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建筑物拆除爆破(Demolition Blasting)的环境影响及安全技术分析

摘要:拆除爆破工程引起之负面效应包含爆破飞石、空气冲击波、爆破噪音、爆破震动以及粉尘等,然而上述之负面效应不仅影响环境,而且对周围人和物亦有很大的危害。同时施工安全管理更是对拆除结构物的ㄧ大挑战。

关键字:建(结)构物拆除爆破 环境冲击 爆破安全技术 施工安全管理

一、前言

进行拆除爆破,首先要考虑的重点是安全可靠,其次是要求工程进度快;第三要求成本低。用人工与机械方法來拆除建筑物相比,采用爆破方法拆除建筑物,是一种效率高、成本低以及安全可靠的方法。

  1. 它可以节省时间、劳力、设备和投资;
  2. 可将高空作业变为地面或底层作业,而且能准确地预报倒塌时间与方向;
  3. 可避免像人工或机械拆除那样,造成被拆除建筑物周围长期处于危险狀态或受到骚扰。

二、拆除爆破工程的环境冲击及其防治对策

拆除爆破工程引起之负面效应包含爆破飞石、空气冲击波、爆破噪音、爆破震动以及粉尘等,然而上述之负面效应不仅影响环境,而且对周围人和物亦有很大之危害,因此如何採取有效之防范措施,控制拆除爆破工程负面效应。

(一) 爆破飞石的成因

炸药爆炸能量主要消耗在破碎介质上,仍有多余能量作用在碎块上,使碎块获得足够的动能,以某一初速度向四周飞散,成因:

  1. 填塞材料与被爆体材料之物理力学性质差异太大,导致孔口部分介质破碎而产生朝孔口方向的飞石。
  2. 爆破参数选择有误,药包所处位置最小抵抗线偏小或单孔装药量过大。
  3. 对被拆除爆破结构及其材料的性质、分布情况不了解。软弱界面容易因过大装药量而使其破碎程度加剧、爆生气体大量涌入,导致这些部位产生大量飞石。
  4. 检查工作不到位,施工人员没有按爆破设计参数进行施工,如在装药时施工者自行加大单孔装药量,而管理或检查人员没有检查到,则易产生飞石。
  5. 起爆时差过大,前排被爆体起爆后,破坏了部分防护设施,使后排被爆体在缺乏必要防护之情况下起爆,飞石无遮挡。

(二) 爆破飞石的防护技术

主动防护方式如下:

  1. 选取适宜孔距、排距、最小抵抗线等爆破参数,并尽可能使主要的飞石方向避开重要保护目标;准确选取炸药单孔炸药量,必要时进行试爆來调整药量。
  2. 填充要密实、连续,填塞物中应避免夹杂碎石;并确保填塞长度不小于最小抵抗线值。
  3. 根据爆破要求、被爆体的性质、结构、软弱部位等因素,合理布置药包,切忌药包布置在软弱部位、裂缝、混凝土接缝附近。
  4. 选用较低爆速炸药,并采用不耦合装药、非连续装药等装药结构,合理设定微差延时间隔。

爆区附近必须进行被动防护如下:

  1. 覆盖防护:防护材料直接覆盖在爆破体上,以阻挡飞石飞出,或降低其飞出的速度。其防护重点为可能产生飞石的弱面以及面向居民区、交通要道之方向。
  2. 近体防护:在爆破体附近设置防护装置,一般用竹子或厚尼龙塑胶布架设成防护墙。
  3. 重点对象的防护:在被保护物体上亦用竹子等防护材料进行遮挡或覆盖。此外,人身防护主要措施是将人员撤离危险区,在爆区四周安全距离外,设封锁线和警示标记,并加强警戒。如果人员因工作需要不能撤離或來不及撤離,可以事先修建足以抵御飞石的避炮栅。

防护材料的选取防原则为:a.就地取材,运输方便;b.富有弹性和韧性;c.便于搬动、裁剪和拼接。根据上述之原则可选用竹子、草袋与旧轮胎等作为防护材料,另外金属网、厚尼龙塑胶布、旧工业用毯等亦可作为防护材料。

(三) 拆除爆破冲击波的成因

这种冲击波在空气中传播时,如同双层球形的两个区域,外层为压缩区,内层为稀疏区。压缩区内因空气受到压缩,其压力大大超过正常大气压力,所以称为超压。由于空气受到压缩而向外流动,这种向外流动的空气所产生的冲击压力,称为动压。拆除爆破中墙体全部采用炮眼堵塞爆破,其产生之空气冲击波能量较小,且经过爆区外墙围裹覆盖物的阻挡和吸收,并不会对周围人和物产生危害作用。

(四)爆破噪音之危害与防治

  1. 地面雷管及导爆索的爆破噪音很高,尽量避免使用。不能避免时,应用土或土袋覆盖。
  2. 使用延迟起爆。
  3. 爆破时,于覆盖物上加盖水袋不仅可以降低噪音亦可以防尘。
  4. 砲孔紧密填塞并加强覆盖。
  5. 设置遮蔽物或充分利用地形地貌。

(五)爆破噪音控制标准如下:

  1. 日本:一般爆破噪音不应大于125dB,城市爆破不应大于90dB。
  2. 美国环保局曾提议以85dB为标准,而美国矿业局规定128 dB为安全限制值。此外,美国杜邦公司经验显示;当爆破噪音小于115dB时,居民抗议之情况亦减少。
  3. 湖北省爆破学会则规定,距离爆破源20m以外的爆破噪音应限制在90dB以下。

(六)爆破震动

在建筑物拆除爆破过程中,先后产生两种震动,其中分别为爆区爆破震动以及被爆体触地冲击引起的震动。其中爆区爆破乃炸药能量释放过程中经由建筑物传递至地表的震动;而被爆体触地冲击引起之震动为被爆体在倾倒或倒塌过程中撞击地面所产生之震动;根据国外及国内拆除爆破经验可知,烟囱、水塔和高层楼房等高大建筑物爆破倒塌时产生的触地震动远比炸药爆炸所引起之地面震动大。其危害主要有三个方面:

  1. 引起地面震动;
  2. 引起地面下陷,这对于倒塌方向地面以下各类管线危害,比爆破地震波所造成的危害大得多;
  3. 溅起飞石。

(七) 爆破震动的防护措施防护措施

  1. 主要措施为严格控制ㄧ次齐爆药量。当设计药量大于设计值时,则必须使用延迟爆破。
  2. 在爆破体与被保护体之间开挖减震沟亦可降低爆破地震效应。
  3. 降低触地冲击引起的震动危害,首先可利用预拆除以降低倒塌冲击地面建筑物的质量;其次在地面倒塌范围内铺设一定厚度的松软缓冲层(如土、沙等材料)。

(八) 爆破震动的破坏准则

由于破坏准则受到许多因素之影响,如地形、地质条件、建筑物類型与质量、建筑物与爆源的相对关系等,迄今为止仍未得到公认的解答,大多根据试验或实际爆破工程的经验来提出一些破坏判据,如位移、速度、加速度、频率等。即使同一个物理量,各个研究人员、各国爆破管理单位所提出的判据也不尽相同。目前主要以质点垂直振动速度作为爆破振动的破坏判据。

(九) 爆破粉尘的成因与防治

建筑物拆除爆破中所产生之粉尘主要來自于以下几个方面︰

  1. 炮孔周遭介质被炸药粉碎/破碎过程中产生的粉尘和碎块。
  2. 拆除建筑物倒塌折断、解体及相互碰撞作用产生的粉尘。
  3. 长期沉积和附着在旧建筑物上的灰尘,在建筑物倒塌过程中随之扬起,并在倒地冲击气流作用下迅速扩散,产生扬尘。
  4. 建筑物触地时产生之扰动气流引起附近地面的粉尘飞扬。

可利用以下方式来降低爆破粉尘污染:

  1. 残渣清理︰将长期沉积在楼顶、地板上灰尘,预拆除施工中堆积的残渣碎块清理掉,使得倒塌过程中产生的气浪无粉尘、残渣可扬。
  2. 湿式爆破︰爆破过程中炮孔周遭介质易被过度粉碎,在爆炸冲击波作用下产生较大粉尘气流,亦是粉尘主要成因之一。于炮孔内注水,採用湿式爆破法,可减少粉尘的产生,同时也抑制冲击污染物的扩散。但使用此法时,必须使用防水炸药以避免失炸。
  3. 淋湿墙体、地板︰对整个樓体,特别是要爆破的承重砖墙体、地板进行淋水、喷洒使其湿透,这样墙体爆破和倒塌过程中产生的粉尘就可大大减少。
  4. 楼顶、地面蓄水︰樓顶蓄水在建筑物倒塌过程中也随之下降,扩散覆盖在塌体上,能有效地防止污染物的扩散。
  5. 爆炸水雾降尘:利用悬挂和铺放装有炸药的水袋,爆炸产生水雾来捕捉爆破阶段所产生的粉尘。
  6. 消防車高压喷水︰消防車在爆破后立即进入现场,从不同方向向爆堆高压喷水,阻止污染扩散。

三、拆除爆破工程施工安全管理

  1. 爆破影响范围内实施警戒控制:其警戒区可分为三种,第一为爆破施工现场控制区,区域内只允许施工单位及监督人员凭专用证件进入,其他无关人员不得入内;第二为爆破现场警戒区,此区域内不允许有人户外活动;第三则为交通控制区,区域内断绝交通。
  2. 施工现场严格管理:乙方在施工前应召开安全技术会议,并拟定具体措施明确现场技术与施工人员职责,会议记录应提相关管理单位备桉。施工人员进入现场后,划定作业范围,将爆破施工现场控制区与外围隔开,并安排人员值勤,确保施工现场安全。爆破器材进入现场后,于爆破施工现场控制区周遭设立标示,以防止无关人员接近或进入。施工人员应按照拆除爆破设计方桉及相关安全法规來施工。
  3. 爆炸物品严格管理:乙方严格遵守爆炸物品之运输、现场储存以及使用等方面的规定。按照规定之时间、路线、运输工具及所用品种、數量运输爆炸物品,途中派专人押运。爆炸物品到达现场后派专人看管,并做好收发爆炸物品之登记。装药过程中,作业地点有专人看管,雷管与炸药不得堆放在一起。无关人员不得接近药包加工现场,加工人员之间保持一定的距离,只准製作当班的设计用量,严禁在炸药存放地点加工药包。
  4. 提前通知爆破现场周范围内的单位、居民,做好宣传工作并发放告示。告示包括爆破地点、爆破次數、起爆时间、警戒范围、警戒标志、各种信号及意义,以及发出信号的模式、时间、安全措施等有关注意事项。

ABSTRACT

Side effects of demolition blasting include flyrock, vibration, air shock wave, air blast noise and dust. These side effects will not only cause environment impact and also damage to people. At the same time safe management of construction is also a challenge to demolition blasting. With analyzing many projects of demolition blasting and the participation in the project of demolition blasting in Mainland China, methodology used to control these side effects was finished. In the meanwhile safe management of demolition blasting was given in this study.


Keywords: Demolition Blasting, Side effects, Safe Technique, Safe Management of Construction

 

感谢台湾同胞

原文作者:邓博维,张瑞麟,苏义松。拆除爆破之环境冲击及安全技术分析。致远管理学院(台湾) 国立成功大学资源工程学系(台湾)

2010-1-29 作者 readwiki 发布于分类: 岩土工程 | 关键字 : 安全管理 WIKI 爆破 | 浏览 | 评论 0
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