地下工程施工技术问答
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116.混凝土(钢筋混凝土)被复结构的切割爆破如何设计?

在地下工程的更新改造过程中,或者因被复结构质量有问题,有时需将已被复的混凝土(钢筋混凝土)切割掉一部分。这种切割爆破是爆破工程中最困难的问题之一。它除了要求将需爆掉的部分爆掉外,还要求保留部分尽量少受破坏、裂缝尽可能少、切割四周尽可能平整。

切割爆破与坑道掘进类似,也按中间部位(相当于掏槽和扩大)、二周边孔、周边孔(切割孔)的顺序进行,但必须按控制爆破的要求进行设计与施工,见图7—8。

图7—8 混凝土切割爆破炮孔布置

(1)中间部位爆破

①确定炮孔深度L。通常情况下只能垂直于被复结构面打孔。拱部(指拱部没回填前,也指无回填的两面临空部位,本问答下同)孔深L为拱厚B的3/5~2/3,侧墙(也指被复与围岩紧密接触部位,下同)为墙厚B的80%~90%,即

拱部  L=(3/5~2/3)B   (7—7)

侧墙  L=(0.8~0.9)B   (7—8)

式中 L——孔深(m);

B——钻孔部位被复厚度(m)。

②确定最小抵抗线W。拱部为0.5B,侧墙为装药中心至自由(临空)面的距离,单位均为m。

③确定炮孔间距a。炮孔间距根据爆破要求、材料种类、药孔直径按下式确定:

a=(1.0~1.3)W   (7—9)

或  a=(8~12)d   (7—10)

式中 a——孔距(m);

W——最小抵抗线(m);

d——炮孔直径(m)。

在计算孔间距时,材料强度大,系数取小值;材料强度小,则取大值。

④确定排距b。在控制爆破中,往往需打多排炮孔。排距一般近似取为前排的最小抵抗线(即b=W),也可根据孔距按下式确定:

b=Kb·a   (7—11)

式中 Kb——排距系数,多排药孔齐爆时Kb=0.8~1.0,多排药孔延期起爆时Kb=1.0~1.2;材料强度高,Kb取小值,反之则取大值。

⑤确定单孔装药量C。使用2号岩石硝接炸药,并多个药孔同时起爆时,单孔药量按下式计算:

C=Ka·b·B   (7—12)

式中 Kk——单位用药系数(g/m3),按表7—2选取。

表7—2 单位用药系数Kk

表7—2中的Kk值是按使用2号岩石硝铵炸药,一个自由面考虑的,当每增加1个自由面时,应减少药量10%~20%;如改用其他炸药时,则应乘以换算系数e。

e=0.5·(12/Zm+320/Zb

式中 Zm——所用炸药的猛度(mm);

Zb——所用炸药的爆力(cm3)。

炮孔中装有导爆索时,可按20g/m折算成2号岩石硝铵炸药。

⑥确定一次起爆炮孔数目。根据第九章有关爆破地震允许振动速度的要求确定,并自中心向四周扩展。

(2)四周切割爆破

四周切割爆破指中间部位爆破之后剩余二周边孔、周边孔之四周的爆破。

①确定二周边孔最小抵抗线We、周边孔最小抵抗线WZ。当结构厚度B≤0.5m时取WZ=0.3m且不大于2B/3,并取消二周边孔;当结构厚度B>0.5m时,应布置二周边孔,并取We=2B/3。

②确定二周边孔、周边孔的孔深L。侧墙取L=0.9B,拱部取L=(0.6~0.8)B。

③确定二周边孔、周边孔的孔距a。二周边孔孔距a=2B/3;周边孔的孔距a=2B/3,且不大于0.3m。

周边孔直角部位的切割爆破,施工难度很大,由于在两个方向上爆破切割时,均易造成爆破裂隙的延伸,导致保留部分发生破坏,所以直角部位的三角区应布置导向孔,见图7—9。导向孔力求保持正直,并穿透混凝土体,导向孔与导向孔以及导向孔与周边切割孔的距离取周边孔孔距的1/3~1/2。为避免保留部分发生破坏,除布置不装药的导向孔外,两个方向上的装药位置应互相错开。

图7—9 直角切割混凝土炮孔布置

④确定二周边孔、周边孔单孔装药量C。使用2号岩石硝铵炸药时,单孔药量按下式计算:

C=(0.8~0.85)Kk·a·We·B   (7—13)

或  C=(0.8~0.85)Kk·a·WZ·B   (7—14)

式中 Kk——单位用药系数(g/m3),按表7—2选取。

⑤确定二周边孔、周边孔的装药结构。当二周边孔、周边孔的孔深L<1.5W时,单孔装药量C正向装至孔底,余孔全部用炮泥填塞密实;当孔深L>1.5W时,应将单孔装药量C设计为分层间隔装药,具体药量分配及装药结构参见第148问。