控制拆除爆破技术

一．拆除控制爆破的技术特点

拆除爆破通常是一种严格的控制爆破。拆除爆破技术也称为城市控制爆破技术。拆除爆破是一个涉及面很广的爆破技术。与其他爆破技术比较，拆除控制爆破的特点有：

（一）拆除爆破周围环境一般比较复杂、对安全要求较高

拆除爆破对象大部分位于城区、厂区或居民区，拆除建筑物附近一般均有民居、建筑物、构筑物，在被拆建（构）筑物的附近往往布有水、电、燃气、通讯电缆等架空或地下线、缆、管道和变压器、接线箱等重要设备，甚至有精密仪器及贵重设备等。随着环保意识的加强，在一些地方被拆除物附近的树木也成了保护的对象。爆破时不能破坏或损伤周围的建筑物，更不容许出现人身安全事故。有的爆破体在厂房、楼房内部，有的爆破体位于不能停工的机器旁边，有的爆破体位于交通要道附近或人口密集的居民区内，因此控制爆破对安全要求很高。

（二）爆破对象和材质多种多样、结构复杂

拆除的建（构）筑物种类繁多，结构复杂，有各种基础，包括厂房内的机器基础、高压线塔基础、建筑物的地基、柱基、烟囱基座等；各种墙体（包括梁），如建筑物的边墙、地梁、水闸堤坡、水池、翼墙、水槽边帮、工业容器等；地坪和混凝土道路路面；各类楼房和厂房；孤块；烟囱水塔类瘦高型建筑物；地下室、人防工事等其他特殊构筑物；在市政建设中，一些建（构）筑物在基础施工中出现的混凝土桩头、大厦深基坑采用的钢筋混凝土支撑体系中的支撑和围檩也多采用爆破拆除；拆除建筑物的结构有框架结构，也有砖混结构或砖结构。其建筑材料五花八门，从爆破对象的材质来看，拆除爆破破碎对象有各种强度的混凝土、钢筋混凝土、浆砌片石、各种岩石、三合土及砖砌体。控制爆破的对象形状大都不规则。大小差异也很大，有不足1立方米的混凝土块，也有重达数千吨的楼房。

（三）拆除工期紧

建筑物的拆除，往往与企业和居民的搬迁及改建工程的进度有关，一般要求限期完成，时间要求很紧。有一些工程能抢出一天工期就能有很大的经济效益。

（四）拆除规模虽有大有小，但对周围的影响却都存在

城市建筑物的拆除爆破常常牵涉到、交通、环卫、居民等各个部门，或多或少均有扰民问题，扰民问题比较麻烦。一次性爆破拆除上万平方米建筑物的工程已不在少数，爆破成败的意义已超出了工程本身的内容。而一个小基础的爆破，由于环境的要求，也有可能要动用相当的警戒力量。

（五）技术比较复杂

拆除爆破一般药包多，建筑物拆除爆破所用雷管数量几百、上千是经常的，在一些工程中所用雷管已达一万多个，保证这么多的雷管按一定要求顺序完全准爆是保证拆除爆破成功的重要因素，因此拆除爆破的起爆技术比较复杂。

（六）拆除爆破特别重视防护技术

除对爆破部位进行防护以控制飞石的逸出外，对爆破体周围的一些重要建筑物和设施，也要采取一定的防护措施，防护费用在工程费用中占较大比例。

二、拆除爆破的要求

拆除爆破是一种严格的控制爆破，既要求控制爆破效果，又要求控制爆破效应，即控制爆炸能量释放过程和介质的破碎过程。也就是说，拆除爆破要做到：

1、严格控制爆破的破碎程度，要求被拆除物充分破碎以利装运。

2、严格控制建筑物爆后的倒塌方向和爆渣堆积范围和高度。

3、严格控制爆破的危害作用，包括飞石、振动波、空气冲击波、噪声、漫水、烟尘等。

4、严格控制爆破的破坏范围，使该拆的落地，不该拆的保留完好，尤其是对整栋建筑物拆一部分保留一部分的爆破拆除工程，该要求往往是评价工程成败的关键。

三、拆除爆破对安全的要求

由于爆破环境复杂，因此拆除爆破对安全的要求很高，通常要在以下几方面对爆破进行控制：

1、控制爆破时碎块的飞散距离，要求在一定范围内或在某一方向不能有飞石。有时要求整个爆破体不能有一块飞石。

2、控制爆破振动强度，确保周围建筑物或一些机械、仪器的安全。特别是要控制一些年久失修，很不耐振的民房处的振动强度，减少不必要的损失和避免发生纠纷。

3、控制爆破时冲击波的强度，尤其在厂房内或建筑物旁的爆破，要防止爆破时产生的空气冲击波对门、窗等结构的破坏及损坏玻璃。

4、控制爆破破坏范围的大小。当需要在某一部位上破坏一部分而又要确保留下部分的完整时，要保证爆破破坏在一定范围内。

5、控制爆破噪音的大小。在居民区爆破，爆破噪音会引起居民的恐慌，甚至对一些病人产生不良的后果，这时要加强对噪音的控制。

四、拆除爆破的设计原则

从控制爆破的意义上讲，拆除爆破的设计一般建立在对单个药包能量和总体爆破规模的控制上。其设计依据的主要原理有以下几个方面。

1、最小抵抗线原理

最小抵抗线方向介质阻力最小，爆轰波运行路程最短、能量损失最小。爆破时介质首先突起和抛掷的主导方向是最小抵抗线方向。

2、分散装药原理

也叫微分原理。分开炸药能量释放时间，控制一次起爆的最大药量，减少爆破危害和破坏范围，即多打眼，少装药。因此，拆除爆破的药包数量大都很多。

3、药量适量的等能原理

每个炮孔所装的药，在其爆炸时所释放的能量，与破碎该孔周围介质所需的最低能量相等，无多余能量造成爆破危害。根据该原理选择合理单耗、孔网参数、炸药品种、装药结构和起爆方式。

4、失稳原理

认真分析建筑物的受力状态、荷载分布和实际承载能力，破坏承重结构的关键部位，破坏结构的刚度，使建筑物失去稳定性，在自重作用下倒塌。

5、缓冲原理

选择适宜的炸药品种和合理的装药结构，降低爆轰波峰值压力对介质的冲击作用和延长炮孔内压力的作用时间，使爆破能量得到合理的分配和利用。

6、防护原理

    采取有效的防护措施，防止不可预见的危害。

五、拆除爆破设计参数的选取原理

从控制爆破的特点可以看出，要提出适合于各种构筑物的控制爆破设计方法是不现实的，应根据具体条件决定具体设计方案。使用小孔径钻孔的控制爆破设计与浅孔爆破类似，爆破设计参数包括：最小抵抗线W，孔径a，排距b，单位耗药量q及装药量Q等；同时对爆破振动强度的大小要估算和控制。控制爆破设计参数的选取原则及选取方法如下：

（一）最小抵抗线W的选取

最小抵抗线W是控制爆破的一个主要参数，要根据爆破体的几何形状和尺寸，钻孔直径，需要的破碎块度大小等因素来决定。

最小抵抗线不宜太小，过小的抵抗线装药量很难控制，而且容易因钻孔误差引起碎块飞散过远。实践经验表明，对直径d=30—45mm的钻孔，最小抵抗线值不应小于15cm，例如，厚度为B、两面临空的梁，最小抵抗线为厚度的一半，既W=（1/2）B，因此当B小于30cm时，使用控制爆破破碎就不易控制飞石，应考虑用别的施工方法破碎，或者两面（或一面）填土，增加抵抗线和控制飞石。

控制爆破的规模、装药量，也要求最小抵抗线不能过大。因为抵抗线越大，装药量就越多，而钻孔的装药长度在控制爆破中是有的。经验表明，用于破碎的控制爆破的抵抗线值取0.4—0.7m较为理想，最大不宜超过1m。混凝土、钢筋混凝土的构筑物要取小一些；三合土、浆砌片石等可以选取大一些的值。在切割控制爆破中，如果只要求爆出一条裂缝，这时切缝处的最小抵抗线值（横向）越大越好，类似于预裂爆破，使切割爆破可视为在半无限体介质中的爆破。

（二）孔距a和排距b的选取

孔距a 与最小抵抗线W成正比，比值用密集系数m表示，即m=a/W。

在破碎控制爆破中，m值要大于1。如在混凝土构筑物中，m=1.0—1.3；浆砌片石中m=1.0—1.5；砖砌构筑物中m=1.2—2.0。

在切割控制爆破中，如果要求顺切割缝把爆破物切开推出，要取m＜1，即孔距要小于最小抵抗线。

排距b的选取应视爆破方法而异，多排齐发爆破的排距b要略小于孔距a，多排微差爆破的排距b可选用最小抵抗线W的值。

（三）孔深l的选取

炮孔深度l也是影响控制爆破的一个重要参数，在选取时要注意以下几点：

1、孔深与爆破件的厚度H有一定关系。当爆破件底部有临空面时，l取（0.55—0.65）H；无临空面时，l取（0.75—0.8）H。孔底留下的厚度要等于或略小于侧向抵抗线，这样既能保证下部的破碎，又能防止爆破时从孔底向下冲开而使周边地不到破碎。

2、孔深要比最小抵抗线大，并要保证炮孔堵塞长度不小于最小抵抗线。

3、任何时候孔深也不能小于20cm，否则会产生冲炮。

4、从钻孔和装药的角度看，孔深不要大于2m。也就是说，控制爆破的孔深在0.2—2m之间。

（四）单孔装药量Q的计算

在破碎控制爆破中，单孔装药量Q由下式计算：

Q=qV  （g）

式中V—该孔所承担的爆破体体积（m3）；

q—单位耗药量（g/m3）；

q值与爆破体的材质、临空面数及周围的安全要求有关，可按经验值选取，所用炸药为2号岩石硝铵炸药，临空面为向上和旁侧各一个。表中数值随临空面个数相应地增加或减少，大致每增加或减少一个临空面，药量要减少或增加产品品种15—20%。

V的计算应视具体情况，如果类似于深孔台阶爆破，那么V=W×a×l。如果是厚度为B、高度为H的梁，这时一般W=（1/2）B，l=（0.75—0.85）H，但该孔承担的爆破体体积要用下式计算：

V=B×a×H 

显然，与前一计算方法所得相差很远。在实际工程中要特别注意这一点。

控制爆破单位耗药量q值

Q=kaH 

式中：k为装药系数；

      H为切割厚度，对钢筋混凝土，为了获得较大的缝隙，k值要加大1倍左右。

切割爆破装药系数k值

为了保证爆破块度均匀，防止药量集中引起碎块飞散过远，当孔深比最小抵抗线大得多时，要用分层装药结构。

分层装药的药包数n可以用下式计算：

n=l/a  (取整数)

当钻孔各部位的抵抗线大小相等或相差很小时，每个分层药包的装药量按单孔总药量与分层数的比值计算。当各部位抵抗线值相差较大，或者各部位的材质不同时，分层药包的药量按该药包承担的爆破体体积与该部位材质的q值的乘积计算。

分层药包在钻孔中的位置应遵循下列原则：

1、最上层药包与孔口的距离要略大于最小抵抗线值。

2、药包所处的位置要避开薄弱面，如混凝土结合面以及抵抗线过小的部位。

3、当爆破体底部及四周无临空面时，底药包的重量可以增加20%左右，以克服底部的夹制作用，保证底部的破碎效果。

4、要注意各层药包所处位置的临空面的情况，并据次增减药量。尤其是上层药包，很多情况下它的临空面条件较好，必须要注意减少装药量，否则容易产生过远的飞石。

5、计算各层装药量时还要注意起爆方式，如果各层药包用导爆索串联同时起爆，那么计算药量时要减去导爆索的药量，一般每米导爆索折合硝铵炸药约2g。

（六）爆破振动强度的核算

    在爆破振动是主要的控制对象时，可以按下式计算爆破时质点振动速度的大小，即：

    V=K（Q1/3/R）α

式中：V—介质质点振动速度（cm/s）；

      Q—一次起爆的炸药量（kg）；

      R—爆源中心到计算速度地点的距离（m）；

      K—介质振动系数，与地质条件有关，主要取决于爆破地震波传播途径中的介质性质，土壤中K=200，岩石中K=30—70。

      α—爆破振动衰减指数，与距离远近有关，近距离时α=2，远距离时α=1，一般情况α=1.5。

    在重要的控制爆破工程中，K值和α值应通过科研仪器现场观测加以确定。    

爆破振动安全允许标准

    Q=R2（V/K）3/α

在控制爆破时要严格控制一次起爆的药量，如果设计中超过次药量，就要用毫秒爆破技术或缩小一次爆破的范围来减少一次起爆的总药量。

    实例

攀钢新三号高炉（二）期土石方工程24000m3混凝土挡墙拆除爆破

攀钢新三号高炉（二）期土石方工程24000m3混凝土挡墙位于攀钢四号高炉1号公路前，沿途均靠近四号高炉及相关设施，挡墙厚3.3m,距最近建筑物只有25m。

一、爆破工艺流程

场地布置        测量放线、爆破孔位的确定       钻孔       装药        连线、周边建筑物、爆破点的覆盖              

派专人警戒、爆破          核查确认后解除警戒         调整爆破参数

二、爆破参数研究

（一）单位炸药消耗量确定

挡墙拆除采用Φ32乳化炸药，便于炸药计量、装药捆绑、防水等因素。三号高炉场平（二）旧挡墙砼标号为C15—C20，采用爆破进行混凝土挡墙拆除时，乳化炸药单耗经过多次试验应控制在q=180-250 g/m3

（二）炮眼直径（d）确定

根据特种公司现有的设备，采用以下几种方法相结合：

1、7655型钻机人工打眼：炮孔直经d=40mm

2、BOOMERH104凿岩台车打眼：炮孔直经d=40 mm

3、阿特拉斯D7潜孔钻打眼：炮孔直经d=76 mm和 mm。

（三）炮眼方向的确定

1、7655型钻机凿岩时，由于是人工作业，高度要求有，水平打眼不能超过5排；竖向打眼不受，但炮孔不能过深。

2、采取BOOMERH104凿岩台车打眼时，水平打眼便于发挥设备效率。

3、阿特拉斯D7整体式潜孔钻打孔时，由于对堵塞质量要求较高，砼挡墙厚度只有3.3m，水平打眼达不到最小抵抗线和堵塞长度的要求，只采用了竖向打眼。

（四）炮孔布置

采用7655型钻机、BOOMER H104凿岩台车打孔时，炮孔按梅花型布置；采用ROC D7整体式潜孔钻打孔时，炮孔按折线型布置。

（五）最小抵抗线的确定

考虑到最小抵抗线过小，容易因钻孔误差引起碎块飞散过远，最小抵抗线过大，单孔装药量就越多，容易产生飞石。

1、当采用人工清碴时，破碎块度不宜过大，经多次试验研究后确定最小抵抗线为：W取35—50cm。

2、当采用机械清碴时，根据相关爆破资料选择最佳参数，综合多次试验数据确定最小抵抗线W=（10—15）d。

d—炮孔直径mm，W—最小抵抗线mm

可根据装车要求条件，适当调整最小抵抗线的参数。在后来的爆破实践中证明此公式都较为成熟达到了预期效果。（见最小抵抗线示意图）

（六）炮眼间距a和排距b确定

1、炮眼间距a

    炮眼间距a与最小抵抗线W成正比变化。根据对破碎的块度的要求和爆破的材质强度，取a=（1.0—1.3）w

当混凝土强度大时（C25），取最小值；

当混凝土强度小时（C10），取最大值。

2、炮眼排距b

多排炮眼一次起爆时，根据介质情况和对破碎块度的要求，取：b=(0.6—0.9)a

a—炮孔间距mm，b—炮孔排距mm

多排炮孔逐排起爆时,考虑前排爆堆的影响,宜取b=(0.8—1) 

当混凝土破碎块度要求在φ500mm时取大值；

当混凝土破碎块度要求在φ200mm时取最小值。

（七）炮孔深度l确定

1、水平炮眼时：

由于拆除混凝土挡墙位于攀钢4#高炉前，距构筑物最近距离只有25m。因此爆破时只允许破碎，不允许有任何飞溅碎块产生。确定水平炮孔深度时必须确保爆破后能量释放背离4#高炉一侧（冲击波与之相反），因此留1/3的挡墙厚度来抵抗爆破能量向4#高炉一侧释放。在试验过程中，发现当采用炮孔深度（1/2）B时爆破效果差，飞溅碎块少；当采用炮孔深度（3/4）B时爆破效果好，但爆破能量向4#高炉释放；当采用炮孔深度（2/3）B时既能爆破效果好，又能有效控制飞溅碎块。因此，按l=（2/3）B进行爆破时完全可以控制较好的爆破效果。采用7655型钻机和BOOMERH104凿岩台车水平打眼时，按砼挡墙厚度的2/3，即l=（2/3）B ，B为挡墙厚度

2、竖向炮眼时：

采用阿特拉斯D7打眼时，炮孔深度l要求在2.5m以上。

采用7655人工打眼时，炮孔深度要求在2m左右。

（八）装药结构的确定

为了保证爆破块度均匀，防止药量集中，引起碎块飞散过远，采用分段装药结构，间隔介质根据炮孔直经不同区别对待。

分段装药结构的药包数n=l/a

N—药包个数

l—炮眼深度

a—炮孔间距

1、水平炮眼

l水平=(2/3)B=2/3×3.3=2.2m

a=0.5m,    n水平=2.2/0.5=4.4     取n=4

药包药量分配比例:

Q上=0.15Q     Q中上=0.25Q     Q中下=0.25Q     Q下(底)= 0.35Q 

Q—单个炮孔总装药量

由于水平炮孔都是采用小直径炮孔d=40mm,因此药包之间采用空气间隔装药。

2、竖向炮眼

（1）、d=40mm小直径炮孔

炮眼深度按2m设计，但实施凿岩台车时，打成的孔深只有1.8—1.9m

n竖向=1.8/0.5=3.6

由于竖向炮孔堵塞深度比水平炮眼的堵塞深度要求深、覆盖要求高。因此，竖向药包个数n取3个,便于装药控制. 

Q上=0.25Q   Q中=0.35Q   Q下(底)= 0.4Q

（2）、d=67或mm炮孔

大直径炮孔爆破时，堵塞长度不小于20倍炮孔直径，因此药包个数取n=2，Q上=0.4Q    Q下(底)= 0.6Q

3、分层装药方法

（1）、d= 40mm炮孔的确定

对于Φ40mm的炮孔，进行拆除爆破装药时，由于装药时需要用竹片将药包固定，才能达到炸药均匀分布的目的，因此采用空气间隔装药，药包与药包之间不回填堵塞材料

（2）、76或mm的炮孔

用阿特拉斯 D7钻孔作业进行拆除爆破时，由于炮孔较大，经过试验如果采用空气间隔达不到固定药包的目的，但药包之间回填堵塞材料，既能达到间隔药包的目的，又能达到目的固定药包的效果。其示意图如下：

三、炮孔堵塞

（一）填塞长度l1确定

根据爆破资料介绍和多次试验验证，

炮孔堵塞长度按l1=（15—20）d取值最佳。

l1—堵塞长度

d—炮孔直径

对于小直径炮孔，l1取小值，对于大直径，l1取大值。

（二）填塞材料确定

填塞材料为含有一定水份的砂石混合料，即炮泥。

四、起爆网络

炮孔内及同一排炮孔与炮孔之间采用导爆索传爆。

各排炮孔之间根据分段要求采用非电导爆管分段传爆，用火雷管起爆。

五、覆盖

爆破覆盖用废旧胶皮、砂袋。第一层为胶皮，第二层为砂袋。胶皮割成2m3左右，砂袋要求为30kg/个,每平米4个砂袋。

六、经济效益分析：

静态爆破和机械拆除混凝土挡墙的根据2000版市政定额取费为：

163.0元/每立挡墙

1、爆破拆除混凝土挡墙的综合成本：

72.0元/每立挡墙

2、两者间差价：91.0元/每立挡墙

3、三号高炉（二）期土石方工程混凝土挡墙拆除，使用爆破拆除混凝土挡墙直接节约成本为：

24000m3×91.0元/每立方米挡墙=2184000.0元

=218.4万元