拆除爆破
拆除爆破是以拆除工程为目的控制爆破，主要用于下面几个方面：
(1)大型块体的切割解体，如厂房内的设备基础，各种建、构筑物的基础以及桥梁台墩、码头船坞、桩基、孤石等的拆除。
(2)钢筋混凝土框架结构的拆除。
(3)高大建、构筑物的拆除爆破，如楼房、烟囱、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、飞机场跑道等。
拆除爆破有下面几个特点：
(1)爆破对象和材质多种多样。采用控制爆破拆除的各种类型建筑物与构建筑物的种类十分繁多，如楼房、烟囱、水塔、大型框架、厂房、机车库、贮水池、水罐、碉堡、人防工事、桥梁墩台、梁、拱、路面、地坪以及各种建筑物基础和设备基础等等。从爆破的材质看，有各种强度的混凝土、钢筋混凝土、浆砌片石和料石、砖砌体、三合土以及各种岩石等。
(2)爆破区(点)的周围环境复杂。拆除爆破的工点大都位于城区、厂矿区或居民区，环境复杂，爆破时必须确保周围建筑物和设施以及人员的安全。有时爆破作业在厂房和车间内进行，有时在机械设备附近，有时在交通要道附近或人口稠密的居民区内。因此对爆破的安全度要求很高。
(3)起爆技术比常规爆破要复杂得多。采用控制爆破拆除建筑物时，有时需要一次起爆成千上万个药包，起爆的药包数量之多在一般常规爆破中是罕见的，特别是拆除高层建筑物时，为了控制倒塌方向和坍塌范围，不仅要起爆数量众多的群药包，而且对于各层结构的先后起爆顺序和间隔时差还必须结合建筑物失稳的力学要求精心设计。所有这些都比常规爆破的起爆技术要复杂得多。
由于这些特点，对拆除爆破也提出了一些严格的要求：
(1)严格控制爆破的破碎程度。对于大多数爆破体，通常要求爆后“碎而不抛”或“碎而不散”，有时甚至要求“宁裂勿飞”。
(2)严格控制爆破的破坏范围。要求只破坏需要拆除的部分，同时对保留部分要做到完整无损。
(3)严格控制建筑物爆后的倒塌方向和影响范围。对于高大建筑物和结构物，要求爆后倒向指定方位或坍塌在预定范围之内，在坍(倒)塌过程中不得危及附近建筑物或管、线网路的安全。在铁路或公路边进行爆破时，不得危及行车安全或中断行车。
(4)严格控制爆破的危害作用。通过精心设计、施工和加强防护等技术措施，将爆破地震波、空气冲击波、噪音和飞石等的危害作用严格地控制在允许范围之内，确保爆破点周围人和物的安全。
拆除爆破条件复杂，要求严格，应在下列基本原理指导下进行设计和实施。
1．最小抵抗线原理
由于从药包中心到自由面的距离沿最小抵抗线方向最小，因此，受介质的阻力最小；又由于在最小抵抗线方向上，冲击波(或应力波)运行的路程最短，所以在此方向上波的能量损失最小，因而在自由面处最小抵抗线出口点的介质首先突起。我们将爆破时介质抛掷的主导方向是最小抵抗线方向这一原理，称为最小抵抗线的原理。
最小抵抗线方向不仅决定着介质的抛掷方向，而且对爆破飞石、振动以及介质的破碎程度等也有一定的影响。此外，最小抵抗线的大小，还决定装药量的多少和布药间距的大小，并对炮眼深度和装药结构等有一定的影响。
2．分散装药的微分原理
将欲要拆除的某一建(构)筑物爆破所需的总装药量，分散地装入许多个炮眼中，形成多点分散的布药形式，以便采取分段延时起爆，使炸药能量释放的时间分开，从而达到减少爆破危害、破坏范围小、爆破效果好的目的，这就是分散装药的微分原理。“多打眼、少装药”是对拆除控制爆破中微分原理的形象而通俗的说法。
3．药量适当的等能原理
爆破主要能源是炸药。显然，如果炸药用量适当，辅以合理的装药结构和起爆方式等，就可以防止或减轻爆破危害，从而达到拆除控制爆破的目的。对此，人们便提出了等能原理的设想，即根据爆破的对象、条件和要求，优选各种爆破参数——孔径、孔深、孔距、排距和炸药单耗等，同时选用合适的炸药品种、合理的装药结构和起爆方式，以期使每个炮孔所装的炸药在其爆炸时所释出的能量与破碎该孔周围介质所需要的最低能量相等。也就是说，在这种情况下介质只产生一定的裂缝，或就地破碎松动，最多是就近抛掷，而无多余的能量造成爆破危害，这就是等能原理。
4．失稳原理
在认真分析和研究建(构)筑物的受力状态、荷载分布和实际承载能力的基础上，利用控制爆破将承重结构的某些关键部位爆松，使之失去承载能力，同时破坏结构的刚度，则建(构)筑物在整体失去稳定性的情况下，并在其自重作用下原地坍塌或定向倾倒，这一原理称为失稳原理。
5．缓冲原理
拆除控制爆破如能选择适宜的炸药品种和合理的装药结构，便可降低爆轰波峰值压力对介质的冲击作用，并可延长炮孔内压力的作用时间，从而使爆破能量得到合理的分配与利用，这一原理称为缓冲原理。
大量实践证明，如采用与介质阻抗相匹配的炸药，不偶合装药、分段装药、条形药包等装药结构形式，可达到上述目的。
一、爆破参数的选定
1．炮孔布置在拆除爆破工程中，孔位主要根据被拆物体的特征、材质、形状、尺寸及清碴方法等因素来确定
当爆破拆除桥梁时，一般采用垂直炮孔。在受施工条件限制时，亦可采用水平炮孔。炮孔可沿梁的全长呈单排或双排均匀布置，局部切断时，炮孔呈梅花形布置，为使梁、柱爆后分离，梁柱接合部位的炮孔应适当加密。
当爆破立柱时，多用水平孔。需要局部破坏时，可在立柱的底部布置3～5个孔，并以同段起爆为好。
为爆破承重墙时，通常采用水平孔，且距地面0．5m以上布孔。外墙的炮孔可布置在窗与窗、门与门中间和墙底层四角的墙壁上，2～4排交错布置。墙壁爆裂口的高度大于墙厚的1．5倍。
基础、桥墩、桥台和路面的爆破，一般用垂直孔。根据被爆物体积的大小，可选用单排或多排孔。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)要求平整则各炮也应相互平行，垂直孔的孔底或水平孔的中心线应在同一水平面上。必要时，在爆裂面两端可增布1～2个导向孔。
对烟囱、水塔等高构筑物的拆除，可采用水平孔。要求定向倾倒时应在倾倒方向一侧设计爆裂口，布孔范围为其周长的1／2～2／3；而需原地倒塌时，则沿全圆周均匀布孔。切口高度应大于壁厚的1．5倍．布孔时可错开布置3～5排孔。内隔墙亦应布孔，并应保证有一定的炸高，以免对倾倒发生影响。
2．爆破参数的选定
在拆除爆破中，正确地决定孔网参数是达到预期目的的重要环节。孔网的主要参数包括最小抵抗线W、炮孔深度上、孔距a与排距b等。
最小抵抗线W 爆破碎块飞散的主导方向是最小抵抗线的方向，因此，抵抗线的方向和大小，将决定着爆破碎块的主要飞散方向和爆破破裂范围，同时也决定药量及钻孔工作量的大小。在城市或厂矿企业拆除旧建筑物的爆破中，一般选用的W均在1m以下。
当爆破小截面梁、柱或墙时，最小抵抗线W：
W＝1／2B (m) (5—6)
式中：B——梁、柱爆破断面中最小的边长或墙厚，m。
实践经验表明，月小于30cm，即Ⅳ小于15cm时，这种薄壁结构或梁柱的爆破飞石是不易控制的，应考虑其他施工方法进行破碎，或两侧临空面填土后进行爆破。若薄壁结构为拱形或圆筒形，当炮孔方向平行于弧面的情况下，药包指向外侧的最小抵抗线W2和指向内侧(或圆心)的最小抵抗线W1应为：
W2＝(0．65～0．68)B (5—7)
W1＝(0．32～0．35)B (5—8)
当爆破大块的混凝土类的结构物和采用人工清碴时，最小抵抗线一般按下列范围选取：
砂浆砌块石 W＝0．5～0．75m
混凝土 W＝0．4～0．6m
钢筋混凝土 W＝0．3～0．5m
当爆破后采用机械清碴时，W还可选用较大值，通常根据机械吊装和运载能力对块度的大小或重量的要求来确定W值。原则上应该是在满足施工要求与安全的条件下，尽可能地选用较大的W值。
炮孔直径d和炮孔深度L 目前在拆除旧建筑物的控制爆破中，大多采用炮孔直径为38～44mm的浅孔爆破。
合理的炮孔深度可避免出现冲炮和座炮，使炸药能量得到充分利用，保证良好的爆破效果。在一般情况下，设计时应尽可能避免炮孔方向与药包最小抵抗线方向重合，且应使炮孔深度L大于最小抵抗线W，确保炮孔装药后有足够的堵塞长度。实践表明，炮孔愈深，钻爆效果愈好，不但可以缩短每米的平均钻孔时间，而且可以提高炮孔利用率和增加爆落方量，从而加快施工进度和节省费用。因此，只要条件允许，就应尽可能采用深孔。在采用群药包的拆除爆破时，为便于钻孔，装药及堵塞操作顺序进行，深孔工值最大不宜超过2m。
当爆破体底部有临空面时：
L＝(0．55～0．65)B (5—9)
无临空面时：
L＝(0．7～0．8)B (5—10)
式中：B——爆破体的厚度或宽度，m。
孔底留下的厚度应等于或略小于侧向抵抗线。
炮孔间距a和排距b 通常完成一定的拆除工程任务，是通过较为密集的布孔和多药包爆破的共同作用来实现的。而在拆除爆破中，一般药包位置也就是炮孔的位置。孔间距a和排距b选择是否合理，对爆破安全、爆破效果和炸药能量利用率均有直接影响。
对要求切割出整齐轮廓线的光面切割爆破，炮孔间距按下式选取：
a＝(0．5～0．8)W (5—11)
在其他情况下，一般均应取a值大于W值。在满足施工要求和爆破安全的条件下，力求选用较大的。值。因为。值越大，钻孔工作量越小，可加快工程进度，亦可按表5—3选取。排距b根据起爆方式确定：
一次起爆时 b＝(0．6～0．9)a (5—12)
逐排分段起爆时 b＝(1．0～1．2)a (5—13)
表5—3 a与W的关系
装药量的确定 单孔装药量一般根据能量守恒原理，用下式计算：
q＝KLab (5—14)
式中：q——单孔装药量，kg；
K——炸药单耗，kg／m3；
b——排距，m；
a——间距，m；
L——孔深，m。
表5—4 材质与K的关系
(5—14)式计算的q是指两个自由面的药量，随着自由面个数的增减，q值应有所改变，其值如下：
自由面数目 1 2 3 4 5
自由面系数Kn 1．0～1．21 0．85～0．95 0．75～0．9 0．7～0．85
对厚壁结构，公式(5—14)计算结果偏小，可适当加大。
确定了单孔装药量后，还必须根据距离最近的被保护物允许的最大震动速度值，计算最大一段炸药量允许值。
Q=R3(V／k)3/a (5—15)
式中：Q——最大一段允许药量，kg；
R——由爆源中心到最近的被保护物间距离，m；
V——被保护物允许的质点震速，cm／s；
k——与介质相关的系数，土壤可取150～200，软岩可取120～180，中硬岩可取80～120，坚硬岩可取30～80；
a——衰减系数，一般取1．5。
二、拆除爆破的施工与防护
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，与一般爆破并无太大差别。但由于对爆破质量要求比较高，药包的最小抵抗线又较小，每个炮孔的装药量通常只有十克到几十克，所以在炮孔布置、炮孔钻凿、装药堵塞和网路敷设等方面都要精心操作，切实符合设计要求。
拆除爆破时，由于炮孔的数量大，药包种类多，所以对炮孔要进行编号，对号装药，绝不允许发生错装的情况，当要求防潮时，还应在药包外套以塑料防水套加以包扎。
装药前，应仔细检查炮孔，清除孔内积水和杂物。装药时，需要用木棍将药包推送至炮孔内的设计位置，要防止雷管从药包中脱落，也要防止雷管脚线掉入孔内。
药包安放后应立即进行堵塞，堵塞材料要选用带有一定水分(含水量为15％～20％)的砂、土混合物。在堵塞长度大于80cm时，也可用干砂堵塞，这不仅操作简便，在发生拒爆时也易于处理。
孔口部分的堵塞，要用木棍分层堵塞捣实，每层堵塞物不宜超过10cm，以防止出现“空段”。在堵塞过程中，应注意保护好雷管脚线、导爆管、导爆索，防止产生盲炮。
为提高堵塞水平炮孔的工效，可事先将堵塞物装在直径为比炮孔小10mm、长20cm的软纸筒内，然后一筒筒地填入炮孔内进行捣实。
为了防止产生盲炮，在施工中一定要严格检查雷管质量。采用电起爆法时，线路接头要牢固，防止“假接”，并用绝缘胶布包好，防止电爆线路刺穿胶布接触地面，造成起爆电源漏电而引起拒爆。采用导爆管网路，导爆管联接处不得进去杂质和水；使用卡口接头联接时，卡口接头要卡牢，防止联接过程中因网路扯动而脱落。但卡接时不得损伤导爆管或将导爆管夹扁，以防传爆中断。拆除爆破的孔与孔之间一般不得使用导爆索联接，因为导爆索传爆时不仅噪声很大，而且产生强烈的空气冲击波。
2．拆除爆破防护的种类
在拆除爆破施工中，防护是必要环节，它不仅可以制止个别飞石造成危害，还可以起到降低噪声的作用。防护可以分为三种：
(1)覆盖防护：是直接覆盖在爆破体上的防护。用作覆盖的材料有：草袋(内装有少量的砂土)、草帘、用废旧胶带或胶管编制成的胶帘、荆笆和铁丝网等。草袋、胶帘和铁丝网在覆盖时，要用细铁丝连接成一体，以增强防护效果。防护的重点是可能产生飞石的薄弱面以及面向居民区、重要设施和交通要道方向。进行覆盖时要特别注意保护爆破网络，不得损坏。
(2)近体防护：即在爆破体附近设置的防护，亦称间接防护。它能防止从覆盖防护中飞出的碎物继续飞扬，近体防护一般采用荆笆、铁丝网或尼龙布做成的围档和排架。它必须具有一定高度，其高度视具体环境条件而定。
(3)保护性防护：当在爆破危险区内有重要的机械设备和重要设施时，要用草帘、草袋、铁丝网、荆笆、木板、方木和竹板等进行遮挡或覆盖。
3．拆除爆破施工注意事项
拆除爆破施工中必须注意以下几点事项：
(1)拆除爆破前，必须对爆破对象进行认真观察和分析，详尽地了解结构特征及材质等情况，必要时还应测试强度等。对爆区周围环境要详细调查。根据爆破对象、环境条件和爆破要求等，做出切实可行的控爆拆除施工设计。
(2)在爆破参数选取中，对单孔装药量和最小抵抗线等的确定，必须持慎重态度。尤其是遇到材质不明或重要拆除工程时，必须事先通过局部试爆，而后再调查和确定孔网参数及装药量等。复杂的起爆网路可进行1：1／2或1：1的试爆。
(3)采用定向倾倒法拆除烟囱、水塔等筒体构筑物时，如遇风速较大，为确保设计倒向，可在预定的倾倒方向拉紧钢丝绳或顺延爆破日期。烟囱内壁所积的煤粉粉尘应清除至爆破部位以外半米处，以防煤粉爆炸干扰倾倒方向。
(4)框架结构要求向一侧倾倒时，必须将图5—1中划斜线部分充分爆碎，混凝土基本脱落，使立柱失去承载能力，并有足够的破坏高度h1h2，形成结构的倾覆力矩。同时，应注意使非倾倒方向的立柱底部疏松破碎，形成铰链，以免影响倾倒方向。
图5—1 框架立柱破坏部位示意图
对于多层建筑的拆除爆破，为缩小塌落范围，可采用折叠倾倒方式，此时应注意各层的破坏部位、破坏高度和控制好延迟起爆时间。
(5)整体建筑物的一部分拆除时，在保留部分与拆除部分之间，爆前必须彻底隔断。对建筑物进行分期爆破解体时，必须采取相应措施防止局部拆除而导致整体失稳。各类建、构筑物爆后塌落时的着地震动，如对周围建筑物或设备有危害，必须采取相应防震、保护措施。
(6)拆除建、构筑物时，还应注意保护地下设施，如油、水管、通讯电缆等。
(7)建、构筑物的拆除爆破，必须在其倒塌稳定后，才允许到现场进行安全检查，确认无错后，施工人员方可进入现场作业。
三、水压拆除爆破
1．水压拆除爆破的概念
水压拆除爆破是将容器状的砖、彻石、混凝土、钢筋混凝土等结构物中注满水，起爆悬挂在水中一定位置的药包，利用药包爆炸的水压来破碎结构物周壁材料的一种爆破技术。
众所周知，水是难以压缩的流体，当外界压力增至100MPa时，水的密度仅增加5％左右。与药包在空气中爆炸相比，由于水的密度大，可压缩性小，故炸药在水中爆炸时，水本身消耗的变形能量极少，爆炸能量传递效率高。实测得知，在爆炸瞬间，水中冲击波的波峰压力很高，可达数万兆帕，虽然冲击波初始压力随着传播距离增加而迅速衰减，但到达结构物周壁的冲击波压力仍在100MPa以上。紧接着冲击波压力之后，周壁还受到来自高压气团膨胀而产生的水压作用。对不同类型的容器式结构物在合适的装药量前提下，要既能使结构物周壁破裂，又能更有效地控制飞石、震动和噪音的危害作用。
水压拆除爆破大致可分为开口式和闭口式两类，前者爆破时水柱上冲高度大，周壁破碎效果较差，后者的水柱上冲高度小，周壁破碎效果好，碎块飞散也可控制在较小的范围以内。
水压爆破与通常用的钻眼爆破法相比，它具有以下优点：
(1)药包个数少，且不需要钻孔，施工简便、迅速，费用低；
(2)爆破能量利用率高，破碎效果好；
(3)爆破后产生的震动小，噪声低，飞石的距离近，故安全性较好；
(4)能显著降低爆破产生的有害气体和粉尘浓度。
但是，水压爆破时，对药包和起爆器材的防水要求高；容积大的结构物注水时间较长，有孔洞或门窗时，需要做密封工作等。
2．药量计算
装药量计算公式很多。下面仅介绍两个简单常用的公式：
(1)考虑结构尺寸的经验公式：
Q＝KBKCδB2 (kg)
式中：δ——结构物的壁厚，m；
B——结构物的内径或短边长，m；
KB——与拆除爆破方式和结构物特征有关的系数，封闭式爆破KB＝0．7～1．0；开口式爆破KB＝0．9～1．2；
Kc——材质系数，混凝土Kc＝0．1～0．4，钢筋混凝土Kc=0．5～1．0。
上式适用的条件是使用2号岩石硝铵炸药，δ<B/2，B≥1m，如果结构物为矩形，可按长宽比乘以0．85～1．0的结构调整系数。
(2)考虑结构物断面积的经验公式：
Q＝KcKeS
式中：Q——装药量，kg；
Kc——材质系数，混凝土Kc＝0．2～0．25；钢筋混凝土Kc＝0．3～0．35；砖石砌体Kc＝0．18～0．24；
Ke——炸药折算系数，黑梯炸药Ke＝1．0，2号岩石硝铵炸药Ke＝1．10，铵油炸药Ke＝1．15；
S——通过药包中心水平面的周壁断面积，m2。
3．水压爆破的施工
(1)药包位置：如果结构物形状是规整的方形、圆形和筒形，而又采用单个药包爆破时，可以在结构物的横断面的几何中心布置药包。如结构物是矩形或条形时，根据结构的尺寸和材料的强度，沿结构物的轴线等距离布置两个或两个以上的药包；当结构物的高度与直径(或短边长度)之比超过1．4～1．6时，可沿垂直方向布置多层药包；若容器壁的结构和材质不一样，那么药包布置在靠近承受力的那边；当拆除被爆物需要定向倾倒时，药包应安置在倾倒一边，使倾倒方向一面的破坏程度远远大于相对的另一面，必要时还应采取一定的保护措施(如用空气隔离)，使对面不受破坏。这对于爆破拆除烟囱、水塔及其他高大建筑物，是很有意义的。
(2)药包的入水深度：进行水压拆除爆破，特别是开口式爆破时，药包爆炸所产生的高压气团浮出水面之际，突然急速冲入大气层，形成一股上冲的水柱。药包入水深度人愈小，上冲的水柱愈高，这不仅使爆炸能量损失很大，影响爆破效果，而且声响大。上冲的水柱还有造成高压线路短路之类的危险。一般药包入水深度h可按下式计算：
h＝(0．6～0．7)Hs (5—18)
式中：Hs——注水深度，m。
一般要求注水应注满或不低于结构物净高度的0．9倍。
当计算值小于40cm时，^取40cm或加覆盖，使其近似于密闭式爆破。
(3)构筑物开口的封闭处理：一些构筑物(如碉堡、钢筋混凝土板式楼房)采用水压爆破拆除时，必须认真做好开口(如出入口、射击口、门窗等)的封闭处理。除局部因施工需要在装完药后处理外，一般封闭处理均应尽可能提前完成，做到不渗水和有足够的强度。
封闭处理的方法很多，可采用钢板和钢筋锚固在构筑物壁面，并用橡皮作垫层以防漏水；也可以用砖石和水泥砂浆砌筑、混凝土浇灌或用木板夹填粘土夯实。不管采用什么方法，封闭处理的部位仍然是结构的薄弱环节，还应采取必要的防护。实践经验表明，在封闭部位用装土的草袋加以堆码，并使其厚度不小于构筑物壁厚，堆码面积不小于开口面积，这对于爆破安全和效果都是有益的。
(4)对结构非拆除部分的保