ISSN 1671-2900 采矿技术 第18卷 第5期 2018年9月
CN 43-1347/TD
Mining Technology，Vol .18，No .5 Sep.2018
毛益松1，黄晓战1，单志国2，肖明甫3，陈章明2
（1.国防科技大学， 湖南 长沙 410072；2.湖南长工工程建设有限公司，
湖南 长沙 410003；3.湖南浏阳市公安局， 湖南 长沙 410300）
摘 要：钢筋砼伞形水塔控制爆破实例。水塔高38 m 、壁厚22 cm ，上部水箱伞形状，下部为圆筒状，水塔底部为300 m 3水池，此种状态下爆破非常少见。根据门洞在南偏西侧，爆破切口难于利用的情况，爆破切口位置选择在水泵房顶面，预先用机械开设定向窗，用爆破法预先开设两侧定位窗，从而保证了水塔定向向北倒塌的准确性。 关键词：钢筋混凝土结构；伞形水塔；爆破切口；定向窗
1 工程概况
待拆除水塔位于长沙市雨花区韶山路370号湖
南省水利厅，周围环境复杂，如图1所示。水塔东
侧是水利名人雕塑，花园里有多种名贵树木，距长沙市韶山北路93.5 m ，距湖南省水利厅防汛楼（最
高32F ）56.5 m ；南侧距水利厅正门道路35 m ，距电力商场46.2 m ，距一区4栋（5F ）55.3 m ，距电力
公司原办公楼63 m ；西侧距2F 润泽园及锅炉房和4F 综合楼最近处20 m ；北侧距湘农桥社区一区第1栋（5F ）55 m ，距一区第2栋（6F ）95 m ，西北侧是厅内部柴油储存罐（存放约10 t 柴油）相距35 m ，距1万伏地下高压线约23 m ，该高压线埋深约1.5 m ，有约25 cm 厚钢筋混凝土压盖。北侧樟树边线距水塔29.6 m ，拟作为水塔倒塌方向。
图1 周围环境/m
待爆破水塔结构为300 m 3/30 m （45°），水塔总高38.55 m ，如图2所示。支筒为钢筋砼圆筒状，外径2.40 m ，壁厚0.22 m ，高30 m ，砼标号6 m 以下/上分别为C30/C25，主筋Φ22＠100；水箱为钢筋砼倒锥壳伞形状，高7.19 m ，外径13.64 m ，壁厚0.22 m ，砼标号C30。水塔底部西南侧有一门洞，
高2.0 m 、宽0.6 m 。6 m 以下为水泵房，泵房屋面高5 m 。水泵房地面下为直径12 m ，深4 m 的300 m 3水池。
2 爆破施工方案与参数
2.1 技术难点
毛益松，等：复杂环境条件下钢筋砼倒锥壳伞形水塔爆破拆除233
图2 水塔结构示意
（1）水塔支筒壁厚22 cm，为薄壁结构，炮孔浅，填塞短，容易发生冲炮，而引起大量飞石，以及爆破声响大。
（2）水塔的水箱倒塌触地的动能大，着地后的飞溅物和塌落振动的难于控制。
（3）水塔地面±0.00 m下是水池的类型，较为少见。起爆后水塔经过爆破切口形成、爆破切口闭合并下坐、定向倒塌过程中，可能会产生二次下坐，以及会影响水塔定向准确。
2.2水塔定向倒塌方向
通过水塔周围环境、高度、结构尺寸、平面位置的定量分析，结合爆破施工的安全要求等，确定水塔爆破方向选在向北偏西5°定向倒塌。
2.3水塔爆破切口形状
（1）切口形状：爆破切口形状先按矩形布置，待两侧定位窗开好后形成为正梯形，如图3所示。
（2）切口长度：水塔爆破切口长度按周长62%计算，支筒外周长7.5 m，则水塔底部切口长度4.65 m。试验炮后实测达到了62%，和设计完全一致。
图3 爆破切口和炮孔布置/m
（3）切口高度：水塔爆破切口高度按水塔厚度4～8倍计算，支筒壁厚0.22 m。最后取切口高度H p=1.4 m。
2.4 爆破切口位置
本工程的门洞在南稍偏西侧，不能利用，爆破切口位置只能选择在+6.0 m处，即水泵房顶处。水塔北侧边沿至樟树距离29.6 m，水塔最大外径高度35.46 m，考虑水塔爆破后有一定下座过程，则倒塌范围长度35.46 m-6 m-1.4 m=28.06 m，预见水塔倒塌范围不会到达29.6 m樟树位置。
2.5确保水塔定向爆破的措施
为确保钢筋混凝土水塔倒塌方向正确，采用如下倾倒措施：
（1）采用测量仪器进行精确定位，确定爆破部位；
（2）爆破切口选用定向准确的正梯形；
（3）在爆破切口两侧预先开设定位窗，在爆破切口中间用炮机预先开设定向窗；
（4）然后，将定位窗和定向窗裸露钢筋割掉。
2.6水塔主要爆破参数
水塔爆破参数见表1。
2.7爆破网路
主体爆破共有炮孔112个，定向窗两侧各56个，112个炮孔分5组并簇连接，每个炮孔装1发MS9段毫秒导爆管，共分成5把，4把24发和1把16发，每组导爆管“一把抓”，每把接两发瞬发导爆管起爆，并簇连接线路后用便携式高能起爆。
2.8 定位窗和定向窗预处理设计
（1）用机械方法开设定向窗。爆破切口中间的定向窗不用爆破法开设，直接用炮机开设定向窗，高度和宽度为1.4 m和0.40 m。
（2）用爆破技术开设定位窗。定位窗高度与
采 矿 技 术 2018,18(5)
234 宽度为1.4 m 和0.6 m ，实际爆破后定位窗如图4所示。定向窗主要是利于对称于倾倒轴线的定向倒塌，同时检验的恒通。
（3）将定位窗的竖筋全部切断。切断定位窗的竖筋钢筋后，利于水塔倒塌过程中外层竖筋的牵拉影响，加快水塔的倾倒速度，有利于改善水塔定
向倒塌。
2.9 爆破震动、爆破飞石以及水塔触地破坏效应及
防护措施
此次水塔爆破拆除中，需重点保护的目标是东北侧一区第4号楼和一区1栋。按照《爆破安全规程》（GB6722-2014）。
表1 试验炮和主体爆破参数表
支筒壁厚/
cm 最小 抵抗线/cm
孔深/ cmpcti
孔距/ cm
排距/ cm
切口长度/
m
列数/ 列
排数/排
95215248
孔数/ 个
单孔装药量/
g
总药量/kg 试验爆破：22.0 11.0 15 20 20 4.65 4×2 6 18×2 东33/西40 1.82 主体爆破：22.0
22.0 15 20 20 4.65 7×2 8 56×2 上33/中/40下/50 4.48
合计
148
6.30
图4 定位窗预处理后效果示意
图5 爆破效果
经计算后其爆破振动速度V =1.18 cm/s ，小于控制标准的安全振速2.7 cm/s 。主要采取分段延期装药起爆的防护措施。 按照中科院力学研究所周家汉研究员提出的
公式：R f =70Q R 0.58计算。
得R f =132 m 。此时是在无防护条件飞石与单位用药量之间的关系，R f 为无覆盖条件下拆除爆破飞
（下转第237页）
郭 超，等：基于最小自由能原理的二氧化碳致裂器发热材料危险性研究 237
3 结 论
基于最小自由能原理，通过计算，得出以下 结论：
（1）基于最小自由能原理的计算方法，可应用于二氧化碳致裂器发热材料的配方设计，危险性比较等方面。水塔
秸杆燃气炉（2）1＃
材料产热量大，爆炸威力小，甚至难以维持稳定的爆轰，因而具有较好的安全性。
（3）2＃
、3＃电子政务信息平台
材料性质相仿，爆炸威力大于4＃
和5＃。
（4）除了爆炸威力，还应从材料的感度等方面评价其危险性。磁性刀架
参考文献:
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(收稿日期:2018-05-15)
作者简介：郭 超(1963—)，男，副教授，高级爆破工程师，主要从事民爆、安全生产等领域的研究、教学和管理工作, Email: liulingcs@126 。
（上接第234页）
石的飞散距离，m ；Q R 为拆除爆破单位用药量，Q R = 3.0 kg/m 3。爆破时爆破切口部位是用1层Φ30 cm 稻草束+2层钢丝网+1层竹夹板+2层建筑密目网 包裹。
考虑水塔头部的水箱倒地时冲击力很大，对周围建筑物会产生一定的破坏效应。本次爆破主要在水箱着地范围堆放高1.2 m 、大于水箱直径的砂堆并草袋，周围用砂袋围住。
3 爆破效果及体会
水塔起爆后，爆破切口形成，开始稍向北偏向，接着开始下沉，一直下降至地面，再下穿水池继续下降，而后向设计倒塌方向倾倒，与设计倒塌方向一致。水塔支筒残余约12.5 m 横放在平台上，水箱落地后，盖顶翻转前倒，钢筋拉断，根部和底座分离，如图5所示。所保护的西侧20 m 锅炉房和较近的住宅等建筑物安然无恙。
主要体会有两点：一是精确来源实践。试验炮时，东侧单孔药量40 g ，q =6850 g/m 3，西侧单孔药量33 g ，q =5650 g/m 3，爆破效果都可以，从而确定主体爆破单孔药量40 g ；二是方向决定成败。水塔倒塌后，横放在平台上剩余支筒长大约12.5 m ，其余17.5 m 是下坐并穿过水池盖下沉到水池里了。笔者认为，对于水塔底部有水池的钢筋砼伞形水塔的倒塌方向准确性问题是有风险的。
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(收稿日期：2018-05-15)
作者简介：毛益松(1960－)，男，副教授，主要从事爆破工程教学研究，Email:1213175424@qq 。
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