爆破工程技术人员高级爆破工程师考试拆除爆破设计考试题及参考答案(一)

拆除设计1：桁架结构厂房房顶聚能切割拆除爆破

设计要求：爆破方案、爆破点的选取及理由、线型聚能切割器的结构及起爆网路

采用聚能切割爆破技术对桁架结构构筑物进行拆除，具有安全性好、操作方法简单易行，且具有良好的经济效益等优点。

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，使之失去承载力和结构的整体稳定性，并在其自重的作用下原地坍塌和定向倒塌。

1、爆破方案

桁架构件螺纹钢筋外包混凝土的断面尺寸较小（15cm×15cm），难以实施钻孔爆破，因此，采用聚能切割爆破技术对桁架结构厂房房顶进行拆除是切实可行的。

由于桁架结构的支撑架是支撑整个屋顶及天窗的关键结构，切断支撑架后，屋顶将失去支撑，其整体稳定性随之破坏，最终会在其自重作用下失稳而坍塌。

综上所述，选择利用聚能切割爆破技术切断房顶支撑架使之失稳坍塌的爆破拆除方案，对桁架结构厂房房顶进行拆除。

2、爆破点的选取及理由

在支撑架两侧的上弦3、腹杆4、下弦5处对称布置3个爆破切割点，为避免屋面顶向一侧倾倒而损坏行车轨道和牛腿柱，在每个

支撑架下弦的中点6处设置一个爆破点，用裸露药包（1.5~2.5kg）实施裸露爆破，但起爆时间要比两侧的爆破切割点提前100~125ms，该点与其他切割点呈三角形布置，由于牵引作用可确保屋面顶及支撑梁尽可能向中间倒塌，同时还能避免屋面顶下落时对行车轨道造成破坏。

为确保能够完全切断桁架梁，在安放聚能切割器的位置（爆破点）先利用人工将包覆在螺纹钢筋外的混凝土剔除，以使聚能切割器直接与钢筋接触（图b中的1为切割器安放点）。

3、线型聚能切割器的结构

采用线型聚能切割器。对其要求是制作的切割器既要有足够的切割能力（满足切割桁架的要求），又不能有太多的剩余能量（避免对周围环境产生危害影响），同时还要便于安放。因此，将线型聚能切割器的结构设计成内部为铸装固体炸药并带有“V”型槽的长圆柱体装药结构。切割器的金属药型罩选用紫铜罩，考虑到制作方便，将张开角设计成90°。聚能装药的外壳选用不产生危害飞片的纸壳。

外壳

导爆索

混合炸药

紫铜罩

装药选择：聚能切割器的装药必须选择高能量、高密度、高稳定爆轰的“三高”炸药。选择炸药时应综合考虑其成本、加工工艺、

尽量提高装药密度等，并通过试验确定。可以采用60TNT/40PENT 熔铸混合炸药作为线型切割器的主装药。

线型聚能切割器的尺寸：直径40~50mm，长度100~125mm。4、切割器的安放及起爆网路

经过外包混凝土剔除处理后，在每根桁架构件已局部裸露的4根螺纹钢筋上分别安放一个切割器，将安放在支撑架一侧上弦、腹杆、下弦上三处共计12个切割器用导爆索连接在一起，作为一个起爆点。两侧起爆点共计24个切割器作为一组采用同段雷管进行起爆。采用ms导爆管雷管起爆网路，为保证整个起爆网路能够可靠起爆，采用复式起爆网路。

起爆网路示意图（1、3、5为雷管段别）

拆除设计3：八层砖混结构楼房拆除爆破

设计要求：根据已知条件进行楼房拆除爆破的技术设计

1、爆破拆除方案的确定

根据待拆砖混结构楼房的结构特点及周围环境条件，采用定向倾倒爆破方案对楼房进行拆除。由于北侧具有较开阔的场地，倾倒方向为正北方向。

爆破缺口的形式及高度：采用梯形爆破缺口，和倒向相反方向一侧的砖墙不需要钻孔。1区的钻孔爆破高度到三层；2区的钻孔爆破高度为二层。 M

1区

2区

爆破缺口示意图

2、爆破参数确定

墙体及构造柱（墙厚B =24cm ）

1）最小抵抗线W ：W=B/2=12cm 。

2）孔深l ：l = 0.6B=16cm 。

3）炮孔间距a ：a=2.5W = 30cm 。

4）炮孔排距距b ：b=0.85a= 25cm 。

5）单孔装药量Q ：取炸药单耗q = 1200g/m 3，Q=qabB= 21.6g ，取实取25g ，倾斜孔实取30g 。

3、钻孔及炮孔布置

采用水平钻孔，梅花形布孔方式。 250

250250300

300炮孔布置示意图

每层布置的最大钻孔高度h = 1.5m 。

4、预处理

非承重墙可以预先处理，但应保证整体的稳定性。爆破缺口范围内的门窗拆卸，楼梯断开、厕所进行弱化处理等。

5、起爆网路设计

采用非电导爆管复式起爆网路。孔外分段延期起爆，孔内用5段ms 雷管，孔外用3段ms 雷管。为避免同时起爆造成1区影响2区的倒塌，1区和2区之间的间隔时间为1.5s （采用高精度长时延期雷管）。

5、安全验算及防护措施

1）单段最大允许药量的估算(最近距离R = 20m )，由拆除爆破质点振动速度估算公式

3/1??????????? ??'=R K K V Q α

取K / = 0.5、K =100、.02=α、=V 3cm/s ，经计算，其单段最大允许药量为Q = 117kg 。因此，当建筑物类型的安全允许振动速度为3cm/s 、距爆源中心距离为20m 时，应严格控制单段最大药量不许超过117kg 。

2）触地振动效应的验算

塌落震动由下式验算

βσ]/)/[31

R mgH k V t （= 大楼逐段坍塌，下落构件质量按大楼自重的1/3估算，m=2166t ，g 为重力加速度，9.8m/s 2构件中心高度H=12m ，地面介质破坏强度去σ=10Mpa ，安全距离R=35m ，衰减系数t k 、β取，t k =3.37，

β=1.66，经过计算，在居民楼处塌落震动引起的地表质点振动速度为

2.51cm/s。小于国家规定的安全标准。

降低触地振动可通过挖减振沟或在倾倒方向上垫两道软质缓冲土堤降低触地冲击振动强度；对飞石应进行严格覆盖、遮挡防护，尤其是西侧距离高压架线只有8m，应在西侧进行加强遮挡和覆盖。

拆除设计4：100m钢筋混凝土烟囱的双向折叠倒塌拆除爆破

设计要求：1）采用“东西向双向折叠倒塌”的总体倒塌方案，即上部切口在+30.00m处，向正西倒塌；下部切口在+1.00m处，向正东倒塌。采用先上后下的起爆顺序。

2）拆除设计包括：爆破缺口设计、起爆网路设计、安全防护设计。

1、爆破缺口设计

1）上部缺口爆破技术设计（+30m处，外直径D = 6.57m，壁厚δ= 30cm，内衬红砖12cm，隔热层5cm）

缺口形状及尺寸：采用正梯形缺口；梯形底角为30°；下底边长=，取L1 = 13.2m；上底边长L2 = 8m；缺口高度h = 5δ= 1.5m。Lπ32

D

1

缺口内定向窗和中间预切口的布置：分别在爆破缺口两端各开一个定向窗，并在缺口中央和定向窗同时预先开设一个预切窗口（兼做试爆口）；定向窗为直角三角形，宽2.6m，高1.5m；中间预切口宽

1m，高1.5m。

爆破参数：孔深l = 20cm、孔距a = 30cm、排距b = 25cm，取炸药单耗q = 2000/m3，单孔装药量Q= 45g，缺口范围内共布置7排炮孔，采用梅花形布孔方式。

2）下部缺口爆破技术设计（+1m处，外直径D = 7.8m，壁厚δ= 40cm，内衬红砖24cm，隔热层10cm

缺口形状及尺寸：采用正梯形缺口；梯形底角为40°；下底边长L1 = 16m；上底边长L2 = 9m；缺口高度h = 2.1m。

缺口内定向窗和中间预切口的布置：定向窗为直角三角形，宽2.5m，高2.1m；中间预切口宽1.1m，高2.1m。出灰口刚好在定向窗之内。爆破参数：孔深l = 25cm、孔距a = 30cm、排距b = 30cm，取炸药单耗q = 1800g/m3，单孔装药量Q= 60g，缺口范围内共布置8排炮孔，采用梅花形布孔方式。

上部缺口形状、尺寸示意图

下部缺口形状、尺寸示意图

2、起爆网路设计

确定折叠爆破起爆时差的基本原则是：下段筒体起爆时，上下段筒体之间不会出现倾倒方向和范围的偏差，参照国内高大建筑物上下切口起爆时差的经验，根据理论分析，上下切口时差选用HS6段雷管，起爆时差为2.5秒（即上部爆破形成5度倾斜的角度时。

四通连接块孔外传爆雷管起爆端

上缺口网路孔外传爆雷管

四通连接块

下缺口网路

16段Exel 长延时导爆管雷管

3、安全防护设计

1）爆破振动

爆破拆除高大建筑物时，距爆源R 处的爆破振动速度v 可按下

式计算：

α)/3

1R Q K v （=， 式中：v 为地面质点振动速度，cm/s ；Q 为一次起爆的最大单响

药量，kg ；R 为被保护对象与爆源重心的距离，m ；K 、α为场地系数及衰减系数，一般取K=50~150，α=1.3~1.5。

2）触地冲击振动：

建筑物冲击地面而引起的振动大小与被爆坍塌物的质量、重心高度和触地点底层的刚度有关，在地面没有任何缓冲物的极端情况下，目前较常用的建筑物触地振动可按下式计算：

βσ]/)/[31

R mgH k V t （=， 式中：V 为触地振动速度，cm/s ；m 为坍塌构件的质量，t ；g 为重

力加速度，m/s2；H为构件质量重心到地面的垂直距离，m；σ为刚性地面的介质破坏强度，Mpa；

k，β为衰减系数，一般取t k=3.37，

t

β=1.66。

为了降低爆破振动的危害，可在正西向50~70m之间铺设缓冲垫层。

3）飞石：

为防止爆破产生的个别飞石并减弱烟囱倾倒的落地质点振动速度，在爆破部位上、下缺口处爆破体覆盖防护，挂设3层草帘进行阻挡防护，上部加强防护。

在倒塌方向，竖立防护屏障。

4)爆破冲击波

爆破冲击波的安全距离计算公式为：

R'

=,式中：'K为与装药途径和爆破程度有关的参数，对

K

Q

建筑物'K=1~2，对人员'K=10，Q为单段最大药量，kg。

本工程中，一次起爆的最大药量为4.2公斤，代入上式，可得，对人员的安全距离为20.5米，对建筑物的安全距离为4米。

5）下部起爆网路的防护：防止下部起爆网路被先爆上部造成影响，搭设顶棚遮挡。

拆除设计5：高75m 砖烟囱爆破拆除设计

设计要求：确定定向倒塌方向、缺口形状和尺寸、爆破参数、起爆网路、安全防护措施

1、定向倒塌方向的确定

根据烟囱周围的环境情况（南偏西有较为开阔且可供烟囱倒塌的场地），结合烟囱的结构特点（砖结构、高75m ），为减小爆破飞石及触地振动等爆破危害对临近建筑物的影响，决定采用定向倾倒爆破拆除方案，倒塌方向（倾倒中心线）为南偏西16°（以南侧70m 处2层砖结构房屋和西南侧45m 处居民楼边缘连线的中点得到）。

2、爆破缺口形状和尺寸

1) 缺口形状

采用正梯形爆破缺口。

2) 缺口尺寸

(1) 缺口高度：根据()δ5~3≥h ，δ为烟囱爆破部位壁厚(=δ1m )，取h=3m 。

(2) 缺口宽度：按L=2/3πD 确定，D 为烟囱爆破部位外直径(D =18.92m )，经计算L = 39.6m ，实际取L = 39m 。

3、爆破参数确定

1) 炮孔深度l ：按δ32=l 或δ65.0=l 确定，取=l 650mm 。

2) 炮孔间距a ：按()l a 9.0~8.0=确定，取550=a mm 。

3) 炮孔排距b：按a

b mm

=

.0

b85

=确定，取500

4) 炸药单耗q：根据经验取500

q g/m3。

=

5) 单孔装药量Q：按体积公式计算δ

qab

Q== 137.5g，取Q= 150g。

6) 炮孔布置：采用梅花形布孔方式，共布置7排炮孔，最下一排炮孔距地面高度为1.5m。

4、预处理及试爆

1) 为确保烟囱按设计方向准确倒塌，倾倒爆破前，在爆破缺口的两端用机械破碎方法开设直角三角形定向窗，底角?

α，底边

=45

长3m，高3m。

2) 为减少钻孔数量和降低总装药量，在确保烟囱整体稳定性的前提下，倾倒爆破前用机械破碎方法预先开设三个对称切口，切口宽2.2m，高3m。中间预切口兼作试爆口，根据试爆结果确定最终的单孔装药量。

3) 爆破缺口范围内的内衬在定向窗和预先切口开设后用风镐处理。

爆破缺口形状、尺寸及起爆顺序示意图（数字1、3、5、7为雷管段

别） 550550

500

500500

3000

局部炮眼布置示意图

5、起爆网路设计

采用非电导爆管孔内微差起爆网路。雷管采用1、3、5、7段ms 导爆管雷管，即根据炮孔位置的不同，孔内分别采用1、3、5、7段雷管，孔外采用1段雷管作为传爆雷管。

网路连接方式：炮孔内的外露导爆管采用“大把抓”（10~15根为1簇）连接，每一把由2个1段雷管引爆，孔外传爆导爆管用四通连接成闭合起爆网路，由起爆器起爆。

6、安全防护措施

1) 爆破振动：根据允许振动速度和设计单段最大药量计算安全允许距离，若不满足安全距离要求，增加雷管段别或开挖减振沟；

2) 对飞石在爆破部位采用围挡、覆盖防护措施（金属网挂苇帘、草袋等，绑扎牢固），在重点部位加强覆盖，覆盖过程中注意保护起爆网路；

3) 施工过程中佩戴安全帽、扎安全带；

4) 触地振动防护，在倒塌方向（西南侧居民楼和房屋之间）铺设一定高度的砂、土作为缓冲垫层；

5) 做好警戒工作，警戒范围300m；

6) 爆后安全检查，无安全隐患解除警戒。

拆除设计7：铁路大桥拆除爆破

设计要求：在选定爆破方案的基础上，进行爆破缺口的选择、爆破参数计算、起爆网路设计

1、爆破切口高度：根据经验，桥墩形成“绞”的爆破切口高度一般H=（1.0~1.5）B=3.4~5.1米

在本工程中，爆破切口高度选择为4米。

2、爆破参数计算

采用2号岩石硝铵炸药，单个药包药量按下式计算。

1）最小抵抗线W

钢筋混凝土结构立柱W=0.35m~0.5m，根据桥梁结构与施工经验，W 取0.5米，进行多层多排布药。

2）炮孔直径d与炮孔深度L

钻孔直径选择：d=40mm

根据桥梁结构尺寸，

桥墩钻孔深度L=1.0m

桥面钻孔深度L=0.6m

3）炮孔间距a,b

孔距a=（1.2~2.0）W=0.48~0.8m，取a=0.6m

排距b=（0.8~1.0）a=0.48~0.6m，取b=0.5m

4）炮孔布置

在桥墩底部，离地面0.7米处开始布孔，梅花形布孔，共布置8排。桥墩布孔图如图所示：

对于桥面，在每跨桥面上布置2~3道爆破切割线，每条切割线垂直于桥延长线，由三排孔距0.6米，排距0.5米的梅花孔组成，每条切割线上有32个炮孔，桥面布孔。装药如图所示。

5）填塞高度

l

1

填塞高度

l=(0.3~0.5)L

1

桥墩爆破

l=0.3~0.5米，取0.4米

1

桥面爆破

l=0.18~0.25米，取0.2米

1

6）单孔药量

采用2号岩石硝铵炸药，根据以往的施工经验，单位炸药消耗量q 一般为360~440kg/m3,本工程中取400kg/m3,单孔药量可按如下公式计算：

Q?

=

q

??

b

a

l

对于桥墩：Q=400×1×0.6×0.5=120g

对于桥面：Q=400×0.6×0.6×0.5=75g

3、起爆网路设计

采用导爆管雷管接力式孔外微差延期起爆网路，孔外传爆雷管采用3段管，孔内采用9段管。为提高起爆网路的可靠性，孔外传爆节点上的雷管数为2发。

拆除设计8：钢筋混凝土桥墩联合爆破法拆除

设计要求：进行爆破设计，包括炮孔爆破（圆柱墩爆破；横梁切断爆破）、方形桩水下外敷药包切割爆破、起爆网路、爆破安全与防护措施

1、炮孔爆破设计

1）圆柱墩爆破设计

选择钻孔直径为90mm.。按超深1.2m进行钻孔，孔深l = H +1.2 = 9.5m，

水下爆破单耗取q = 1.2kg/m3，炮孔装药量Q = qV= 1.2×3.14×0.52×8.3 = 7.8kg。

2）横梁切断爆破设计

根据横梁的截面尺寸（宽度B = 1.7m、高度h = 1.3m），

孔深l：

l=（0.5~0.65）H=0.65~0.85m，取800mm。

最小抵抗线W：

W=0.35~0.5m，取400mm。

孔距a ：

a= (1.0~1.3)W=0.4~5.2m,取450mm。

排距b ：

b= (0.6~0.8)a=0.27~0.36mm，取300mm。

炸药单耗q：

炸药单耗按2号岩石炸药计算，取1200g/m3。

单孔药量Q：

Q=qabH=1800×0.45×0.3×1.3=315g，取300g。

沿桥横梁中部横向布置6个炮孔，布孔方式为矩形。