震破坏。
(2) 爆破冲击波安全距离校核。礼堂爆破时, 爆破冲击波的半径为6. 9 m; 水塔爆破时, 冲击波的半径为4. 2m。由此可见, 爆破冲击波不会对周围待保护对象造成破坏。
(3) 飞石安全距离校核。以飞石初速度计算, 最大飞石距离为82 m。通过严格防护, 可将飞石控制在20m 以内。
(4) 落地震动速度。经计算, 爆破时, 礼堂和水塔倒塌落地产生的震动速度分别为2. 29 cm ös 和2. 45 cm ös , 均小于安全标准允许的最大振速。
5. 2 安全防护措施
(1) 礼堂爆破。对钢筋混凝土柱, 首先用14# 铁丝捆扎一层稻草, 然后用钢丝网捆扎, 最后沿外墙用安全网和彩条布架设围帘。对东侧二层楼房的一楼窗户用彩条布遮档。
(2) 水塔爆破。在塔身爆破部位, 首先捆上一层稻草, 然后再捆一层钢丝网, 在距爆裂口1～ 2 m 的位置用防护网和彩条布设置幕帘作被动防护。在北侧路边埋深约1 m 的水管轴线与水塔倒向轴线交叉点附近5°的范围内沿水管轴线设置宽度为2 m、厚度为1. 5 mm 的钢板, 钢板上铺设50 cm 厚的砂土。在预计的水箱体落地点铺设彩条布和稻草, 避免水箱落地滚动和冲击溅起飞石伤人。
6 爆破效果
礼堂从点火到楼房全部落地历时约5 s, 倒塌方向的堆碴距离约8 m , 侧向的堆碴距离约4 m , 5. 8m 远的高压电杆安全无恙, 除⑦～ ⑨轴解体稍差外, 其余各轴解体彻底。水塔起爆后, 稳定约3 s 开始倾倒, 约4 s 钟后落地, 倒塌方向准确, 水箱正落在设计倒塌中心线上的圆坑内, 水塔倒塌长度约30m , 水塔距爆裂口3 m 以上全部摔扁, 水柜落地半面摔扁, 未有飞石溅起。北侧8m 远的高压线和电杆、地下自来水管、30 m 远的电信和视频电缆均安全无恙。
7 几点体会
(1) 对类似于礼堂结构的建筑物, 周围环境不允许向某一侧横向倒塌时, 采用从两端向中间逐轴微差倒塌的方案是合理的。
(2) 钢筋砼水塔的爆裂口长度取0. 55D、高度取5D是合理的, 爆裂口形式选择长方形加倒梯形有利于起爆后准确定向倒塌。
(3) 礼堂⑦～ ⑨轴解体稍差是因其三角墙落地支撑造成的, 今后爆破类似结构建筑物时, 一定要注意将三角墙处理到第二层。
