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复杂环境下立窑楼与窑体同时定向爆破拆除

发布时间:2013/12/12 14:59:14    点击:1364次
付武1,王健1,付博1,马玉罄2,毛广田3
(1.65066部队,辽宁大连116100;2.大连市政爆破工程处,辽宁大连116000;3.瓦房店市振兴爆破公司,辽宁瓦房店116300)
  要:介绍了大连市鞍钢集团某水泥厂内立窑楼与立窑体建筑物的同时拆除的爆破设计、安全校核与措施,以及实际爆破效果。并对爆破中出现的部分问题进行了分析和探讨,为同类工程提供了可借鉴的经验。
关键词:立窑楼;窑体;爆破拆除;安全防护
 
1  工程概况
大连市为了落实国家节能减排、保护环境的要求,决定对鞍钢集团大连复州湾黏土矿水泥厂内的一座立窑楼及楼内窑体建筑物实施定向拆除爆破。其现场周围环境为:立窑楼北侧1m处为3层除尘楼、15m处为一低山坡;西侧5m处为高20m的厂房,在高15m处有一通道与立窑楼连接;东侧7m处为储料罐;南侧相距21m处有一变电所。立窑周边环境如图1所示。
拟拆除立窑楼建筑占地面积约204lm。,为7层钢筋混凝土框架结构,高35m、长17m、宽12m,建筑面积1326m2。每层楼高5m(含梁柱高0.5m),由12根立柱支撑圈梁,外侧1、4排各3根立柱,断面尺寸为0.5m×0.5m,中间2、3排各3根立柱断面尺寸为0.6m×0.6m。立窑体由4根高2m、截面尺寸0.5m×0.5m的钢筋混凝土柱支撑。楼梯问位于南侧,梁断面0.3m×0.4m,楼板厚0.2m,梁、柱内部配筋无图纸。立窑楼及窑体建筑结构平面图见图2。
2  爆破总体方案
根据立窑楼主体建筑结构特点和立窑体未拆除的实际情况,以及周围环境条件,为有效地控制建筑物倾倒方向,减少爆破振动影响,确保南侧21m处的变电所安全和正常工作运转,决定对立窑楼(含立窑体)采取向北定向倒塌爆破拆除。
21预拆除除尘楼
在立窑楼爆破前,对其北侧除尘楼进行预先爆破拆除,并及时清除爆碴,为立窑楼爆破创造倒塌空间。
22拆除非承重墙
在保证立窑楼主体结构安全稳定的前提下,为减少钻孔的工作量和炸药用量,在爆破作业前,对主楼1、2层的非承重墙用机械、人工进行预拆除。
23预处理立窑体
针对立窑楼内立窑体底部17m存有熟料没排除的实际情况,爆前对立窑体坍塌方向的金属外壳及立窑体金属轴,用气焊割断处理成45°斜面,使立窑体自身形成倾倒切口;为使立窑体向北侧倾倒创造空间条件,对2、3楼立窑体部位北侧楼板进行切口处理(见图3)。
24切口高度选择
为了给立窑楼向北倾倒创造良好的倒塌条件,采用高切口设计,在1、2楼分别设置爆破切口。同时对2、3楼之间的梁柱节点钻孔爆破,采用毫秒延时雷管控制起爆时间,使其解体充分。
25预先拆除天桥
在立窑楼爆破前,对立窑楼与西侧厂房连接的天桥用人、机、爆结合的方法预先拆除,使其与立窑楼分离,为立窑楼倾倒创造良好条件。
 
3  爆破技术方案
31  切口形式
为确保楼体起爆后顺利倒塌,采取高三角形切口,增大对立窑楼的立柱破坏高度,并对2、3层梁柱节点钻孔爆破,使立窑楼爆后能充分坍塌解体。
3.1.1  主楼切口高度
立窑楼的主要承重构件为钢筋混凝土立柱,为了保证立窑爆破时产生足够的倾覆力矩,在立窑楼1、2层立柱分别形成不同的炸高,
1楼1、2、3、4排立柱切口高度分别为2.5m、2m、1.5m、0.5m;在2楼1、2、3排立柱又增设了高度为1.5m、1m、0.5m的爆破切口;最后形成6.5m的爆破切口,加上对3楼梁柱节点的爆破,最终可以形成10m的爆破切口(见图4)。
3.1.2立窑体切口高度
一楼立窑体底部由4根高2m、截面尺寸0.5m×0.5m的钢筋混凝土柱支撑。为使立窑体顺利向北倾倒,北侧2根立柱炸高2m,南侧2根立柱炸高0.5m,以形成三角形爆破切口(见图3)。
32爆破参数
3.2.1立窑楼爆破参数
为了提高爆破效果、降低地震波强度、控制爆破碎物飞散,决定采取多钻孔,少装药的“断柱、切梁、破节点”的爆破方法。
在立窑楼倾倒方向前3排立柱炮孔采用线形布孔,后1排在立柱底部沿中心线两侧对称布2个孔;炮孔深度按公式L=(0.6~0.8)B计算,B为立柱断面边长,则1楼l、4排立柱炮孔深度L1、4=0.33m,2、3排立柱炮孔深度L2、3=0.4m。具体爆破参数如表1所示。
3.2.2立窑体爆破参数
立窑体4根立柱断面为0.5m×0.5m,每根立柱沿断面中心线按孔距0.30m、孔深0.35m的参数布置炮孔。起爆顺序由北向南依次起爆,使立窑向北侧倾倒。
立窑体立柱炮孔深度L立窑=0.35m;根据资料和现场情况分析,单位炸药消耗量取q=1.5kg/m3。倒塌方向第1排立柱断面为0.5m×0.5m,前排柱炸高2m、后排柱炸高0.5 m。每根立柱沿其侧面中心线按孔距0.30m、孔深0.35m的孔网参数布置炮孔,单孔装药量取90g。具体爆破参数见表l。
33起爆网路设计
为确保楼体顺利倒塌,决定采用毫秒延时非电导爆管起爆系统,每个孔内装1发雷管,孔外用2发MSl段雷管(0 ms)连接,分4组依次起爆,每组药量分别为3.99、3.24、3.33、0.60kg。第1组1、2楼第1排立柱及节点孔内使用MS3段雷管(50ms);第2组1、2楼第2排立柱及节点孔内使用MS6段雷管(150ms);第3组1、2楼第3排立柱、节点及立窑1排支柱孔内使用Ms9段雷管(310ms);第4组1楼第4排立柱及立窑2排支柱孔内使用MSl2段雷管(550ms),传爆按由北向南的顺序依次点火起爆。
 
4  爆破安全校核及措施
41  爆破安全
由于重点保护的对象为爆区南面的车间配电房、西面的厂房和东面的储料罐,因此需对爆破振动和落地振动的影响进行校核。
4.1.1  爆破振动
 
式中:Q为最大一段药量,取Q=3.99kg;K、a分别为衰减系数和指数,取K=200、a=1.8;R为距爆源中心的距离,R=2lm;K′为拆除爆破修正系数,取K′=0.25。
将有关数据代入上式可得v=0.48cm/s,此值远远小于3cm/s,配电房是安全的。
4.1.2落地振动
按照中国科学院力学所提供的塌落振动公式:
 
式中:vt为塌落引起的地面振动速度,cm/s;Kt、β分别为塌落振动衰减系数,Kt=3.5,β=-1.7;M=600t,g=10m/s2,H=35m,σ=10MPa;R为塌落的质心至变电所的距离,R=33m。
将有关数据代入上式可得可。Vt=2.58cm/s,由于采取了开挖减振沟及设置减振带等措施,实际Vt数值远小于3.0,故变电所是安全的。
42安全措施
(1)为了确保爆破安全,作业时严格按计算的药量装药,选用黄黏土作填塞材料,分层填土分层捣实。
(2)对所有梁、柱装药部位用2层湿草垫子覆盖捆扎防护、对外墙四周设挂防雨布阻挡飞石,把飞石影响控制到最低程度。
(3)在起爆前,对孔外传爆线路用草垫进行覆盖防护,以确保孔外传爆线路的安全。
(4)加大安全警戒距离控制,根据以往爆破经验,把安全警戒圈半径定为200m。
(5)在立窑楼与配电房之间挖了一道2m深的防振沟,用于削弱地震波的传播。
(6)为降低触地振动影响和减少爆碴飞溅,预先在倒塌位置的地表上铺上一层0.8m的黄土进行缓冲,并对爆破时产生的爆破及冲击振动效应进行现场监控。
 
5  爆破效果与体会
51  爆破效果
起爆后,立窑楼及立窑体按预定的顺序和方向倒塌,整体前冲20m,爆堆最高处为4.2m,其余不足4m。飞石控制在15m以内,警戒线以外无振感,变电所及其它建筑物安全无恙,爆破取得圆满成功。
52  几点体会
(1)爆前适当对其非承重结构进行预拆除,可减少爆破钻孔作业量、控制总装药量、克服倾倒阻力、加快倒塌速度。
(2)对爆破切口内的每排立柱选用合理的延时起爆时间及顺序,可获得理想的倒塌效果。
(3)框架结构楼房爆破预拆时,采取“断柱、切梁、破节点”的方法,合理确定爆破切口高度、切断切口上2~3层的横梁、破坏前排梁与柱交结点,能有利于减少倾倒阻力、加快倒塌速度,可避免炸而不倒、倒而不碎的现象发生。
(4)在无建筑图纸资料,缺少对立窑、框架内部布筋结构、砼标号了解的情况下,进行爆前试爆极为重要,在摸清其结构的情况下,调整爆破参数是本次拆除爆破成功的关键。
摘自《工程爆破》总第60期
 
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