李翠林， 秦旭光， 李 超

(山西壶化集团爆破有限公司， 山西壶关 047300)



特殊结构楼房的水压爆破拆除

李翠林， 秦旭光， 李 超

(山西壶化集团爆破有限公司， 山西壶关 047300)

摘要：利用水压控制爆破技术拆除特殊结构楼房。介绍了特殊结构二层楼房(下层浆砌石结构，上层砖砌结构)的水压爆破拆除，通过爆破方案的选择，预拆除范围、爆破参数以及爆破施工工艺的确定，并采取可靠的爆破安全措施，不仅加快了工程进度，节约了施工成本，且达到了理想的爆破拆除效果。

关键词：浆砌石； 砖砌； 楼房； 水压爆破； 爆破拆除

1工程概况

1.1工程简介

该拟拆除楼房位于山西太行山大峡谷八泉峡景区内，隶属山西省壶关县桥上乡后沟村辖区内，毗邻荫(城)林(州)旅游公路，交通便利。该楼房前身为壶关县桥上三级水电站机房，水电站搬迁后闲置。因八泉峡景区新建拦水大坝准备蓄水，必须进行库底清理，且清理(拆除)后残留高度一般不得超过地面0.5m，因此要求在5天内将该楼房拆除。由于该拦水大坝已建设完成，切断了拟拆除楼房与外界的一切通道，只能通过新建大坝泄洪闸门(宽1.8m，高2.0m)进出,施工条件较差。

1.2爆区环境

拟拆除楼房依山而建，三面环山，山体陡峭。北面紧邻山体；南面为新建拦水大坝，距离160m；东南方向86m为新建造的停靠码头(钢铁结构)；西南面为新建大坝蓄水主河流。周围环境如图1所示。

图1　楼房爆破环境示意图Fig.1　Schematic diagram of the blasting environment of the building

1.3结构特征

拟拆楼房为两层预制板楼房，外长12.85m、宽10.3m、高9.5m。上层为砖砌结构，墙厚0.37m，内长12.1m、宽9.6m，高4.3m;下层为浆砌石结构，墙厚0.62m, 内长11.6m、宽9.0m、高5.2m。上下层内空间均无立柱或支撑墙，层与层之间由钢筋混凝土大梁支撑预制板，楼层通道为一内楼梯，楼梯宽1.3m。下层南面有3面窗户， 1.65m×1.80m，窗户底距室内地面3.0m；楼房外侧四周均有挡墙或围岩，高度在5.0m及以上，距离外墙1.5m~1.8m。

拟拆楼房下层为原发电站生产间，部分发电设施还存在。下层平面结构见图2，剖面结构见图3。

图2　平面结构示意图Fig.2　Flat structure diagram

图3　剖面结构示意图Fig.3　Sectional structure diagram

2爆破方案的选择

根据拟爆楼房的结构特点，可供选择的方案有4种〔1〕：静态破碎、钻孔爆破、人工(机械)拆除和水压爆破，其优缺点如表1所示。

表1　拆除方法对比

通过表1的比较可以看出，采用水压爆破的方法拆除该楼房是最佳方案。故决定对下层进行注水实施水压爆破，注水深度3.0m，将药包置于水中适当位置， 利用水的不可压缩性将炸药爆炸时产生的动压力传递到建筑物墙壁上，使建筑物墙壁均匀受力而充分破碎〔2-3〕，上层结构在无下部支撑作用下塌落解体，达到拆除目的。

3爆破方案设计

3.1预拆除及防水堵漏处理

为确保炸药在水中爆炸产生的能量能通过水的传能作用、缓冲作用和“水楔”作用作用于介质(墙壁)，使周围介质(墙壁)破坏、倒塌〔2〕，须进行预拆除施工：预拆除主要为楼梯拆除和水轮机拆除。人工用风镐将楼梯破碎脱离钢筋，用氧气将钢筋切割拆除；将水轮机全部用氧气切割至地平面，并将水轮机通向水池、地下排水通道管口全部氧气焊牢。

将地面水池、电缆沟砌筑砖石并以水泥砂浆抹面进行封堵，对墙壁一些裂缝孔隙用水玻璃加水泥等快干防水材料进行快速封堵，保证下层空间注水后不出现漏水。

3.2爆破参数设计

3.2.1装药量计算

根据结构物的特点，可蓄水深度为3.0m。通过对下层墙壁的抗压强度计算，该石砌墙强度等级近似于C23混凝土强度，并参阅相关资料和类似工程经验得：石砌墙壁的抗压强度为250kg/cm2，其静抗拉强度为19kg/cm2。

根据楼房的结构和形状特点，选用如下公式〔1〕：

Q=(KpKdRLb / 811.4K1Ω c)1.5873δ1.5873R1.4127

(1)

式中：Q为装药量，kg；Kp为破坏程度系数，Kp=42(完全破坏)； Kd为石砌墙动力强度提高系数，Kd=1.4； RL为石砌墙静抗拉强度，RL=19kg/cm2；b 为截面宽度，取b =120cm; K1为弯矩系数，K1=0.07; Ω为频率系数，Ω=12.18；c为石砌墙纵波速度，c=3420m/s；δ为楼房下层墙壁厚，δ=62cm;R为楼房宽的一半，R=4.5m。

计算得Q=61.5kg。该药量是针对TNT炸药而言，折算成乳化炸药为：Q=61.5×1.15=70.73kg。

3.2.2药包加工和防水

水压爆破宜选用密度大、耐水性好的炸药。本工程采用乳化炸药、非电塑料导爆管(高强度)网路。

加工药包、使其防水，将乳化炸药装入高密度PVC塑料管内，塑料管两端用PVC堵头螺旋拧紧，雷管角线引出处缝隙用502胶封严。

3.2.3药包布置和药包形状

根据注水空间大小和结构物不太坚固、形状简单等特点，决定采用单层分散群药包的布置方法。

国内水压控制爆破的实践表明，在非球状结构物中进行水压爆破，使用集中药包爆破时，由于被爆体受压不均匀，爆破效果差。而使用柱状药包爆破时有炸药爆炸能量利用率高，破坏范围大，破碎块度均匀，以及爆破时飞石距离小等优点〔1〕，本次爆破决定使用柱状药包，药柱长度0.5m。

3.2.4药包入水深度h

水压爆破是靠水中冲击波破坏墙壁的，没有浸到水的部位是受不到水中冲击波的作用的〔2〕。所以，药包一般放在水面以下相当于水深的2/3处。通常药包的入水深度采用下式计算：

h=(0.6~0.7)H

(2)

式中：H为注水深度,m；取h=2.0m，即距结构物底板0.5m。

3.2.5药包间距a

a=(1.0~1.5)RW

或a≤(1.3~1.4)RW

(3)

式中：a为药包间距，取a=2.0m~2.5m；RW为药包中心至墙壁的最短距离，m。

3.2.6药包布置

按照等距原则，先后在4个角和结构物宽向(宽向墙支撑3根大梁)布置药包，药包与内壁面2.0m，药包间距2.5m；长向药包间距2.53m，药包距内壁面2.0m。共布置10个药包，如图4所示。

图4　药包平面布置示意图Fig.4　Cartridge layout diagram

药量分配为：4个角上的每个药包重10kg，其他6个药包各重6kg。实际用药量76kg。乳化炸药10kg药柱直径150mm，6kg药柱直径115mm，药柱长度0.5m。

4起爆网路

为确保药包和雷管入水深度大，时间长，必须做好抗拉、抗水、抗冲击能力防护。将乳化炸药装入直径150mm和115mm的高强度PVC管内，塑料管两端用PVC堵头螺旋拧紧，雷管脚线引出处缝隙用502胶封严。雷管使用高强度导爆管雷管。

为确保起爆网路的安全可靠，采用非电高强度导爆管复式起爆网路。每个药包安放两发MS1雷管，串联连接采用MS1导爆管雷管，电雷管击发起爆，10个药包同时起爆。起爆网路如图5所示。

图5　起爆网路示意图Fig.5　Initiation network diagram

5安全校核

5.1爆破振动安全计算〔2〕

根据爆区环境，受爆破振动影响的是爆体南面的新建拦水大坝，对其爆破振动影响采用萨道夫斯基公式进行计算：

(4)

式中：v为质点峰值振动速度，cm/s；Q为一次起爆药量，76kg；R为保护目标至爆点距离，160m；K为与地质条件有关的系数，取150；α为地震波衰减系数，取1.5。

经计算，v=0.65cm/s，小于《爆破安全规程》(GB6722—2014)规定允许的7cm/s〔4〕，因此楼房水压爆破时炸药爆炸产生的振动不会对南面160m的新建拦水大坝造成危害。

5.2爆破飞石

爆破飞石的飞散距离是划定爆破安全警戒范围和确定防护等级的主要依据。本工程爆破飞石防护对象以东南方向86m的新建停靠码头为主。由于保护对象(停靠码头)体积大，价值高，采用两种方法计算个别飞石飞散距离：

(1)根据飞石速度计算：

Lf=v2/2g

(5)

式中：Lf为个别飞石飞散距离，m;v为飞石速度，v=10m/s~30m/s;g为重力加速度，g=9.8m/s2。经计算Lf=5m~46m。

(2)根据中科院工程力学统计资料表明，在无覆盖条件下，个别飞石飞散距离与单位用药量之间的关系计算：

Lf=70q0.58

(6)

式中：Lf为无覆盖条件下拆除爆破个别飞石的飞散距离，m;q为拆除爆破单位用药量，本工程q=0.25kg/m3。经计算Lf=32m。

可见爆破时个别飞石不会对爆体东南方向86m的停靠码头造成危害。

6爆破效果

对该楼房进行的水压控制爆破拆除，取得了非常理想的爆破效果。起爆后，楼房按设计要求塌落，岩块破碎均匀，达到了预期效果(图6)。起爆时，出现部分飞石，最远距离28m。大坝坝顶现场测得的振动速度为0.42cm/s。爆破飞石和爆破振动等危害效应未对周围建筑物及设施造成破坏。

图6　水压爆破效果Fig.6　The effect diagram of water pressure blasting

7结 语

通过采用水压爆破拆除方法，实现了施工简单，进度快，费用低及理想的爆破效果，可为类似建(构)筑物拆除工程提供参考。

参考文献(References)：

〔1〕汪旭光，于亚伦. 拆除爆破理论与工程实例[M]. 北京：人民交通出版社,2008：295.

WANG Xu-guang, YU Ya-lun.The theory and engineering case of demolition blasting[M]. Beijing:People′s Traffic Press，2008：295.

〔2〕 汪旭光，郑炳旭，张正忠，等. 爆破手册[M]. 北京：冶金工业出版社,2010:730-770.

WANG Xu-guang,ZHENG Bing-xu,ZHANG Zheng-zhong， et al. Blasting manual[M]. Beijing:Metallurgical Industry Press， 2010:730-770.

〔3〕 谢俊杰，龙源，吴腾芳，等. 水压爆破在特殊结构构筑物拆除中的应用技术[J]. 工程爆破，2005，11(4)：50-53.

XIE Jun-jie,LONG Yuan,WU Teng-fang， et al. The water pressure blasting application technology in the demolition of building with special structure[J]. Engineering blasting， 2005,11(4):50-53.

〔4〕 GB 6722-2014爆破安全规程[S]. 北京：中国标准出版社，2014.

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

Water pressure blasting demolition of the building with special structure

LI Cui-lin，QIN Xu-guang，LI Chao

(Shanxi Huhua Group Blasting Co., Ltd., Huguan 047300, Shanxi, China)

ABSTRACT：The water pressure control blasting demolition of two-storey building with special structure was introduced. The building had two layers with the lower masonry structure and the upper brick structure. By selecting outstanding blasting scheme, preliminary demolition scope, blasting parameters, blasting construction technology and reliable safety measures, the construction schedule was sped up, cost was saved and the ideal demolition blasting effect was achieved.

KEY WORDS:Slurry masonry; Bricking; Building; Water pressure blasting; Blasting demolition

中图分类号：TD 235； TU746.5

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.01.019

作者简介：李翠林(1974-)，男，高级工程师。 E-mail: licuilin502249195@163.com

收稿日期：2015-05-20

文章编号：1006-7051(2016)01-0086-04