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(松遼委察爾森水庫管理局,內(nèi)蒙古 烏蘭浩特市 137400)

拆除爆破在察爾森水庫除險加固中的應(yīng)用

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(松遼委察爾森水庫管理局,內(nèi)蒙古 烏蘭浩特市 137400)

拆除爆破是工程建筑物拆除過程中常用的一種特殊技術(shù)手段,屬于控制爆破的一部分,與常規(guī)爆破有明顯的區(qū)別,需要對其有害效應(yīng),破壞范圍、方向和程度進行嚴格的控制.文中通過對察爾森水庫原溢洪道啟閉機室排架結(jié)構(gòu)拆除爆破設(shè)計、分析和總結(jié),為類似的工程項目施工提供參考的設(shè)計原理、實踐數(shù)據(jù)和施工經(jīng)驗.

拆除爆破;除險加固;質(zhì)點振動速度;察爾森水庫

1 工程概況

2011年察爾森水庫被鑒定為"三類壩",水庫工程存在諸多安全隱患,需要進行加固處理.這次加固設(shè)計維持原工程規(guī)模不變,主要對壤土心墻壩、溢洪道、泄洪洞三部分工程進行維修加固.溢洪道加固工程中需要對原控制段局部拆除后重新建設(shè).溢洪道土建拆除主要包括啟閉機室及排架柱拆除、工作橋及交通橋拆除、閘墩拆除和堰體拆除四部分,其中,啟閉機室和排架屬于高空鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)拆除,拆除建筑物最大高度為28 m,四面臨空,周圍環(huán)境復(fù)雜、附屬設(shè)施較多,工作面狹小,采取爆破拆除受限因素多,施工難度大,屬于察爾森水庫除險加固工程施工難點之一.

2 爆破方案及火工材料選擇

通過對周圍環(huán)境的綜合評價,認真研究建筑物結(jié)構(gòu)形式,經(jīng)過詳細計算,決定在該工程中采用毫秒微差擠壓松動控制定向爆破,起爆裝置方式電力起爆,炸藥選用安全性能較好的乳化炸藥,液壓破碎錘或鑿巖機配合自上而下進行拆除.定向控制爆破拆除,除對爆破設(shè)計要求較高外,還具有科學(xué)、高效的施工技術(shù),對現(xiàn)場作業(yè)人員的安全保障程度較高,有利于施工安全.

3 爆破方案設(shè)計

在進行啟閉機室及排架柱拆除控制爆破設(shè)計時,采用炮孔布置并用非切割爆破.為了便于清渣和創(chuàng)造多個工作面,使其爆破后向下游方向傾倒,鉆爆設(shè)備采用傳統(tǒng)的YT-28手風(fēng)鉆,分別在啟閉機室底板和排架柱上鉆孔,成孔后將柱內(nèi)鋼筋割斷后再進行裝藥,通過分段毫秒雷管讓下游的排架柱先起爆,使整體向下游方向傾倒,完成拆除.

3.1 爆破參數(shù)確定

為保證爆破成功和施工安全,參照《水利水電施工組織設(shè)計手冊》建筑物爆破設(shè)計相關(guān)參數(shù),根據(jù)現(xiàn)場建筑物結(jié)構(gòu)形式、現(xiàn)場狀況及已確定的爆破設(shè)計.由于被拆除物為小截面鋼筋混凝土柱,最小抵抗線取W=1/2B(B為建筑物厚度為0.8 m),炮孔深度L=(0.6～8)B,炮孔間距取a=1.0W(D為鉆孔直徑)炮孔間的排距取 b=0.6-0.9 a.這次爆破排架柱較為單薄,屬多臨空面體,單孔裝藥量按q=KabH計算,經(jīng)計算q=403 g/m3.式中:K--多臨空面單位藥量取350 g/m3;a--為炮孔間距,m;b--炮孔排距,m;H--拆除高度,m.

為保證安全取得良好效果,工程實施前進行了多次爆破實驗,并根據(jù)每次爆破試驗的質(zhì)點振動速度、爆破效果進行分析和爆破參數(shù)調(diào)整后,最終確定這次爆破參數(shù)(見表1).

表1 啟閉機室爆破參數(shù)表

3.2 爆破布孔設(shè)計

為取得良好的爆破效果,在進行爆破布孔前,預(yù)先鑿除爆破區(qū)內(nèi)鋼筋混凝土保護層并切斷鋼筋,鉆孔時排架柱爆破截面為梯形設(shè)計,炮孔從外至內(nèi)按梅花形布置,在爆破時分段進行.鉆孔采取人工手風(fēng)鉆鉆孔,孔徑為42 mm,由于這次爆破設(shè)計孔距較小,根據(jù)爆破特點結(jié)合工程建筑結(jié)構(gòu)特點,選用藥卷直徑為32 mm,采取不偶合裝藥結(jié)構(gòu)形式,不偶合系數(shù)為1.32,可有效降低質(zhì)點振動速度,對原有建筑物起到保護作用.

3.3 裝藥結(jié)構(gòu)形式

考慮安全、爆破效果等綜合因素,這次爆破炸藥選用規(guī)格為:?2 mmX200 mmX150 g的穩(wěn)定性好、安全性能可靠的乳化甘油炸藥,裝藥部位為鉆孔中部,孔口段用炮泥堵塞,堵塞長度20 cm.

3.4 起爆網(wǎng)絡(luò)

裝藥后按照預(yù)先設(shè)定的分段進行起爆網(wǎng)絡(luò)連接和檢查,起爆方式為電子起爆器引爆毫秒導(dǎo)爆管引爆炸藥,網(wǎng)絡(luò)連接充分利用非電毫秒導(dǎo)爆管不同段位的時差.這次設(shè)計空外共分15個段位,每個段位孔內(nèi)延時差為3 ms.空外分段,孔內(nèi)延時的起爆網(wǎng)絡(luò),有效降低單項裝藥量,實現(xiàn)以最小裝藥、最好爆破效果的目的.具體順序:電子起爆器-電導(dǎo)線-前排立柱-后排立柱-啟閉室底板.

3.5 質(zhì)點振動速度測試

為保證建筑物安全,這次爆破在施工現(xiàn)場進行了充分計算、多次爆破試驗以及質(zhì)點振動速度監(jiān)測.《水利水電施工組織設(shè)計手冊》爆破地震安全距離:

式中:v--爆破地震對建筑物(或構(gòu)筑物)及地基產(chǎn)生的指點垂直振動速度,cm/s;Q--炸藥量,齊發(fā)爆破時取總裝藥量,延期爆破時取最大一段裝藥量,取6.53 kg;R--從爆破地點藥量分部幾何中心至觀測點或被保護對象的水平距離,取20 m(爆破中心至大壩帷幕);K--與巖土性質(zhì)、地形和爆破條件有關(guān)的系數(shù),取200;a--爆破地震隨距離衰減系數(shù),取2.0.

鋼筋混凝土參照中堅硬巖石進行爆破系數(shù)取定,通過計算爆破過程中大壩帷幕處質(zhì)點振動速度峰值為V=1.75 cm/s,施工實測質(zhì)點振動速度峰值為0.06 cm/s.爆破設(shè)計和施工實測爆破振動速度,均遠遠小于設(shè)計允許爆破質(zhì)點振動速度值為2～2.5 cm/s,因此不會給大壩帷幕和周圍建筑物帶來安全影響.

4 爆破效果保證措施

4.1 爆破準備工作

為保證爆破棄渣順利拋出,取得良好的爆破效果,鉆孔前采用風(fēng)鎬將混凝土保護層鑿除至排架柱豎向鋼筋全部裸露,人工切斷鋼筋,以避免鋼筋連接影響棄渣拋擲.

4.2 飛石控制措施

由于排架柱截面面積較小,且四面臨空,飛石方向難以控制,根據(jù)工作現(xiàn)場實際情況,為保護下游35 m上方軍用光纜,在排架柱下游方向連網(wǎng)后采用炮被遮擋防護,盡可能控制飛石方向,同時在起爆前嚴格按照規(guī)范和施工爆破方案要求,同時將人員設(shè)備全部撤離至安全地點.

5 結(jié)語

察爾森水庫除險加固溢洪道啟閉機室排架柱控制爆破拆除工程中,通過優(yōu)化爆破設(shè)計,結(jié)合經(jīng)驗和數(shù)據(jù),根據(jù)拆除過程中現(xiàn)場實際情況,合理確定了爆破參數(shù)和起爆順序,保護了相鄰建筑物安全,取得了良好的爆破效果.定向控制爆破拆除方案的成功實施,大大縮短了察爾森水庫除險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,為保證后續(xù)工程有序施工創(chuàng)造了良好條件,可為類似工程拆除提供參考.

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1002-0624(2017)11-0033-02

2017-08-20