拆除爆破在察尔森水库除险加固中的应用

巩维屏

(松辽委察尔森水库管理局,内蒙古 乌兰浩特市 137400)

拆除爆破在察尔森水库除险加固中的应用

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拆除爆破是工程建筑物拆除过程中常用的一种特殊技术手段,属于控制爆破的一部分,与常规爆破有明显的区别,需要对其有害效应,破坏范围、方向和程度进行严格的控制.文中通过对察尔森水库原溢洪道启闭机室排架结构拆除爆破设计、分析和总结,为类似的工程项目施工提供参考的设计原理、实践数据和施工经验.

拆除爆破;除险加固;质点振动速度;察尔森水库

1 工程概况

2011年察尔森水库被鉴定为"三类坝",水库工程存在诸多安全隐患,需要进行加固处理.这次加固设计维持原工程规模不变,主要对壤土心墙坝、溢洪道、泄洪洞三部分工程进行维修加固.溢洪道加固工程中需要对原控制段局部拆除后重新建设.溢洪道土建拆除主要包括启闭机室及排架柱拆除、工作桥及交通桥拆除、闸墩拆除和堰体拆除四部分,其中,启闭机室和排架属于高空钢筋混凝土结构拆除,拆除建筑物最大高度为28 m,四面临空,周围环境复杂、附属设施较多,工作面狭小,采取爆破拆除受限因素多,施工难度大,属于察尔森水库除险加固工程施工难点之一.

2 爆破方案及火工材料选择

通过对周围环境的综合评价,认真研究建筑物结构形式,经过详细计算,决定在该工程中采用毫秒微差挤压松动控制定向爆破,起爆装置方式电力起爆,炸药选用安全性能较好的乳化炸药,液压破碎锤或凿岩机配合自上而下进行拆除.定向控制爆破拆除,除对爆破设计要求较高外,还具有科学、高效的施工技术,对现场作业人员的安全保障程度较高,有利于施工安全.

3 爆破方案设计

在进行启闭机室及排架柱拆除控制爆破设计时,采用炮孔布置并用非切割爆破.为了便于清渣和创造多个工作面,使其爆破后向下游方向倾倒,钻爆设备采用传统的YT-28手风钻,分别在启闭机室底板和排架柱上钻孔,成孔后将柱内钢筋割断后再进行装药,通过分段毫秒雷管让下游的排架柱先起爆,使整体向下游方向倾倒,完成拆除.

3.1 爆破参数确定

为保证爆破成功和施工安全,参照《水利水电施工组织设计手册》建筑物爆破设计相关参数,根据现场建筑物结构形式、现场状况及已确定的爆破设计.由于被拆除物为小截面钢筋混凝土柱,最小抵抗线取W=1/2B(B为建筑物厚度为0.8 m),炮孔深度L=(0.6～8)B,炮孔间距取a=1.0W(D为钻孔直径)炮孔间的排距取 b=0.6-0.9 a.这次爆破排架柱较为单薄,属多临空面体,单孔装药量按q=KabH计算,经计算q=403 g/m3.式中:K--多临空面单位药量取350 g/m3;a--为炮孔间距,m;b--炮孔排距,m;H--拆除高度,m.

为保证安全取得良好效果,工程实施前进行了多次爆破实验,并根据每次爆破试验的质点振动速度、爆破效果进行分析和爆破参数调整后,最终确定这次爆破参数(见表1).

表1 启闭机室爆破参数表

3.2 爆破布孔设计

为取得良好的爆破效果,在进行爆破布孔前,预先凿除爆破区内钢筋混凝土保护层并切断钢筋,钻孔时排架柱爆破截面为梯形设计,炮孔从外至内按梅花形布置,在爆破时分段进行.钻孔采取人工手风钻钻孔,孔径为42 mm,由于这次爆破设计孔距较小,根据爆破特点结合工程建筑结构特点,选用药卷直径为32 mm,采取不偶合装药结构形式,不偶合系数为1.32,可有效降低质点振动速度,对原有建筑物起到保护作用.

3.3 装药结构形式

考虑安全、爆破效果等综合因素,这次爆破炸药选用规格为:ϕ2 mmX200 mmX150 g的稳定性好、安全性能可靠的乳化甘油炸药,装药部位为钻孔中部,孔口段用炮泥堵塞,堵塞长度20 cm.

3.4 起爆网络

装药后按照预先设定的分段进行起爆网络连接和检查,起爆方式为电子起爆器引爆毫秒导爆管引爆炸药,网络连接充分利用非电毫秒导爆管不同段位的时差.这次设计空外共分15个段位,每个段位孔内延时差为3 ms.空外分段,孔内延时的起爆网络,有效降低单项装药量,实现以最小装药、最好爆破效果的目的.具体顺序:电子起爆器-电导线-前排立柱-后排立柱-启闭室底板.

3.5 质点振动速度测试

为保证建筑物安全,这次爆破在施工现场进行了充分计算、多次爆破试验以及质点振动速度监测.《水利水电施工组织设计手册》爆破地震安全距离:

式中:v--爆破地震对建筑物(或构筑物)及地基产生的指点垂直振动速度,cm/s;Q--炸药量,齐发爆破时取总装药量,延期爆破时取最大一段装药量,取6.53 kg;R--从爆破地点药量分部几何中心至观测点或被保护对象的水平距离,取20 m(爆破中心至大坝帷幕);K--与岩土性质、地形和爆破条件有关的系数,取200;a--爆破地震随距离衰减系数,取2.0.

钢筋混凝土参照中坚硬岩石进行爆破系数取定,通过计算爆破过程中大坝帷幕处质点振动速度峰值为V=1.75 cm/s,施工实测质点振动速度峰值为0.06 cm/s.爆破设计和施工实测爆破振动速度,均远远小于设计允许爆破质点振动速度值为2～2.5 cm/s,因此不会给大坝帷幕和周围建筑物带来安全影响.

4 爆破效果保证措施

4.1 爆破准备工作

为保证爆破弃渣顺利抛出,取得良好的爆破效果,钻孔前采用风镐将混凝土保护层凿除至排架柱竖向钢筋全部裸露,人工切断钢筋,以避免钢筋连接影响弃渣抛掷.

4.2 飞石控制措施

由于排架柱截面面积较小,且四面临空,飞石方向难以控制,根据工作现场实际情况,为保护下游35 m上方军用光缆,在排架柱下游方向连网后采用炮被遮挡防护,尽可能控制飞石方向,同时在起爆前严格按照规范和施工爆破方案要求,同时将人员设备全部撤离至安全地点.

5 结语

察尔森水库除险加固溢洪道启闭机室排架柱控制爆破拆除工程中,通过优化爆破设计,结合经验和数据,根据拆除过程中现场实际情况,合理确定了爆破参数和起爆顺序,保护了相邻建筑物安全,取得了良好的爆破效果.定向控制爆破拆除方案的成功实施,大大缩短了察尔森水库除险加固工程的拆除工期,降低了施工成本,有效提高了施工效率,为保证后续工程有序施工创造了良好条件,可为类似工程拆除提供参考.

TV542 < class="emphasis_bold">[文献标识码]B

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1002-0624(2017)11-0033-02

2017-08-20