高级爆破工程技术人员拆除爆破设计参考答案

设计一 桁架结构厂房房顶聚能切割拆除爆破

(1)工程概况：

某机械厂内铸工车间厂房，经鉴定为C级危房，需拆除后在原址重建一新厂房。为节约资金，经过论证认为原厂房的牛腿柱和行车轨道可以继续使用，因此只要求将厂房房顶拆除，同时要避免原厂房牛腿柱和行车轨道的破坏。房顶为钢筋混凝土桁架结构，南北长102m，东西宽18m，共19跨，单跨结构如图1所示。

图1a中：1为要保留的牛腿柱和行车轨道；

2为天窗；

3、4、5分别为上弦、腹杆、下弦上的爆破切割点； 6为裸露药包爆破点。

图1b为钢筋混凝土桁架上切割点处的断面结构，其尺寸为15cm×15cm，其中

1为Φ15mm螺纹钢筋及切割器安放点； 2为钢筋外包混凝土。桁架结构跨之间采用20cm×20cm的钢筋混凝

土结构梁连接。

(2)设计要求：

试对上述拆除爆破进行技术设计，包括：爆破方案、爆破点的选取及理由、线型聚能切割器的结构和起爆网路等。

(3)设计提示：

对于大型桁架结构构筑物的拆除采用聚能爆破切割技术是有效的。其优点是安全性好、操作方法简单、有良好的经济效益。聚能切割爆破技术的作用原理是利用切割器(聚能装药)切断构件关键承重部位，形成缺口，使之失去承载能力和结构的整体稳定性，在其自重的作用下原位坍塌或定向倒塌。因此，聚能切割器形式、参数的选择就显得极为重要。 桁(heng)架结构厂房房顶聚能切割拆除爆破

设计思路：

1.看清题意，找出本设计特点； 2.根据特点进行爆破方案设计：采用聚能切割爆破；设计拆除点及保护牛腿柱的技术措施；

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3.介绍聚能切割爆破原理； 4.进行起爆网路设计。

一、爆破方案：在分析桁架结构的特点后认为，桁架构件为螺纹钢筋外包混凝土，断面尺寸较小，不能实施钻孔爆破，采用聚能切割爆破为最佳选择。支撑整个屋顶及天窗的关键结构是桁架结构的支撑架。如果支撑架被切断，屋顶失去支撑后整体稳定性将被破坏，在其自重的作用下失稳而坍塌。根据上述思路，在支撑架两侧的下弦、腹杆、上弦上对称地设臵了3处爆破切割点。为避免屋面向一侧倾倒而损坏行车轨道及牛腿柱，又在每个支撑架下弦的中点处设臵一爆破点，用2kg的岩石炸药包实施裸露爆破。该点的起爆时间比其两侧的爆破切割点提前110ms，同时该点与其他切割点构成倒三角型布臵，可确保屋面及支撑梁尽可能向中间倒塌，避免屋面下落时对行车轨道造成破坏。为了确保完全切断，切割前将外包混凝土剥离掉，使切割器直接与钢筋接触。

一、爆破方案：聚能爆破切断线距要保留的牛腿柱和行车轨道0.5m，以保护要保留的牛腿柱和行车轨道不受损坏。聚能爆破切断线应略呈八字形，避免万一下落不十分对称时塌落体对要保留的牛腿柱和行车轨道的冲撞。网路设计上要使同跨双侧切割线同时起爆，保证桁架下弦梁与地面保持平行塌落。

八字切割线

聚能切割爆破技术拆除大型钢结构建(构)筑物是利用聚能切割器(聚能装药)切断钢构件关键承重部位，形成缺口，使之失去承载能力。破坏钢结构整体稳定性，使其产生失稳，在其自重的作用下原地坍塌或定向倾倒，达到整体解体的目的。

根据工程需要，设计选用了两种尺寸的聚能切割器：ф40mm直径线型聚能切割器，线装药密度为1.53g／mm；ф50mm直径线型聚能切割器，线装药密度为2.38g／mm。选用1mm厚的纸壳作为切割器的外壳材料，紫铜板作为药型罩，“V”形罩锥角为90°，厚度为0.9mm(图1)。

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二、线型聚能装药结构及其性能： 线型聚能装药的制作没有统一标准，要求既有足够的切割能力，满足切割构件的要求，又不能有太多的爆炸能力剩余，同时还要便于安放。本工程中设计的是线型聚能切割器，具有铸装固体炸药带“V”槽的长圆柱体装药结构。其特点是：外壳材料多样，不易产生危害性飞片（设计中选取纸壳）；装药量小，装药密度相对大；能量相对均匀、集中；制作和使用简单易行。炸药选取高能量、高密度、高稳定爆轰的“三高”炸药，选用装药成分为PETN∶TNT＝40∶60的熔铸混合炸药作为切割器的主装药。采用紫铜金属罩。参数为：切割器直径40mm、长度100mm；金属罩重13.5g；装药有效质量54g；切割器药型罩张开角的最佳理论值80°~101°，为制作方便，设计中取为90°；金属射流密度9.91g/cm3；射流长度12cm；最大切割深度46mm。

三、切割器的安放及起爆网路：

分别在裸露出来的每根钢筋上安放一个切割器，将安放在支撑架下弦、腹杆、上弦上三处共12个切割器用导爆索联结在一起，作为一个起爆点，两侧起爆点共计24个切割器作为一组构成一段进行起爆。

采用复式导爆管接力起爆网路起爆。利用MS1（虚线）和MS5（实线）导爆管雷管接力使下弦上裸露药包起爆时比同一跨支撑点切割点起爆提前110ms，确保屋面及支撑梁向中间倒塌。19跨药包外总延时2090ms，药包内装MS20（延时2000ms）。

为有效控制爆破危害，在各切割点外采用了四层棉布包裹和双层浸湿草袋覆盖，在裸露爆破点，裸露药包上压双层沙袋进行防护，同时也提高了裸露药包的爆破威力。

7 6 7 6 5 6 5 4 5 4 3 4 3 2 3

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2 1 2 电雷管起爆点

设计二 钢筋混凝土框架一剪力墙结构楼房的拆除爆破

一、 工程概况

拆除对象由18层高主楼和裙楼组成，主楼为钢筋混凝土框架-剪力墙结构，高64.5m、宽15.0m、长36.0m，钢筋混凝土外剪力墙厚0.24m，共18根钢筋混凝土立柱，1～5层立柱截面为1.1m× 1.1m，6层立柱截面为1.0m×1.0m，7层立柱截面为0.9m×0.9m，8层立柱截面为0.8m×0.8m，8层以上立柱截面为0.7m×0.8m，建筑面积9720m2：裙楼位于主楼东西两侧建筑面积约500m2。

图2 楼房底层平面结构示意图

设计要求：根据提供的条件，进行拆除爆破的技术设计，包括：方案确定、爆破缺口高度计算、爆破参数计算、起爆网路设计、爆破振动安全允许距离计算等。

图3 楼房南立面示意图

二、 爆破设计：

（一）工程概况（略）

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（二）爆破方案：

1.爆破前将主楼东西两侧的裙楼用机械和人工拆除，仅爆破主楼；

2.由于楼房高64.5m，南北长36m，东西宽15m，南北向高宽比为1.8，东西向高宽比为4.3，故主楼采用向西定向倒塌的方案。为减少西侧倒塌范围和降低塌落振动强度，采用单向三折定向倒塌方案：分别在1～3层、8～9层和13～14层布臵三个三角形切口（见图）以A轴为铰链点，C轴开口；

3.切口内剪力墙全部预先拆除。 （三）爆破切口参数 (1)切口参数设计 炸高：承重立柱破坏高度按下式计算：H=K（B+Hmin），假定钢筋直径d=3.2cm，Hmin=(30~50)d=(96~160)cm，K -系数， K=1.5～2，由于立柱截面较大，为解体充分，便于破碎和清运，适当加大立柱炸高，取K=2。

下切口H=K（B+Hmin）=2(1.1+1.5)=5.2m，中切口H=2(0.8+1.5)=4.6m，上切口H=2(0.7+1.5)=4.4m。采用三角形切口：取下切口高度9m，布孔1至3层；中切口高度6m，布孔8至9层；上切口高度6m，布孔13至14层。

(2)切口布臵

1.下切口：1～3层。切口高度h1=9m，C排柱子1~3层钻孔，B排柱子1~2层钻孔，A排立柱在1层底部布孔6个松动爆破成铰。

2.中切口：8～9层。切口高度h1=6m，C排柱子8~9层钻孔，B排柱子仅在8层钻孔；A排立柱在8层底部布孔3个松动爆破成铰。

3.上切口：13～14层。切口高度h1=6m，C排柱子13~14层钻孔，B排柱子仅在13层钻孔，A排立柱底部布孔3个松动爆破成铰。（见图）

（四）爆破参数 1. 1～3层，柱子断面为1.1×1.1m，布孔2排。各排柱子布孔参数为：W=40cm，a=50cm，b=30cm，l=70cm；

2. 8层，柱子断面尺寸为 0.8×0.8m，布孔2排，交叉布臵。布孔参数为：W=35cm，a=50cm，b=10cm，l=50cm；

3. 9层、13～14层，柱子断面尺寸为 0.7×0.8m，布孔1排。布孔参数为：W=35cm，a=40cm，l=50cm；（见图）

4. 1层C、B排柱子单耗q=1200g/m3，单孔装药量Q=363g，取360g。A排柱子单耗q=400g/m3，单孔装药量Q=120g。

5. 2、3层C、B排柱子单耗q=1000g/m3，单孔装药量Q=300g。

6. 8层C、B排柱子单耗q=900g/m3，单孔装药量Q=300g，A排柱子单耗q=400g/m3，单孔装药量Q=120g；9层、13、14层C、B排柱子单耗q=900g/m3，单孔装药量Q=200g。9层、13层A排立柱单耗q=400g/m3，单孔装药量Q=100g。

7.各层根据切口高度布孔；

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