一种水利工程加固改造建设中的爆破方法

摘要

本发明涉及一种水利工程加固改造建设中的爆破方法，在加固改造工程建设中，需对原建筑中的部分结构进行必要的拆除，对该部分采用爆破拆除。拆除体部分的爆破主要是采用控制爆破技术。控制爆破是通过一定的技术措施，合理地确定炮孔位置、孔距、孔深及炸药量和起爆方式，严格控制爆破能量和爆破规模，使爆破的声响、振动、破坏区域以及破碎物的散度范围、倾倒方向控制在规定限度以内。爆破时保留部位结构的影响，通过采用声波检测和振动监测相结合的方法判断，根据检测结果调整爆破参数，确保工程结构安全。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种水利工程加固改造建设中的爆破方法。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，解决初期建设的一大批水利工程，自身存在 各自不同的缺陷和安全隐患，造成部分功能已经丧失，同时不能满足经济高速发 展的需要，势必对原工程进行重建、扩建和加固改造。在这些技改项目中，有部 分需保留原有建筑物的功能，同时还需拆除原有结构中已丧失功能的建筑，这样 就造成了对原结构进行必要的拆除，而且保留的结构部分还不能被破坏。

现有技术方案

在加固改造建设工程中，对原工程结构进行必要的拆除，目前常用的方法有 人工拆除、机械拆除或静态破碎的施工方法。

（1）人工拆除。主要是借助风动设备，人工利用风镐对混凝土结构进行一 点一点凿除，它仅适用零星的拆除工程。

（2）机械拆除。主要方法是把挖掘机的挖斗换成破碎锤，借助挖掘机的液 压动力，操作破碎锤对拆除体进行破碎拆除。

（3）静态破碎。主要方法是在拆除体上布置一定数量和规模的钻孔，对孔 内注入膨胀剂的胶凝体，堵塞孔口。孔内的膨胀剂经过一定时间（一般在48小 时左右）体积膨胀，将会对拆除体产生破坏，形成不规则的裂缝，然后人工可以 借助撬棍等工具进行凿除。

1、缺点：

（1）第一种人工拆除缺点：

1）劳动强度大，风动设备产生的灰尘污染大，影响操作工人的身体健康；

2）工作效率低，施工成本大。

3）施工安全隐患多，风险性大

4）仅适用于小构件零星工作的拆除。

（2）第二种机械拆除缺点：

1）由于挖掘机自身的原因，机械拆除仅适用周围环境开阔，拆除体高度不 高，且承受挖掘机重量的一些结构。

2）噪音大，环境污染恶劣；

3）容易对保留结构造成破坏。

（3）第三种静态破碎拆除缺点：

1）膨胀剂发生反应的时间长，膨胀产生的破坏力有限，施工进度缓慢，施 工工期长，施工成本高。

2）膨胀后破坏的破碎体需人工凿除，施工安全隐患多，施工安全得不到保 障。

3）由于膨胀剂产生的破坏无规律可循，因此容易对保留结构部分造成破坏

本发明涉及到工程改造建设中，加固改造时对原有建筑自身的缺陷和功能的 要求进行适当的拆除、修建和扩建等工程建设。爆破技术就是利用炸药雷管和适 当的起爆网络，对其某一物体进行爆破的一种技术，根据改造建设要求，对建筑 物中保留部分和需拆除部分结构进行分析，在两部分结构交界处，采用预裂爆破， 而对需拆除部分采用控制爆破。爆破技术的应用解决了加固改造中拆除的技术难 题，它可以大大加快施工进度，节约施工成本，是一种行之有效的施工方法。

本发明在在加固改造工程建设中，需对原建筑中的部分结构进行必要的拆 除，对该部分采用爆破拆除。爆破拆除常采用预裂爆破和控制爆破相结合的爆破 技术。预裂爆破是在拆除体爆破之前，沿设计拆除线先炸出一条宽1～2cm左右 的裂缝面，利用这个裂缝面隔断（或减弱）从爆破拆除区传来的应力波能量，从 而减少震动，并阻止控制处爆破在拆除体中产生的爆破裂隙和节理裂隙面、层面 等弱面的破坏延伸到保留结构中，以保证保留构筑物的工程结构安全。拆除体部 分的爆破主要是采用控制爆破技术。控制爆破是通过一定的技术措施，合理地确 定炮孔位置、孔距、孔深及炸药量和起爆方式，严格控制爆破能量和爆破规模， 使爆破的声响、振动、破坏区域以及破碎物的散度范围、倾倒方向控制在规定限 度以内。爆破时保留部位结构的影响，通过采用声波检测和振动监测相结合的方 法判断，根据检测结果调整爆破参数，确保工程结构安全。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在不足，提供一种切实可行的能降低 施工成本，大大加快施工进度，一种行之有效的拆除施工方法：

一种水利工程加固改造建设中的爆破方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，准备工作。

钢筋切除，沿预裂体（3）的轮廓线，人工把钢筋凿除露出，用氧焊切断钢 筋，使拆除体（2）与保留体（1）钢筋完全断开，底板保护，在底板上覆盖50cm 土体作为坠落体缓冲层，以确定底板结构安全。

步骤二，预裂爆破。

沿预裂体（3）按设计孔位置布置多个预裂爆破孔（5），各孔炸药分3段间 隔布置，相邻孔炸药包按梅花型布置，孔内炸药用竹片绑扎连接，预裂爆破孔（5） 孔口30cm范围内用粘土塞实，预裂爆破采用1段导爆管起爆。

步骤三，控制爆破。

钻孔，在预裂后的拆除体（2）上按设计布置多个控制爆破孔（4），

清孔，用气清理控制爆破孔（4）内的杂物和水份，对不合格质量的控制爆 破孔（4）重新进行处理和造孔。

装药，在清理好的控制爆破孔（4）孔底填筑20cm的粘土，孔内炸药按三 段由竹片捆绑相连，各个孔孔口30cm范围内用粘土堵塞密实，控制爆破采用网 络起爆。

起爆，在爆破规定的时间内，认真检查炸药是否符合安全起爆和爆破警戒线 设置是否安全，符合要求后，由爆破工启动爆破网络。

拆除警戒，炸药起爆后，由爆破工检查爆破安全，来确定无安全隐患后，解 除爆破警戒。

步骤二中所述预裂爆破孔（5）的孔径为Ф40，孔距取孔径的5～10倍，孔深 为预裂体（3）厚度的90%～95%，预裂爆破孔（5）的炸药量约为20g～40g/m。

步骤三控制爆破中的各项参数如下所示：

爆破参数：钢筋混凝土结构，最小抵抗线w，w=（30～60）cm；

控制爆破孔（4）孔距a，a=（1.0～1.3）w；排拒b，b=（0.6～0.9）a；

控制爆破孔（4）孔径d，所述d为Ф40；孔深小于2米。

控制爆破孔（4）方向根据需要可选用垂直炮孔，水平炮孔和倾斜炮孔，在 进行切割爆破时，在邻近拆除体（2）的边缘处布置1～2个导向孔（6），该导向 孔不装炸药。

控制爆破孔（4）单孔装药量：

Q=（q₁A+q₂V)f

Q：控制爆破孔（4）单孔装药量（g）

A：爆破体被爆破的剪切面积（m²）A=bL

L：钻孔孔深

V：爆破体破碎体积（m³）V=abL

q₂：单位破碎体积的用药量（q/m³)，钢筋混凝土一般取110～150g/m³

q₁：单位剪切面积的用药量（g/m²),q₁=(20～25)/W

W：最小抵抗线

f：表征炮眼所在位置的临空面情况的系数。两个临空面f=1

孔内采用分层装药，上层药包为0.4Q，下层药包为0.6Q，最上层药包的堵 塞长度不小于最小抵抗线。

所述控制爆破的起爆网络，选用电起爆网络活导爆管雷管起爆网络。

起爆振动速度校核：

$V=K{(\sqrt[3]{Q}/R)}^a$

V：质点振动速度（mm/s）；

Q：炸药重量（kg）齐发爆破按总装药量计算；

R：爆破至被保护建筑物的距离（m）；

a：衰减指数为1～2；

K：爆破系数。在岩石中为300～700，在土中为1500～2500。

钢筋混凝土中的q2=110～150g/m3；q1=(20～25)/W。

有益效果：

1、施工进度快

采用爆破拆除施工方法比常规施工方法的施工进度至少提前三分之一以上， 特别是大规模的工程项目。

2、施工成本低，施工效益明显

在临淮岗洪水控制工程，采用了控制爆破拆除施工方案，经测算比原方案中 的机械和人工拆除方案节约成本在25%左右。

3、适应各种条件下的施工环境

4、施工强度低

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

一种水利工程加固改造建设中的爆破方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，准备工作。

钢筋切除，沿预裂体（3）轮廓线，人工把钢筋凿除露出，用氧焊切断钢筋， 使拆除体（2）与保留体（1）钢筋完全断开，底板保护，在底板上覆盖50cm土 体作为坠落体缓冲层，以确定底板结构安全。

步骤二，预裂爆破。

沿预裂体（3）按设计孔位置布置多个预裂爆破孔（5），各孔炸药分3段间 隔布置，相邻孔炸药包按梅花型布置，孔内炸药用竹片绑扎连接，预裂爆破孔（5） 孔口30cm范围内用粘土塞实。预裂爆破采用1段导爆管起爆。

步骤三，控制爆破。

钻孔，在预裂后的拆除体（2）上按设计布置多个控制爆破孔（4）。

清孔，用气清理控制爆破孔（4）内的杂物和水份，对不合格质量的控制爆 破孔（4）重新进行处理和造孔。

装药，在清理好的控制爆破孔（4）孔底填筑20cm的粘土，孔内炸药按三 段由竹片捆绑相连，各个孔孔口30cm范围内用粘土堵塞密实，控制爆破采用网 络起爆。

起爆，在爆破规定的时间内，认真检查炸药是否符合安全起爆和爆破警戒线 设置是否安全，符合要求后，由爆破工启动爆破网络。

拆除警戒，炸药起爆后，由爆破工检查爆破安全，来确定无安全隐患后，解 除爆破警戒。

步骤二中所述预裂爆破孔（5）的孔径为Ф40，孔距取孔径的5～10倍，孔深 为预裂体（3）厚度的90%～95%，预裂爆破孔（5）的炸药量约为20g～40g/m。

步骤三控制爆破中的各项参数如下所示：

爆破参数。钢筋混凝土结构，最小抵抗线w，w=（30～60）cm；

控制爆破孔（4）孔距a，a=（1.0～1.3）w；排拒b，b=（0.6～0.9）a；

控制爆破孔（4）孔径d，一般选用Ф40；孔深小于2米。

控制爆破孔（4）方向根据需要可选用垂直炮孔，水平炮孔和倾斜炮孔，在 进行切割爆破时，在邻近拆除体（2）的边缘处布置1～2个导向孔（6），该导向 孔不装炸药。

控制爆破孔（4）单孔装药量：

Q=（q₁A+q₂V)f

Q：控制爆破孔（4）单孔装药量（g）

A：爆破体被爆破的剪切面积（m²）A=bL

L：钻孔孔深（m）

V：爆破体破碎体积（m³）V=abL

q₂：单位破碎体积的用药量（q/m³)，钢筋混凝土一般取110～150g/m³

q₁：单位剪切面积的用药量（g/m²),q₁=(20～25)/W

W：最小抵抗线

f：表征炮眼所在位置的临空面情况的系数。两个临空面f=1

孔内采用分层装药，上层药包为0.4Q，下层药包为0.6Q，最上层药包的堵 塞长度不小于最小抵抗线。

为减小应力波对保留结构的影响，预裂处爆破的孔采用1段毫秒延期雷管； 控制爆破体内孔采用段别高，延期时间的导爆管雷管，外孔用段别低，延期时间 短的导爆管雷管作接力管。

起爆振动速度校核：

建筑物安全爆破振动速度根据规范要求确定，一般混凝土结构安全爆破振动 速度允许界限≤50mm/s。

$V=K{(\sqrt[3]{Q}/R)}^a$

V：质点振动速度（mm/s）；

Q：炸药重量（kg）齐发爆破按总装药量计算，分段爆破按最大一段药量计 算；

R：爆破至被保护建筑物的距离（m）；

a：衰减指数为1～2；

K：爆破系数。在岩石中未300～700，在土中为1500～2500.。

检测和监测

利用声波检测标准和监测速度控制界值对保留结构进行布点监控。

a、质点振动速度测点，在保留结构物底部布置一个测点，各个测点布置垂 直方向，水平径向和水平切向的速度传感器3个。

b、声波测点布置。在保留结构物侧面布置垂直和水平方向声波测点。

通过质点振动速度和声波检测的数据与爆破设计中相关对应数据的比较。若 质点振动速度检测数据大于设计中计算的质点速度，则爆破参数作适当的减小， 特别是一次爆破的最大装药量，直至符合检测范围的标准。

爆破施工

根据爆破试验和爆破检测检测结果，对原设计的爆破方案，进行调整直至爆 破设计方案是合理可行的，爆破参数选取是可靠的情况下，爆破施工才能正常进 行。

在于钢筋混凝土中的q₂=110～150g/m³；q₁=(20～25)/W；建筑物安全爆破振动 速度根据规范要求确定，一般混凝土结构安全爆破振动速度允许界限≤50mm/s。

应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应 理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改 动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。