复杂环境下水泥厂立窑爆破拆除

涂 羽 ,张 欢

(三河金能爆破工程有限公司, 河北三河市 065200)

复杂环境下水泥厂立窑爆破拆除

涂 羽 ,张 欢

(三河金能爆破工程有限公司, 河北三河市 065200)

在三河市灵山水泥厂爆破拆除中,采用了单排孔方式对大截面立柱进行爆破。介绍了立窑爆破拆除的参数设计和施工工艺,证明了单排孔爆破方式应用于爆破拆除的可行性。

爆破拆除;框架结构;单排孔

1 工程概况

为了响应国家节能减排的号召,三河市灵山水泥厂内有一立窑需要爆破拆除。该立窑是一幢钢筋混凝土框架结构的高层建筑。主楼共 8层,附楼共4层。立窑北侧 21 m为传输带,西侧 20 m为料仓及其它建筑群,南侧 57 m为仓库,东侧 54 m为连体料仓。总的来说爆区周围环境较复杂,具体环境如图1所示。

图1 工程环境

需拆除的楼房为钢筋混凝土框架结构。分为 2个部分,即主楼和附楼。主楼共有立柱 10根,断面70 cm ×70 cm的有 4根,断面为 60 cm ×60 cm的有4根,断面 70 cm ×110 cm的有 2根;附楼共有立柱8根,断面 40 cm ×60 cm的有 4根,断面 30 cm ×40 cm的有 2根,断面 40 cm ×50 cm的有 2根。

2 爆破方案设计

2.1 总体爆破方案

主楼和附楼均为框架结构。楼体质量和梁柱截面尺寸较大,须采用较大的药量才能保证爆破效果,因此爆破震动、爆破飞石和楼体落地震动都可能较大。要减小爆破震动和落地冲击震动,保证周围建筑物和管线的安全,必须采用多段延期起爆,爆破网络较为复杂。

东面有长约 54 m的空地,适合定向倒塌。拟采用一次起爆,由东向西分段延时起爆,使楼房定向向东倒塌并解体的施工方案。

采用微差爆破技术,减少一次起爆最大药量,减小爆破震动并能使构件充分解体。

2.2 预处理

(1)用机械将 1～3层的爆破切口范围内的非承重砖墙全部拆除;对横梁进行适当处理。

(2)采用人工和机械相结合的方法将立窑内部机械设施拆除。

2.3 爆高的确定

根据楼房结构特征、配筋情况及楼房自重较轻的特点,根据相关资料和以往的工程经验,在工程经验公式计算的基础上对爆高予以适当调整,考虑到楼房自重较轻的这一特点,为了使楼房在最小范围内安全倒塌,并尽量使其在空中充分解体,实际确定爆破缺口高度第一排为 8 m,第二排为 7.5 m,第三排为 0.6 m,如图2所示。

2.4 爆破参数的选取

(1)最小抵抗线 (W)。通常取断面短边或墙厚度 (B)的一半,即 W=B/2。

(2)药孔间距 (a)。药孔间距一般取 a=(1.0～2.0)W。

(3)药孔深度 (L)。通常取断面长边的 2/3。

(4)单孔药量 (q)。根据体积原理,对单孔药量按下式确定:

图2 待爆物结构及装药示意

式中:q——单孔药量;

K——单位体积用药量系数 (单耗),一般取K=0.8～1.5 kg/m3;

V——单孔负担的体积;立柱:V=a·B·H(a为孔距,B为宽度,H为长度)。

按上式计算后,还应根据现场具体情况进行修正。

(5)填塞长度 Lt。Lt≥(1.1—1.2)W。

(6)装药结构。炮孔均采用孔底密实装药,孔内放置一发导爆管雷管,孔口用炮泥堵塞。

各立柱爆破参数见表1。

表1 爆破参数

2.5 爆破网络设计

采用毫秒导爆管雷管起爆系统,采用孔内毫秒微差延期网路,孔内采用不同段位雷管。附楼第一排立柱使用MS-1段,第二排立柱采用MS-5段,立窑第一排立柱使用 MS-1段,后排立柱均使用MS-9段。延时分布如图3所示。

图3 各立柱的爆破延时分布

3 安全技术措施

3.1 爆破振动

爆体距离最近保护物的距离为 20 m,允许振动取 2.5 cm/s。Qmax≤R3(V/kk′)3α,取 α =2,k=200,k′=0.3,计算得出 Qmax≤68 kg。实际一次最大起爆药量为 10.55 kg。20 m处实际爆破振动 V=1.79 cm/s,小于安全允许振动速度。

3.2 塌落振动

结构物在塌落触地时,对地面的冲击较大,产生塌落振动。塌落振动根据周家汉教授总结的公式计算:

式中:Vt——塌落引起的地面振动速度,cm/s;

M——下落构件的质量,500 t;

g——重力加速度,9.8 m/s2;

H——构件中心的高度,22 m;

σ——地面介质的破坏强度,一般取 100 MPa;

R——观测点至冲击地面中心的距离,m。

建筑物拆除爆破塌落振动与结构的解体尺寸和下落的高度有关。为了减小对地面的撞击作用,控制下落建筑物解体的尺寸十分重要,高度是改变不了的。根据数座高烟囱爆破拆除实测数据整理分析给出式中的衰减参数 Kt=3.37,β=-1.66。距塌落中心 20 m的建筑物的塌落震动速度为:

经计算知,距楼房倒塌触地点最近处的建筑物振动速度 1.13 cm/s,小于国家安全规程中规定的震动速度 5 cm/s。

3.3 爆破飞石距离估算

Rf=20n2W kf=20×1.22×0.35×1.5=15.12 m,其中 Rf为个别飞散物距离,m;n为爆破作用指数;W为最大药包的最小抵抗线,m;kf为安全系数,一般取 1～1.5。

为防止爆破产生的个别飞石,在立柱外部采用加强型防护,使用 3层草垫用铁丝捆绑固定;对立窑倒塌方向左右两侧建筑物的门窗采用悬挂草垫进行遮挡防护。

4 爆破效果及体会

4.1 试爆及爆破效果

2010年 11月 10日对三河市灵山水泥厂外侧的 70 mm×70 mm立柱进行了试爆。从试爆结果来看,单排孔装药能让立柱失去支撑能力。11月 11日上午 11点起爆后,立窑按照设计方向倾倒,周边的设施没有损坏。

4.2 体会

(1)此次立窑爆破总体拆除方案、切口的高度、微差的选取是比较合理的。

(2)爆破前对立窑内部的设施机械拆除是相当有必要的。

(3)单排孔方式爆破减少了钻孔个数,简化了爆破网路。在施工进度、节约成本上起到了显著的作用,且能保证爆破效果,在高层建筑物拆除爆破中具有可行性。

[1] 汪旭光,于亚伦.拆除爆破理论与工程实例[M].北京:人民交通出版社,2008.

[2] 于亚伦.工程爆破理论与技术 [M].北京:冶金工业出版社,2008.

[3] 杨振声,吴子骏.工程爆破文集[M].深圳:海天出版社,1997.

[4] 冯叔瑜.城市控制爆破[M].北京:中国铁道出版社,1985.

2011-06-26)