拆除爆破
拆除爆破是以拆除工程為目的控制爆破，主要用于下面幾個方面：
(1)大型塊體的切割解體，如廠房內的設備基礎，各種建、構筑物的基礎以及橋梁臺墩、碼頭船塢、樁基、孤石等的拆除。
(2)鋼筋混凝土框架結構的拆除。
(3)高大建、構筑物的拆除爆破，如樓房、煙囪、水塔等的拆除。
(4)地坪拆除爆破，如用爆破拆除混凝土路面、地坪、飛機場跑道等。
拆除爆破有下面幾個特點：
(1)爆破對象和材質多種多樣。采用控制爆破拆除的各種類型建筑物與構建筑物的種類十分繁多，如樓房、煙囪、水塔、大型框架、廠房、機車庫、貯水池、水罐、碉堡、人防工事、橋梁墩臺、梁、拱、路面、地坪以及各種建筑物基礎和設備基礎等等。從爆破的材質看，有各種強度的混凝土、鋼筋混凝土、漿砌片石和料石、磚砌體、三合土以及各種巖石等。
(2)爆破區(點)的周圍環境復雜。拆除爆破的工點大都位于城區、廠礦區或居民區，環境復雜，爆破時必須確保周圍建筑物和設施以及人員的安全。有時爆破作業在廠房和車間內進行，有時在機械設備附近，有時在交通要道附近或人口稠密的居民區內。因此對爆破的安全度要求很高。
(3)起爆技術比常規爆破要復雜得多。采用控制爆破拆除建筑物時，有時需要一次起爆成千上萬個藥包，起爆的藥包數量之多在一般常規爆破中是罕見的，特別是拆除高層建筑物時，為了控制倒塌方向和坍塌范圍，不僅要起爆數量眾多的群藥包，而且對于各層結構的先后起爆順序和間隔時差還必須結合建筑物失穩的力學要求精心設計。所有這些都比常規爆破的起爆技術要復雜得多。
由于這些特點，對拆除爆破也提出了一些嚴格的要求：
(1)嚴格控制爆破的破碎程度。對于大多數爆破體，通常要求爆后“碎而不拋”或“碎而不散”，有時甚至要求“寧裂勿飛”。
(2)嚴格控制爆破的破壞范圍。要求只破壞需要拆除的部分，同時對保留部分要做到完整無損。
(3)嚴格控制建筑物爆后的倒塌方向和影響范圍。對于高大建筑物和結構物，要求爆后倒向指定方位或坍塌在預定范圍之內，在坍(倒)塌過程中不得危及附近建筑物或管、線網路的安全。在鐵路或公路邊進行爆破時，不得危及行車安全或中斷行車。
(4)嚴格控制爆破的危害作用。通過精心設計、施工和加強防護等技術措施，將爆破地震波、空氣沖擊波、噪音和飛石等的危害作用嚴格地控制在允許范圍之內，確保爆破點周圍人和物的安全。
拆除爆破條件復雜，要求嚴格，應在下列基本原理指導下進行設計和實施。
1．最小抵抗線原理
由于從藥包中心到自由面的距離沿最小抵抗線方向最小，因此，受介質的阻力最小；又由于在最小抵抗線方向上，沖擊波(或應力波)運行的路程最短，所以在此方向上波的能量損失最小，因而在自由面處最小抵抗線出口點的介質首先突起。我們將爆破時介質拋擲的主導方向是最小抵抗線方向這一原理，稱為最小抵抗線的原理。
最小抵抗線方向不僅決定著介質的拋擲方向，而且對爆破飛石、振動以及介質的破碎程度等也有一定的影響。此外，最小抵抗線的大小，還決定裝藥量的多少和布藥間距的大小，并對炮眼深度和裝藥結構等有一定的影響。
2．分散裝藥的微分原理
將欲要拆除的某一建(構)筑物爆破所需的總裝藥量，分散地裝入許多個炮眼中，形成多點分散的布藥形式，以便采取分段延時起爆，使炸藥能量釋放的時間分開，從而達到減少爆破危害、破壞范圍小、爆破效果好的目的，這就是分散裝藥的微分原理。“多打眼、少裝藥”是對拆除控制爆破中微分原理的形象而通俗的說法。
3．藥量適當的等能原理
爆破主要能源是炸藥。顯然，如果炸藥用量適當，輔以合理的裝藥結構和起爆方式等，就可以防止或減輕爆破危害，從而達到拆除控制爆破的目的。對此，人們便提出了等能原理的設想，即根據爆破的對象、條件和要求，優選各種爆破參數——孔徑、孔深、孔距、排距和炸藥單耗等，同時選用合適的炸藥品種、合理的裝藥結構和起爆方式，以期使每個炮孔所裝的炸藥在其爆炸時所釋出的能量與破碎該孔周圍介質所需要的最低能量相等。也就是說，在這種情況下介質只產生一定的裂縫，或就地破碎松動，最多是就近拋擲，而無多余的能量造成爆破危害，這就是等能原理。
4．失穩原理
在認真分析和研究建(構)筑物的受力狀態、荷載分布和實際承載能力的基礎上，利用控制爆破將承重結構的某些關鍵部位爆松，使之失去承載能力，同時破壞結構的剛度，則建(構)筑物在整體失去穩定性的情況下，并在其自重作用下原地坍塌或定向傾倒，這一原理稱為失穩原理。
5．緩沖原理
拆除控制爆破如能選擇適宜的炸藥品種和合理的裝藥結構，便可降低爆轟波峰值壓力對介質的沖擊作用，并可延長炮孔內壓力的作用時間，從而使爆破能量得到合理的分配與利用，這一原理稱為緩沖原理。
大量實踐證明，如采用與介質阻抗相匹配的炸藥，不偶合裝藥、分段裝藥、條形藥包等裝藥結構形式，可達到上述目的。
一、爆破參數的選定
1．炮孔布置在拆除爆破工程中，孔位主要根據被拆物體的特征、材質、形狀、尺寸及清碴方法等因素來確定
當爆破拆除橋梁時，一般采用垂直炮孔。在受施工條件限制時，亦可采用水平炮孔。炮孔可沿梁的全長呈單排或雙排均勻布置，局部切斷時，炮孔呈梅花形布置，為使梁、柱爆后分離，梁柱接合部位的炮孔應適當加密。
當爆破立柱時，多用水平孔。需要局部破壞時，可在立柱的底部布置3～5個孔，并以同段起爆為好。
為爆破承重墻時，通常采用水平孔，且距地面0．5m以上布孔。外墻的炮孔可布置在窗與窗、門與門中間和墻底層四角的墻壁上，2～4排交錯布置。墻壁爆裂口的高度大于墻厚的1．5倍。
基礎、橋墩、橋臺和路面的爆破，一般用垂直孔。根據被爆物體積的大小，可選用單排或多排孔。多排孔可布置成方格形或梅花形。
如果要求部分拆除，部分保留，而且爆裂面(切割面)要求平整則各炮也應相互平行，垂直孔的孔底或水平孔的中心線應在同一水平面上。必要時，在爆裂面兩端可增布1～2個導向孔。
對煙囪、水塔等高構筑物的拆除，可采用水平孔。要求定向傾倒時應在傾倒方向一側設計爆裂口，布孔范圍為其周長的1／2～2／3；而需原地倒塌時，則沿全圓周均勻布孔。切口高度應大于壁厚的1．5倍．布孔時可錯開布置3～5排孔。內隔墻亦應布孔，并應保證有一定的炸高，以免對傾倒發生影響。
2．爆破參數的選定
在拆除爆破中，正確地決定孔網參數是達到預期目的的重要環節。孔網的主要參數包括最小抵抗線W、炮孔深度上、孔距a與排距b等。
最小抵抗線W 爆破碎塊飛散的主導方向是最小抵抗線的方向，因此，抵抗線的方向和大小，將決定著爆破碎塊的主要飛散方向和爆破破裂范圍，同時也決定藥量及鉆孔工作量的大小。在城市或廠礦企業拆除舊建筑物的爆破中，一般選用的W均在1m以下。
當爆破小截面梁、柱或墻時，最小抵抗線W：
W＝1／2B (m) (5—6)
式中：B——梁、柱爆破斷面中最小的邊長或墻厚，m。
實踐經驗表明，月小于30cm，即Ⅳ小于15cm時，這種薄壁結構或梁柱的爆破飛石是不易控制的，應考慮其他施工方法進行破碎，或兩側臨空面填土后進行爆破。若薄壁結構為拱形或圓筒形，當炮孔方向平行于弧面的情況下，藥包指向外側的最小抵抗線W2和指向內側(或圓心)的最小抵抗線W1應為：
W2＝(0．65～0．68)B (5—7)
W1＝(0．32～0．35)B (5—8)
當爆破大塊的混凝土類的結構物和采用人工清碴時，最小抵抗線一般按下列范圍選取：
砂漿砌塊石 W＝0．5～0．75m
混凝土 W＝0．4～0．6m
鋼筋混凝土 W＝0．3～0．5m
當爆破后采用機械清碴時，W還可選用較大值，通常根據機械吊裝和運載能力對塊度的大小或重量的要求來確定W值。原則上應該是在滿足施工要求與安全的條件下，盡可能地選用較大的W值。
炮孔直徑d和炮孔深度L 目前在拆除舊建筑物的控制爆破中，大多采用炮孔直徑為38～44mm的淺孔爆破。
合理的炮孔深度可避免出現沖炮和座炮，使炸藥能量得到充分利用，保證良好的爆破效果。在一般情況下，設計時應盡可能避免炮孔方向與藥包最小抵抗線方向重合，且應使炮孔深度L大于最小抵抗線W，確保炮孔裝藥后有足夠的堵塞長度。實踐表明，炮孔愈深，鉆爆效果愈好，不但可以縮短每米的平均鉆孔時間，而且可以提高炮孔利用率和增加爆落方量，從而加快施工進度和節省費用。因此，只要條件允許，就應盡可能采用深孔。在采用群藥包的拆除爆破時，為便于鉆孔，裝藥及堵塞操作順序進行，深孔工值最大不宜超過2m。
當爆破體底部有臨空面時：
L＝(0．55～0．65)B (5—9)
無臨空面時：
L＝(0．7～0．8)B (5—10)
式中：B——爆破體的厚度或寬度，m。
孔底留下的厚度應等于或略小于側向抵抗線。
炮孔間距a和排距b 通常完成一定的拆除工程任務，是通過較為密集的布孔和多藥包爆破的共同作用來實現的。而在拆除爆破中，一般藥包位置也就是炮孔的位置。孔間距a和排距b選擇是否合理，對爆破安全、爆破效果和炸藥能量利用率均有直接影響。
對要求切割出整齊輪廓線的光面切割爆破，炮孔間距按下式選取：
a＝(0．5～0．8)W (5—11)
在其他情況下，一般均應取a值大于W值。在滿足施工要求和爆破安全的條件下，力求選用較大的。值。因為。值越大，鉆孔工作量越小，可加快工程進度，亦可按表5—3選取。排距b根據起爆方式確定：
一次起爆時 b＝(0．6～0．9)a (5—12)
逐排分段起爆時 b＝(1．0～1．2)a (5—13)
表5—3 a與W的關系
裝藥量的確定 單孔裝藥量一般根據能量守恒原理，用下式計算：
q＝KLab (5—14)
式中：q——單孔裝藥量，kg；
K——炸藥單耗，kg／m3；
b——排距，m；
a——間距，m；
L——孔深，m。
表5—4 材質與K的關系
(5—14)式計算的q是指兩個自由面的藥量，隨著自由面個數的增減，q值應有所改變，其值如下：
自由面數目 1 2 3 4 5
自由面系數Kn 1．0～1．21 0．85～0．95 0．75～0．9 0．7～0．85
對厚壁結構，公式(5—14)計算結果偏小，可適當加大。
確定了單孔裝藥量后，還必須根據距離最近的被保護物允許的最大震動速度值，計算最大一段炸藥量允許值。
Q=R3(V／k)3/a (5—15)
式中：Q——最大一段允許藥量，kg；
R——由爆源中心到最近的被保護物間距離，m；
V——被保護物允許的質點震速，cm／s；
k——與介質相關的系數，土壤可取150～200，軟巖可取120～180，中硬巖可取80～120，堅硬巖可取30～80；
a——衰減系數，一般取1．5。
二、拆除爆破的施工與防護
1．拆除爆破的施工程序和要求
拆除爆破的施工程序和要求，與一般爆破并無太大差別。但由于對爆破質量要求比較高，藥包的最小抵抗線又較小，每個炮孔的裝藥量通常只有十克到幾十克，所以在炮孔布置、炮孔鉆鑿、裝藥堵塞和網路敷設等方面都要精心操作，切實符合設計要求。
拆除爆破時，由于炮孔的數量大，藥包種類多，所以對炮孔要進行編號，對號裝藥，絕不允許發生錯裝的情況，當要求防潮時，還應在藥包外套以塑料防水套加以包扎。
裝藥前，應仔細檢查炮孔，清除孔內積水和雜物。裝藥時，需要用木棍將藥包推送至炮孔內的設計位置，要防止雷管從藥包中脫落，也要防止雷管腳線掉入孔內。
藥包安放后應立即進行堵塞，堵塞材料要選用帶有一定水分(含水量為15％～20％)的砂、土混合物。在堵塞長度大于80cm時，也可用干砂堵塞，這不僅操作簡便，在發生拒爆時也易于處理。
孔口部分的堵塞，要用木棍分層堵塞搗實，每層堵塞物不宜超過10cm，以防止出現“空段”。在堵塞過程中，應注意保護好雷管腳線、導爆管、導爆索，防止產生盲炮。
為提高堵塞水平炮孔的工效，可事先將堵塞物裝在直徑為比炮孔小10mm、長20cm的軟紙筒內，然后一筒筒地填入炮孔內進行搗實。
為了防止產生盲炮，在施工中一定要嚴格檢查雷管質量。采用電起爆法時，線路接頭要牢固，防止“假接”，并用絕緣膠布包好，防止電爆線路刺穿膠布接觸地面，造成起爆電源漏電而引起拒爆。采用導爆管網路，導爆管聯接處不得進去雜質和水；使用卡口接頭聯接時，卡口接頭要卡牢，防止聯接過程中因網路扯動而脫落。但卡接時不得損傷導爆管或將導爆管夾扁，以防傳爆中斷。拆除爆破的孔與孔之間一般不得使用導爆索聯接，因為導爆索傳爆時不僅噪聲很大，而且產生強烈的空氣沖擊波。
2．拆除爆破防護的種類
在拆除爆破施工中，防護是必要環節，它不僅可以制止個別飛石造成危害，還可以起到降低噪聲的作用。防護可以分為三種：
(1)覆蓋防護：是直接覆蓋在爆破體上的防護。用作覆蓋的材料有：草袋(內裝有少量的砂土)、草簾、用廢舊膠帶或膠管編制成的膠簾、荊笆和鐵絲網等。草袋、膠簾和鐵絲網在覆蓋時，要用細鐵絲連接成一體，以增強防護效果。防護的重點是可能產生飛石的薄弱面以及面向居民區、重要設施和交通要道方向。進行覆蓋時要特別注意保護爆破網絡，不得損壞。
(2)近體防護：即在爆破體附近設置的防護，亦稱間接防護。它能防止從覆蓋防護中飛出的碎物繼續飛揚，近體防護一般采用荊笆、鐵絲網或尼龍布做成的圍檔和排架。它必須具有一定高度，其高度視具體環境條件而定。
(3)保護性防護：當在爆破危險區內有重要的機械設備和重要設施時，要用草簾、草袋、鐵絲網、荊笆、木板、方木和竹板等進行遮擋或覆蓋。
3．拆除爆破施工注意事項
拆除爆破施工中必須注意以下幾點事項：
(1)拆除爆破前，必須對爆破對象進行認真觀察和分析，詳盡地了解結構特征及材質等情況，必要時還應測試強度等。對爆區周圍環境要詳細調查。根據爆破對象、環境條件和爆破要求等，做出切實可行的控爆拆除施工設計。
(2)在爆破參數選取中，對單孔裝藥量和最小抵抗線等的確定，必須持慎重態度。尤其是遇到材質不明或重要拆除工程時，必須事先通過局部試爆，而后再調查和確定孔網參數及裝藥量等。復雜的起爆網路可進行1：1／2或1：1的試爆。
(3)采用定向傾倒法拆除煙囪、水塔等筒體構筑物時，如遇風速較大，為確保設計倒向，可在預定的傾倒方向拉緊鋼絲繩或順延爆破日期。煙囪內壁所積的煤粉粉塵應清除至爆破部位以外半米處，以防煤粉爆炸干擾傾倒方向。
(4)框架結構要求向一側傾倒時，必須將圖5—1中劃斜線部分充分爆碎，混凝土基本脫落，使立柱失去承載能力，并有足夠的破壞高度h1h2，形成結構的傾覆力矩。同時，應注意使非傾倒方向的立柱底部疏松破碎，形成鉸鏈，以免影響傾倒方向。
圖5—1 框架立柱破壞部位示意圖
對于多層建筑的拆除爆破，為縮小塌落范圍，可采用折疊傾倒方式，此時應注意各層的破壞部位、破壞高度和控制好延遲起爆時間。
(5)整體建筑物的一部分拆除時，在保留部分與拆除部分之間，爆前必須徹底隔斷。對建筑物進行分期爆破解體時，必須采取相應措施防止局部拆除而導致整體失穩。各類建、構筑物爆后塌落時的著地震動，如對周圍建筑物或設備有危害，必須采取相應防震、保護措施。
(6)拆除建、構筑物時，還應注意保護地下設施，如油、水管、通訊電纜等。
(7)建、構筑物的拆除爆破，必須在其倒塌穩定后，才允許到現場進行安全檢查，確認無錯后，施工人員方可進入現場作業。
三、水壓拆除爆破
1．水壓拆除爆破的概念
水壓拆除爆破是將容器狀的磚、徹石、混凝土、鋼筋混凝土等結構物中注滿水，起爆懸掛在水中一定位置的藥包，利用藥包爆炸的水壓來破碎結構物周壁材料的一種爆破技術。
眾所周知，水是難以壓縮的流體，當外界壓力增至100MPa時，水的密度僅增加5％左右。與藥包在空氣中爆炸相比，由于水的密度大，可壓縮性小，故炸藥在水中爆炸時，水本身消耗的變形能量極少，爆炸能量傳遞效率高。實測得知，在爆炸瞬間，水中沖擊波的波峰壓力很高，可達數萬兆帕，雖然沖擊波初始壓力隨著傳播距離增加而迅速衰減，但到達結構物周壁的沖擊波壓力仍在100MPa以上。緊接著沖擊波壓力之后，周壁還受到來自高壓氣團膨脹而產生的水壓作用。對不同類型的容器式結構物在合適的裝藥量前提下，要既能使結構物周壁破裂，又能更有效地控制飛石、震動和噪音的危害作用。
水壓拆除爆破大致可分為開口式和閉口式兩類，前者爆破時水柱上沖高度大，周壁破碎效果較差，后者的水柱上沖高度小，周壁破碎效果好，碎塊飛散也可控制在較小的范圍以內。
水壓爆破與通常用的鉆眼爆破法相比，它具有以下優點：
(1)藥包個數少，且不需要鉆孔，施工簡便、迅速，費用低；
(2)爆破能量利用率高，破碎效果好；
(3)爆破后產生的震動小，噪聲低，飛石的距離近，故安全性較好；
(4)能顯著降低爆破產生的有害氣體和粉塵濃度。
但是，水壓爆破時，對藥包和起爆器材的防水要求高；容積大的結構物注水時間較長，有孔洞或門窗時，需要做密封工作等。
2．藥量計算
裝藥量計算公式很多。下面僅介紹兩個簡單常用的公式：
(1)考慮結構尺寸的經驗公式：
Q＝KBKCδB2 (kg)
式中：δ——結構物的壁厚，m；
B——結構物的內徑或短邊長，m；
KB——與拆除爆破方式和結構物特征有關的系數，封閉式爆破KB＝0．7～1．0；開口式爆破KB＝0．9～1．2；
Kc——材質系數，混凝土Kc＝0．1～0．4，鋼筋混凝土Kc=0．5～1．0。
上式適用的條件是使用2號巖石硝銨炸藥，δ<B/2，B≥1m，如果結構物為矩形，可按長寬比乘以0．85～1．0的結構調整系數。
(2)考慮結構物斷面積的經驗公式：
Q＝KcKeS
式中：Q——裝藥量，kg；
Kc——材質系數，混凝土Kc＝0．2～0．25；鋼筋混凝土Kc＝0．3～0．35；磚石砌體Kc＝0．18～0．24；
Ke——炸藥折算系數，黑梯炸藥Ke＝1．0，2號巖石硝銨炸藥Ke＝1．10，銨油炸藥Ke＝1．15；
S——通過藥包中心水平面的周壁斷面積，m2。
3．水壓爆破的施工
(1)藥包位置：如果結構物形狀是規整的方形、圓形和筒形，而又采用單個藥包爆破時，可以在結構物的橫斷面的幾何中心布置藥包。如結構物是矩形或條形時，根據結構的尺寸和材料的強度，沿結構物的軸線等距離布置兩個或兩個以上的藥包；當結構物的高度與直徑(或短邊長度)之比超過1．4～1．6時，可沿垂直方向布置多層藥包；若容器壁的結構和材質不一樣，那么藥包布置在靠近承受力的那邊；當拆除被爆物需要定向傾倒時，藥包應安置在傾倒一邊，使傾倒方向一面的破壞程度遠遠大于相對的另一面，必要時還應采取一定的保護措施(如用空氣隔離)，使對面不受破壞。這對于爆破拆除煙囪、水塔及其他高大建筑物，是很有意義的。
(2)藥包的入水深度：進行水壓拆除爆破，特別是開口式爆破時，藥包爆炸所產生的高壓氣團浮出水面之際，突然急速沖入大氣層，形成一股上沖的水柱。藥包入水深度人愈小，上沖的水柱愈高，這不僅使爆炸能量損失很大，影響爆破效果，而且聲響大。上沖的水柱還有造成高壓線路短路之類的危險。一般藥包入水深度h可按下式計算：
h＝(0．6～0．7)Hs (5—18)
式中：Hs——注水深度，m。
一般要求注水應注滿或不低于結構物凈高度的0．9倍。
當計算值小于40cm時，^取40cm或加覆蓋，使其近似于密閉式爆破。
(3)構筑物開口的封閉處理：一些構筑物(如碉堡、鋼筋混凝土板式樓房)采用水壓爆破拆除時，必須認真做好開口(如出入口、射擊口、門窗等)的封閉處理。除局部因施工需要在裝完藥后處理外，一般封閉處理均應盡可能提前完成，做到不滲水和有足夠的強度。
封閉處理的方法很多，可采用鋼板和鋼筋錨固在構筑物壁面，并用橡皮作墊層以防漏水；也可以用磚石和水泥砂漿砌筑、混凝土澆灌或用木板夾填粘土夯實。不管采用什么方法，封閉處理的部位仍然是結構的薄弱環節，還應采取必要的防護。實踐經驗表明，在封閉部位用裝土的草袋加以堆碼，并使其厚度不小于構筑物壁厚，堆碼面積不小于開口面積，這對于爆破安全和效果都是有益的。
(4)對結構非拆除部分的保