90 m高造粒塔控制爆破拆除

90 m高造粒塔控制爆破拆除

盖四海

(河南迅达爆破有限公司，河南 焦作 454000)

摘 要：造粒塔高径比大且剪力墙结构楼梯间位于倒塌中心线上，为避免塔体爆而不倒，使其安全顺利倒塌，通过提高爆破切口高度，对部分塔体采取适当的预处理，并根据试爆效果确定合理的爆破参数，采用孔内延时、孔外接力的复式闭合双回路延时起爆网路，在倒塌区域铺设缓冲垫层、周边开挖减振沟以及对被保护物采取近体防护等相应措施，确保了造粒塔按照方案设计方向倒塌，取得了良好的爆破效果，达到了安全、精细爆破拆除的目的。可为同类爆破工程提供参考。

关键词：造粒塔；薄壁结构；预处理；控制爆破；拆除爆破；安全防护

1 工程概况

1.1 塔体结构

待拆除钢筋混凝土结构造粒塔由圆形筒仓、楼梯间和转运站3部分组成。

造粒塔总高83.8 m、直径22.0 m。标高23.5 m以下筒体壁厚为500 mm，标高23.5 m以上筒体壁厚为250 mm。标高9.5、17.5、56.5 m为整体现浇钢筋混凝土平台。标高6.5 ～9.5 m处平台由筒壁及4根0.5 m×0.5 m的钢筋混凝土立柱支撑。

造粒塔东侧凸出一座壁厚为0.2 m的剪力墙结构楼梯间。楼梯间为矩形断面钢筋混凝土直筒结构，楼梯间高91.0 m，占地面积45.36 m2。转运站为砖混结构，高92.5 m。

1.2 周围环境

待拆除造粒塔北边36 m处有一循环水管(循环水管北侧12 m为一办公楼)，南侧42 m为保留的循环水管，西侧围墙距离转运站8 m，东侧为已拆除区域，造粒塔周边环境见图1。

图1 周边环境示意图
Fig.1 Scheme of surroundings

2 控制爆破设计

2.1 爆破总体方案

造粒塔塔体高、直径大，为了确保造粒塔按照设计方向安全顺利倒塌，避免塔体爆而不倒或倒向出现偏差，结合爆区环境、场地条件和工期等因素，加大爆破切口高度、适当提高爆破切口角度和预处理，确定待拆除造粒塔整体向东定向控制爆破拆除方案。

2.2 预处理

(1)拆除造粒塔外部附属设施，包括外部爬梯、门窗等；

(2)楼梯间和电梯间位于造粒塔倒塌中心线位置，爆前拆除楼梯间附属设施、钢结构步梯、电梯间电梯，保留电梯井剪力墙；

(3)拆除塔体内支撑立柱，拆除高度不低于4 m；

(4)为了降低炸药使用量和减少钻孔工作量，对爆破切口范围内筒壁部分进行预拆除。

2.3 爆破切口设计

(1)切口形式。待拆除造粒塔为钢筋混凝土结构，钢筋布置密集，结构整体刚度大，倒塌空间大，因此，采用正梯形爆破切口。同时，为保证定向准确，降低炸药使用量，结合松动爆破和机械施工在倒塌中心线两侧方向上的筒壁开设减荷槽和定向窗。

(2)切口高度。爆破切口高度根据经验公式H=(1.5～3.0)δ确定，考虑待拆除塔体高径比较大，达4.09，且电梯间位于倒塌方向一侧，为确保塔体安全顺利倒塌，最终确定爆高为9.0 m。

(3)切口长度。爆破切口长度L采用下式计算〔1-2〕：

L=(θπd)/360

(1)

式中：θ为爆破切口圆心角角度，(°)；d为塔体切口处外周长，m。

根据工程经验，取θ=220°，计算得L=44.13 m，实取44 m。爆破切口示意图见图2。

图2 爆破切口示意图
Fig.2 Schematic diagram of blasting notch

2.4 爆破参数

根据试爆效果，确定炸药单耗q=1.2 kg/m3。炮孔采用梅花形布置，爆破参数见表1。

表1 爆破参数

Table 1 Blasting parameters

炮孔部位孔距/cm排距/cm孔深/cm单孔装药量/g炮孔数量/个炸药用量/kg筒壁40403511011881306楼梯间202013201680336合计28681642

2.5 爆破网路设计

爆破切口范围共分4个爆区，为确保延时准确，简化爆破网路，采用孔内延时、孔外接力的复式闭合双回路网路设计。孔内采用MS1、MS3、MS7和MS9段毫秒导爆管雷管，孔外均采用MS1段毫秒导爆管雷管连接。在4个爆区段中，楼梯间以MS1段最先起爆(见图2)。

3 安全防护设计

3.1 振动校核与控振措施

3.1.1 爆破振动校核

爆破振动速度采用下式进行校核〔3〕：

(2)

式中：v为爆破允许质点振动速度，cm/s；Q为单段最大起爆药量，kg；R为保护对象至爆破点的距离，m；K、α为与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关系数和衰减指数，取经验值K=75，α=1.6。

本次爆破单段最大起爆药量Q=43.2 kg，爆破中心距离与最近被保护建筑物的距离R=48 m，计算得到爆破振动速度v=0.98 cm/s，在安全允许范围内，不会对周围建构筑物和循环水管造成损坏。

3.1.2 塌落振动校核

构筑物拆除爆破塌落振动速度采用下式校核〔5〕：

(3)

式中：vt为塌落引起的地面振动速度，cm/s；k′为采取挖沟槽，垒筑土墙减振措施时的减振系数,k′=1/4～1/3；R为观测点至冲击地面中心点的距离，m；M为下落构件的质量，t；H为下落构件的重心高度，m；σ为地面介质的破坏强度，一般取10 MPa；g为重力加速度，m/s2；kt、β为塌落振动速度衰减系数和指数，分别取kt=3.37～4.09，β=1.66～1.80，k′=1/3。

造粒塔总质量M约为4 654.5 t，重心高度H取45 m，R取48 m，计算办公楼处产生的塌落振动速度为1.66 cm/s，在GB 6722-2014《爆破安全规程》〔5〕允许范围内。因此，塌落振动不会对周围建筑物和循环水管构成危害。

3.1.3 减振安全技术措施

(1)清理倒塌区域内陆面杂物，沿待拆除造粒塔倒塌方向铺设3道3.0 m厚缓冲垫层。

(2)爆区间毫秒延时起爆，加强了地震波在传播过程中的互相干扰，起到减振的作用。

(3)在造粒塔周边开挖减振沟，阻断触地振动波的传播。

3.2 飞石安全距离校核与防护措施

个别爆破飞石飞散距离由下式计算〔6〕：

S=70q0.58

(4)

式中：S为爆破飞石飞散最大距离，m；q为炸药单耗，kg/m3。

经计算，个别爆破飞石飞散最大距离为77.8 m，爆破飞石距离在安全警戒范围之内。

爆破前应对距离待拆除造粒塔较近建筑物门、窗进行遮挡防护，并在炮孔外部覆盖一层石棉布、两层铁丝网和一层胶皮带，用铁丝固定在爆破切口上，将飞石飞散距离控制在最小范围内。

4 爆破效果

爆破瞬间，造粒塔整体下坐，同时向东倾斜。切口触地后，整体向东定向倒塌。倒塌完成后，塔体顶部以下10 m处出现断裂，塔体下部整体被压扁，呈扁平状，塔体上部由于楼梯间框架抵制作用导致产生两条明显折痕，筒体破碎均匀，部分钢筋裸露。由于开挖了3条减振沟，铺设了缓冲垫层和采取了飞石防护措施，爆破产生的振动和飞石均在安全允许范围内，未对循环水管和办公楼造成损坏。

5 体会

(1)对于高径比大的构筑物爆破拆除，爆破切口高度除按理论计算外，还应充分考虑结构特征，在条件允许下适当提高爆破切口高度，确保顺利倒塌。

(2)对于高径比大的构筑物，在稳定性验算的基础上对切口进行预处理，可减少钻孔工作量和总装药量，能有效控制振动和工期。

(3)钢筋混凝土薄壁剪力墙结构物在保证整体稳定的基础上，进行适当预处理，可降低塔体整体性与刚度，加速其在倒塌触地时的解体程度，降低倒塌触地冲击强度。

(4)倒塌方向铺设缓冲垫层和待拆除塔体周边开挖减振沟能有效降低振动，倒塌方向朝楼梯间方向，对楼梯间的二次破碎起到一定的作用。

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Demolition of 90 m high granulation tower by controlled blasting

GAI Si-hai

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

ABSTRACT：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.

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

文章编号：1006-7051(2016)06-0055-03

收稿日期：2015-11-28

作者简介：盖四海(1975-)，男，工程师，从事爆破工程技术研究及现场施工。E-mail：[e-mail]

中图分类号：TD235.3

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.06.012