公路收费站控制爆破拆除

夏军1，傅光明1，周明安1，黄蔚怀2

（1-国防科学技术大学工程兵学院，2-浏阳庆泰烟花有限公司，湖南 长沙）

摘 要：本文根据钢筋混凝土框架结构收费站的结构特点及所处位置的特殊性，对其拆除方法和爆破方案进行了讨论，采用先分段切割后爆破拆除的方案对高速公路交通影响小，重点分析了爆破参数及对飞石、路面的安全防护，爆破取得成功。 关键词：收费站；预处理；控制爆破

1 工程概况

因常张高速公路已竣工通车，长常高速德山主线收费站废除，需要拆除。收费站周围环境如图1所示：东侧通向益阳市，西侧通向常德市，南侧与收费站生活区有8米长过道相连，与两侧最近处民房相距分别为150米和200米，所在高速公路来往车辆多。

图1 周围环境示意图 图2 建筑物实物图

收费站为钢筋混凝土框架结构，如图2所示。两端为2层，高9m；中间为3层，高18m。单层平面图呈“一”字形，南北向长56m，东西向宽22m。由9个车辆通道组成，正中间通道宽10.2m，其余通道宽皆为5.1m。其间梁、柱布置如图3所示，其中，立柱断面长0.67m、宽0.57m；梁L1长0.35m、宽0.24m；梁L2长0.40m、宽0.20m；梁L3长1.20m、宽0.30m。

2 爆破方案的选择

由于待爆破拆除收费站周围环境复杂，所在处经过车辆较多，且工期要求紧迫，经讨论论证，确定先切割预处理，后定向倾倒爆破的方案。

1）结合收费站结构特点，先行在其南北向进站口部、第三根柱体南侧、第八根柱体北侧三处切割断开，形成收费站南侧、收费站北侧和收费站中部等三部分。分割线位置如图3所示。

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2）为了不影响正常通车，依次对收费站南、北侧进行机械拆除，拆除时为防止碎石飞溅至路面，沿

南侧 保留部分 中部 北侧 5.1m 2.5m L1 L2 L3

图3 立柱平面示意图

切割缝一线搭建脚手架，设置全封闭硬性围挡，确保通行车辆的绝对安全。

3）为更好地保护路面，根据原收费站防撞墩的设计，爆破坍塌体尽量塌散在防撞墩上，因此设计收费站中部向东定向倾倒。此外，在防撞墩间路面较大范围内铺设沙袋、沙土。

4）采用爆破缺口高度差，多段微差延期起爆时间差相结合的爆破方法，使收费站定向倾倒解体。沿倒塌方向采取爆破缺口高度差与时间差相结合，形成按预定方向定向倾倒趋势。

5）优化爆破参数，严密防护，严格控制地震波、飞石、空气冲击波，确保周围需保护的建筑物、构造物、设施、人员和车辆安全。

6）严密组织，安全、文明施工。

3 爆破参数设计

1）立柱炸高的确定

承重立柱的倒向炸高通常由经验公式H=K（B+Hmin）来确定，其中B为立柱截面（在倾倒方向）的边长，B=0.67m；K为经验系数，其值为1.5～2.0，一般取最大值；Hmin为立柱破坏的最小高度，一般取钢筋直径的12.5倍，由于钢筋混凝土立柱布筋为25根直径为25mm的螺纹钢，所以Hmin取0.312m。倒塌支撑立柱爆破后仅要求形成铰链，其爆破切口高度h＝（1.0～1.5）B，式中，B为立柱截面的长边边长，B=0.67m。由此可得立柱失稳切口高度为1.965m，支撑立柱破坏高度约为1.0m。

2）药孔参数确定

[1]

①最小抵抗线（W）：爆破砼钢筋混凝土立柱时，W＝1/2δ，δ为立柱厚度；W取为28.5cm。 ②孔深（l）：l＝2/3×B。B为立柱截面长边的边长；l取为44.0c m。 ③孔距（a）：a＝(1.0～1.5)W； a取为0.30cm。

④由于柱体布筋多、密，为了达到良好的爆破效果，预先对一柱体进行了“试验炮”，结合以上参考 参数及试验效果，确定药孔参数为：一楼倒向前侧每根柱体布置9个孔，孔深55cm，底部三个药孔装药均为400g，上部六个药孔装药均为300g；一楼倒向后侧每根柱体布置2个孔，孔深45cm，各药孔装药为200g；二楼倒向前侧每根柱体布置6个孔，孔深45cm，各药孔装药200g；孔距皆为30cm。

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3）装药及网路设置

单孔装药量如图4所示，装药量为400g的药孔装药设置如图5所示，其它药孔依据装药中心到各自由面距离接近相等的原则进行设置。

为降低爆破震动和倒塌触地冲击震动对路面、临近建筑物的影响，第一、二层分别用两种段别导爆管雷管起爆装药，最后由电雷管起爆导爆管雷管。

57cm 67cm

立柱断面

400g

200g

二楼倒向前侧立柱

300g

200g

一楼倒向后侧立柱 一楼倒向前侧立柱

图4 药孔设置示意图

立柱 装药 导爆管雷管 填塞物 200g硝铵炸药

57cm

55cm 67cm

图4 单个药孔装药设置示意图

22cm

4 安全及防护

1）爆破震动速度

爆破震动速度用国际国内通用公式计算，并用国家《爆破安全规程》（GB6722-86）规定的安全标准校核。

3

V?KK'(′

3Q?) R式中，K取150，K取0.5，α取2，单次最大起爆药量Q为5.4kg，爆源中心距需保护建筑物的最小距离R约为30米，则 3V?150?0.5?(远小于国家安全标准3cm/s，是安全的。

2）空气冲击波安全距离

5.42)?0.26cm/s 30对人员： R＝8Q?85.4?18.6m 对建筑物： R＝63Q?635.4＝10.5m 3）飞石安全距离

飞石的飞散距离计算，根据无覆盖条件飞石与单位用药量之间的关系式:

[2]

L＝700.53QL?700.533.5?135m

式中，L为无覆盖条件下拆除爆破飞石的飞散距离，m；QL为拆除爆破单位用药量，取QL=3.5kg/m3，计算得L=135m。

可见，飞石是这次爆破的主要防护对象。因此，对钢筋混凝土立柱布孔范围先用稻草束严密覆盖，随后用二层钢丝网捆绑，最后用麻袋、彩条布在外围捆扎，对柱体下部装药量较大部位，又重点设置了一层竹甲板。点火起爆前对东西向高速公路200m范围进行封闭，对周围房内人员进行了撤离。

5 爆破效果及体会

爆破取得了预期效果，收费站整体坍塌，第二层及第三层塔顶坍塌堆积但未解体，路面没有受到损坏，建筑物前冲不超过6m，后坐不超过3m。实施这次爆破任务有以下几点体会：

1）对于框架结构物，炮孔布置较高，有利于结构坍塌；

2）对于布筋较密的柱体，一定要预先进行“试验炮”，以便修正炮孔装药参数；

3）在防护条件较好的情况下，可加大柱体底部药孔装药量，本次爆破加大装药量约为33％。

参考文献

[1]刘殿中．工程实用爆破手册．北京：冶金工业出版社，1999．

[2]高文学．双向倒塌爆破拆除四联体钢筋混凝土结构筒仓．工程爆破，2002(4)：29～31．

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