摘要：介绍了毫秒微差控制爆破技术在钢制水泥储罐群爆破拆除中的应用，由于储罐群中部混凝土搅拌仓底部为一层框架钢筋混凝土框架结构，两侧水泥储罐群为两层钢筋混凝土框架结构，通过毫秒微差控制爆破技术分为三个区段进行爆破，严格控制爆破顺序. 采用合理的立柱炸高、预拆除、钻孔布置确保了储罐群的准确定向倒塌，预防了爆破振动及爆破飞石的危害，爆破效果良好。毫秒微差控制爆破技术的成功应用，可为同类爆破工程施工提供参考。
关键词：微差控制爆破；框架结构
1 工程概况
因建设需要，杭州水泥厂钢制水泥储罐群需进行爆破拆除，该钢制水泥储罐群位于杭州市余杭区星桥街道佛日坞原杭州水泥厂内，南北两侧均为钢制水泥储罐群，各6个，对称分布，底部均为两层钢筋混凝土框架结构，层高2.8m；中间为混凝土搅拌仓，底部为一层混凝土框架结构，层高5.2m。最大高度为18m，南北总长约26.8m，东西总宽约20.5m，共58根立柱。
2 周边环境
待拆除钢制水泥储罐群南侧距离通信线最近为35米；距离高压线最近处为45米；钢制水泥储罐群周边300m范围内所有民房均已拆迁，周边建筑物及地下管道均已废弃，周边环境详见图1。
3 爆破方案的选择
钢制水泥储罐群下部为钢筋混凝土框架结构，上部分别为钢制水泥储罐群和混凝土搅拌仓，本次爆破方案主要对钢制水泥储罐群下部混凝土框架实施爆破。北面和南面水泥储罐群均为两层框架，中间混凝土搅拌仓为一层框架，层高不一样，通过预处理将混凝土搅拌仓和水泥存储罐群链接构建进行分割，分成三个区段进行爆破，采用毫秒延时雷管控制爆破顺序，逐排倒塌，控制倒塌方向。
钢制水泥储罐群建筑物南面约35米处为通信线及厂区围墙，其他三面比较空旷。为尽保护南侧通信线及围墙，先将中间混凝土搅拌仓炸倒，北面和南面水泥储罐群向北偏西30度方向爆破倾倒。
4 爆破设计
4.1 爆破部位
为使钢制水泥储罐群建筑物充分解体，本次爆破部位为所有立柱将全部实施爆破，爆破部位示意图如图2。
4.2 立柱炸高计算
钢筋混凝土框架结构主要承重立柱的失稳，是整体框架倒塌的关键。用爆破方法将立柱基础以上一定高度范围内的混凝土充分破碎，使之脱离钢筋骨架，并使箍筋拉断、主筋向外膨胀成为曲杆，则孤立的钢筋骨架便不能组成整体抗弯截面；当暴露出一定高度的钢筋骨架顶部承受的荷载，超过其抗压强度极限或达到压杆失稳的临界荷载时，则钢筋必将发生塑性变形，从而导致承重立柱的失稳。
为确保钢筋混凝土框架结构爆破时顺利倒塌，承重立柱的破坏高度常用如下经验公式确定[1]：
H=K（B+Hmin）
式中，B——立柱截面的最大边长（0.5～0.9m）；
K——经验系数，取1.5～2.0；
Hmin——失稳的最小高度，Hmin=30d=30×0.025=0.75m，d＝25mm,
经计算各立柱的爆炸高度为H=1.88～3.3m。
5 爆破参数设计
5.1孔网参数设计
立柱布孔原则上多孔均布，使炮孔各个方向上的最小抵抗线基本相等，并减少单孔药量，以利控制爆破飞石。
对于立柱截面为50×50cm和60×60cm，一般布置单排孔即可；对于立柱截面为80×80cm和90×90cm可布置两排炮孔。
（1）最小抵抗线W
W=（1/2）δ
式中W——最小抵抗经，m;
δ——立柱最小截面，0.6～0.9m。
此处W=（1/2）δ= 0.3～0.45m。
（2）炮孔间距
在四面临空的钢筋混凝土承重立柱的爆破中，一般炮孔邻近系数取m=a/W=1.20～1.25为宜，即a=(1.20～1.25)W。若m值较小时,势必增加炮孔数量及钻爆工作量；若a值较大时，虽可减少炮孔数量，但欲爆相同数量的方量，单孔装药量相应增大，则药包能量相对集中，不利于控制爆破危害。
a=(1.20～1.25)W，取0.35～0.55 cm
（3）炮孔深度L
孔深通常取壁厚的（0.67～0.70）倍，即：
L=（0.67～0.70）δ
式中：δ——立柱的壁厚，m。
根据各立柱截面尺寸炮孔深度L取0.4～0.6m。
（4）单孔装药量计算
单孔装药量Q可按下式计算：
Q=qabδ
式中：Q——单孔装药量；
q——单位体积耗药量，本次爆破取1000g/m3
（5）装药结构
立柱每个炮孔一个药包，每个药包外用保鲜袋包裹，原则上单个药包配单发雷管，重点部位装两发雷管，药包安放至孔底。
（6）起爆方式与延期分段
为保证起爆网路的安全可靠，决定采用孔内高段位毫秒延时导爆管雷管，孔外绑扎低段位毫秒延时导爆管雷管簇联的双闭合复式起爆网路，每层孔内导爆管雷管经簇联后由导爆管和四通连成两个通路闭合网路，然后再经毫秒延时雷管与下一爆区联结，最后从最先起爆的混凝土搅拌仓第一排立柱起爆位置拉出2路导爆管至起爆站，用电容式高能起爆器起爆。
为有效控制坍塌顺序，采用毫秒微差技术进行延时爆破，孔内倒塌方向前排装3段，后排装9段，每个柱子孔外用双发MS-3雷管进行绑扎，柱子间用四通串联。
6 爆破安全校核
本次拆除爆破属城市控制爆破，应考虑的主要危害效应是：爆破振动、塌落振动、爆破飞石、爆破灰尘、空气冲击波和噪音。根据国内外大量工程实测资料及我们多次工程实践经验分析，只要控制得当，这些危害效应就不会对一定范围内人员、建筑和设施造成任何不良影响。
6.1爆破振动验算
爆破振动波可按下式[2]计算
V=K×（Q1/3/R）1.67
式中取K=150；
Q为最大单段药量，本次钢制水泥储罐群爆破取Q=50kg；
R为爆破几何中心至最近保护建筑物之间的距离。
计算得爆破振动速度如下表。
根据《爆破安全规程》[3]13.2.2爆破振动安全允许标准，高压线参照工业及商业建筑物，安全允许标准取4.5cm/s。由计算的爆破振动速度得知，爆破振动符合安全允许标准。
6.2塌落振动验算
根据量纲分析方法，集中质量（冲击或塌落）作用于地面造成的塌落振动速度可用下式[4]确定：
式中，Vt—塌落振动速度，cm/s；Kt—衰减系数，Kt＝3.37；σ—地面介质的破坏强度，MPa，一般取σ＝10MPa；β—衰减指数，β＝1.66；
R—观测点至撞击中心的距离，m；M—下落构件的质量，t（钢制水泥储罐群仓质量取600t）；
H—构件重心高度，m（钢制水泥储罐群重心高度取9m）。
将有关参数代入，得钢制水泥储罐群爆破在不同距离上的塌落振动速度计算结果（见表2）
经计算钢制水泥储罐群塌落振动速度符合高压线振速控制标准4.5cm/s，因此可忽略倒塌振动对周围建筑的影响。
6.3爆破飞石验算
城市控制爆破产生的飞石，其最大无阻挡飞石距离可用下式计算:
Rf＝70q0.51（q为炸药单耗，kg/m3）
当q＝1kg/m3，计算最大飞石距离为70m。
为尽可能的减少爆破飞石的影响，爆破时外部立柱采用多层绿网包裹，在绿网外采用竹排防护，并用多层钢丝进行捆绑，可有效防止飞石的危害效应，个别飞石不超过50m。
6.4爆破空气冲击波验算
由于本次爆破炮孔均用黄泥填塞，且进行覆盖防护，故空气冲击波的影响可以忽略不计。
7 爆后总结
本次爆破拆除分为三个区域微差起爆，在爆破之前，用风镐和气割将连接三个区域的混凝土与钢筋全部切断、打通，以保证爆破后顺利倒塌。爆破及倒塌过程共历时4S，三个区域完全按设计方向倒塌，解体充分，且爆破飞石控制良好，并未对周围建筑物产生明显影响。毫秒微差起爆技术在本次拆除中的成功应用，可为同类工程施工提供参考。
参考文献：
[1] 泮红星. 52 m高喷煤车间定向爆破拆除[J].工程爆破，2019，25（1）：46-50.
[2] 谢承煜，罗周全，贾楠，等.框架结构厂房定向爆破拆除及效果分析[J].爆破，2013，30（2）：122-126.
[3] 国家安全生产监督管理总局，爆破安全规程：GB 6722-2014[S].北京：中国标准出版社，2015.
[4] 李伟，王群，胡军，等.框架结构联体大厦双折叠爆破拆除[J].工程爆破，2016，22（5）：83-86.
论文作者:符小海,张少秋
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/11/7
标签：立柱论文; 储罐论文; 水泥论文; 飞石论文; 雷管论文; 混凝土论文; 药量论文; 《工程管理前沿》2019年18期论文;