复杂环境下氧化铝储槽定向爆破拆除
方宏，邓守锋，田 磊
(江苏华美工程建设集团有限公司，江苏徐州221131)
摘自《工程爆破》 摘 要：在较为复杂的环境下，爆破拆除钢筋混凝土氧化铝储槽。该储槽自重大、呈圆形，内有4根立柱支撑下料漏斗。为使储槽顺利定向倒塌，通过爆破方案选择、参数确定，采取梯形切口和预处理以及安全防护和减振措施，使储槽爆破拆除获圆满成功。
关键词：氧化铝储槽；爆破拆除；爆破切口；预处理；安全防护
中图分类号：TU746.5 文献标识码：A
DEMOLITION OF ALUINA STORAGE BY DIRECTIONALBLASTING IN COMPLICATED ENVIRONMENT
FANG Hong，DENG Shou-feng，TIAN Lei
(Jiangsu Huamei Engineering Construction Co．，Ltd，Xuzhou 221131，Jiangsu，China)
ABSTRACT：The paper introduced a directional basting demolition of a reinforced concrete alumina storain complicated environment．Shaped in oval，the storage was heavy and with four pillars inside supportingthe funnel．For ensuring a directional collapse of this storage smoothly，the blasting，by making a goodchoice in determining operational scheme and parameters，employing trapezium blasting cut and pretreatment which were cooperated with safety prevention and vibration reduction，promised a successful demolition．
KEY WORDS：Alumina storage；Blasting demolition；Blasting cut；Pretreatment；Safety prevention
1 工程概况
江苏某铝厂因生产结构调整需将1座钢筋混凝土氧化铝储槽爆破拆除。氧化铝储槽位于厂区北部，呈圆形，高38m，外径14.6m，下部壁厚0.3m，其内部有4根1.0m×1.0m的钢筋混凝土立柱，立柱高5.84m，立柱上部为下环梁，下环梁托住下料漏斗，下料漏斗上部为上环梁。其南部7.5m、北部14.3 m、西部12.1 m是厂房，东面原为1座钢筋混凝土烟囱预先拆除后是一片长130 m、宽36.4 m的空地。爆破环境如图1所示。
本工程有以下特点：
(1) 氧化铝储槽始建于20世纪80年代，布筋较密，结构、质量都比较好。
图1爆破环境示熏图
Fig.1 Scheme of blasting surroundings
(2)氧化铝储槽所处环境比较复杂，在对氧化铝储槽东侧的烟囱、锅炉房和厕所事先拆除后有满足往东定向倒塌的距离，但宽度相对较窄，特别是氧化铝储槽的南壁与南面厂房的距离仅7.5 m。
(3)氧化铝储槽自重很大，处理不好容易引起后坐，增加爆破风险。
(4)在倒塌方向的150 m的地方是厂区的变压站，需特别保护。
2 爆破方案设计
2.1 爆破方案的选择
可供氧化铝储槽往东倒塌的范围是一长为130 m、宽36.4 m的狭长地带，可采取水压爆破和整体定向爆破的方案。水压爆破施，工比较简单迅速，也能对变压站起到一定的保护作用，但技术要求和爆破后水的排泄是个难题，容易影响其他厂房的正常生产；整体定向爆破后产生的碎碴二次飞溅有可能对变压站造成破坏，但其技术要求和生产成本相对水压爆破来说较低。经过反复对两个方案的全面分析，决定采取整体定向爆破的方案。
2.2 爆破切口
(1)切口形状：常用的爆破切口有三角形、矩形、梯形和倒梯形等，参考文献[1]～[3]和以往施工经验，本次爆破切口采用梯形切口，如图2所示。
圈2爆破切口示意圈
Fig．2 Scheme of blasting cut
(2)切口大小：参考文献和以往工程实例经验，爆破切口下沿高程为+1.0m，切口上沿最高处高程为+9.0m。以倒塌中心线(定位窗中心线)两侧为爆破区，为减少一次起爆总炮孔数，两侧的爆破区中间各做一个矩形窗口(预拆除区)，高为6.5 m、宽3.0 m，这样就把爆破区分为爆破A区和B区，高度分别为6.5 m和6.0m，宽度均为3.5 m。定向窗呈直角梯形状，高为3.5m，下口宽为3.0m、上口宽为2.0m，爆破切口中心角度定为230˚；即切口下沿弧长为28.5 m，具体参见图2。
2.3 爆破参数的设计
(1)孔深l：孔深一般要保证炸药能装在氧化铝储槽壁的中间，故槽壁孔深l=(0.65～0.7)B，计算得l=0.23 m，B是氧化铝储槽混凝土壁厚，混凝土柱l=0.65 m．
(2)孔距口：壁一般取a=0.3 m，每排布孔10个，柱取a=0.4 m。
(3)排距b=0.8a，壁取b=0.25 m，A区26排，B区24排，A、B区两侧共计1000个炮孔；柱取b=0.3 m，立柱只炸倾倒方向的2根，最下面的炮孔离地面高1.0m，炸高为3.2m。每根立柱纵向布置2排炮孔，梅花型布孔，单排炮孔分别为8个和7个，共计15个，2根立柱共计30个炮孔。
(4)单耗q：根据以往爆破经验和参考有关资料，取单耗q=1.3～2.7 kg/m3。
(5)单孔装药量Q：可根据Q=qabB进行计算，经计算Q壁≈0.05 kg，Q柱≈0.15 kg，实际装药时采用梯段装药，筒壁最下面4排炮孔加大20％的药量，最上面4排炮孔减少20％的药量，立柱最下3个炮孔加大20％的药量，具体参数如表1所示。
表1爆破参数
Table 1 Blasting parameters
|
爆破部位 |
B/m |
a/m |
b/m |
l/m |
q/(kg• m-3) |
Q/(kg•孔-1) |
炮孔位置 |
|
混凝土壁 |
0.3 |
0.30 |
0.25 |
0.23 |
1.8 |
0.04 |
最上4排 |
|
混凝土壁 |
0.3 |
0.30 |
0.25 |
0.23 |
2.2 |
0.05 |
中间炮孔 |
|
混凝土壁 |
0.3 |
03.0 |
0.25 |
0.23 |
2.7 |
0.06 |
最下4排 |
|
混凝土柱 |
1.0 |
0.40 |
0.30 |
0.65 |
1.7 |
0.20 |
最下3个 |
|
混凝土柱 |
1.0 |
0.40 |
0.30 |
0.65 |
1.3 |
0.15 |
其他炮孔 |
2.4 起爆网路
此次起爆雷管数较多，但网路的可靠起爆是保证爆破成功的关键，因此采用复式非电导爆管爆破网路。具体做法为：A区孔内装非电导爆管毫秒延期2段雷管，B区孔内装非电导爆管毫秒延期3段雷管，柱子孔内装非电导爆管毫秒延期3段雷管。网路连接时采用大把抓，每上下两排炮孔的非电导爆管为一把，每把用3发非电毫秒延期I段雷管反向连接，其中2根分别连接到另外2组的导爆管簇，构成交叉连接。最后用电雷管反向绑扎非电毫秒延期1段雷管的导爆管簇。电雷管用并串联法连接到起爆器上起爆。
3 安全技术措施
3.1 开设定向窗口及预拆除
定向窗口的作用是确保建筑物按照设计的方向倒塌。先用机械对需开设定向窗的部位进行破碎，再用风镐人工对定向窗口进行修整，使其达到设计的要求。定向窗为直角梯形状，如图2所示。
3.2 爆破振动验算及减振措施
3.2.1 爆破振动校核
拆除爆破时，药包一般数量多、分散，与装药集中在近地表进行爆破直接引起的爆破振动要小得多，从更加安全的角度考虑，仍可用经验公式计算 υ=K（Q1/3/R）α (1) 式中：υ为质点振动速度，cm/s；R为从保护目标到爆破中心的距离，本工程为15 m；Q为延时爆破最大一段起爆药量，本设计为16.5 kg；K为与爆破场地有关的系数，K=30～500，本工程取125；a为地震波衰减指数，a=1.5～2.0，取2.0。
经计算υ=3.6 cm/s，小于《爆破安全规程》(GB6722—2003)中规定的5 cm/s的爆破振动安全允许标准。
3.2.2 塌落振动校核
建筑物塌落时所产生的振动可根据经验公式进行估算：
（2）
式中：υ2为触地塌落振动速度，cm/s；K为常数，一般取3.39；M为冲击地面解体构件质量，kg；H为建筑物重心落差，一般取总高度的1/2，m；R为距落地点的距离，m；β为常数，通常取-1.8；g为重力加速度，m/s2。；口为介质破坏强度，MPa。经计算，触地振动速度υ2=4.2cm/s。因触地振动是瞬间的，但仍需采取措施对周围建筑物进行保护，一般采取开挖减振沟的方式。根据以往工程的观察测量，减振沟可以将振动速度降低30％～50％，是一种有效的预防振动的措施。
3.2.3 减振措施
氧化铝储槽在倒塌触地时产生的地震波较大，如不采取措施可能会对周围的建筑物和变电站造成破坏，为此采取开挖减振沟和堆垒缓冲层来进行减振。
(1)在氧化铝储槽东50 m、南北离厂房2 m的地方开挖减振沟，减振沟宽1.5 m、深2.0 m，西面可利用原电缆沟作为减振沟。
(2)在氧化铝储槽设计倾倒方向上，用不含碎石的沙土距氧化铝储槽15 m的地方铺设长25 m、宽2 m、高1.5 m的缓冲层，用以减弱氧化铝储槽冲击地面时产生的振动。
(3)在氧化铝储槽东65 m处堆筑长为35 m、宽3 m、高4.5 m的土堤，防止爆破碎碴的二次飞溅对东面的变电站造成破坏。
3.3 飞石防护
因周围环境要求，必须控制爆破飞石。在整个爆破切口部位(包括定向窗)及其周边0.5 m范围内挂敷3层草帘和1层竹笆片。周围建筑物的一些部位和门窗及高压风管用竹笆片进行遮挡防护。
4 爆破效果
起爆后，氧化铝储槽按设计方向倾倒，无后坐现象。爆破后对周围建筑物和变压站检查，爆破飞石和地震波未造成破坏。
致谢：本工程在实施过程中得到了南京工程兵工程学院薛峰松教授等的支持和帮助，在此表示感谢!
参考文献：
[1] 何广沂，朱忠节．拆除爆破新技术[M]．北京：中国铁道出版社，1988．
[2] 冯叔瑜，吕毅，杨杰昌，顾毅成．城市控制爆破[M]．北京：中国铁道出版社，1987．
[3] 郑炳旭，傅建秋，王永庆，等．150m高钢筋混凝土烟囱双向折叠爆破拆除[J]．工程爆破，2004，10(3)：34—36·
[4] 吕义，唐涛，傅建秋．100m高烟囱定向爆破拆除[J]．爆破，2000，17(4)：36—38．
[5] 付武，王永强，蒋金玉，等．120m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除[J]．工程爆破，2006，12(4)：34—36．