涂 羽 ,張 歡

(三河金能爆破工程有限公司, 河北三河市 065200)

復(fù)雜環(huán)境下水泥廠立窯爆破拆除

涂 羽 ,張 歡

(三河金能爆破工程有限公司, 河北三河市 065200)

在三河市靈山水泥廠爆破拆除中,采用了單排孔方式對(duì)大截面立柱進(jìn)行爆破。介紹了立窯爆破拆除的參數(shù)設(shè)計(jì)和施工工藝,證明了單排孔爆破方式應(yīng)用于爆破拆除的可行性。

爆破拆除;框架結(jié)構(gòu);單排孔

1 工程概況

為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召,三河市靈山水泥廠內(nèi)有一立窯需要爆破拆除。該立窯是一幢鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的高層建筑。主樓共 8層,附樓共4層。立窯北側(cè) 21 m為傳輸帶,西側(cè) 20 m為料倉(cāng)及其它建筑群,南側(cè) 57 m為倉(cāng)庫(kù),東側(cè) 54 m為連體料倉(cāng)?？偟膩?lái)說(shuō)爆區(qū)周圍環(huán)境較復(fù)雜,具體環(huán)境如圖1所示。

圖1 工程環(huán)境

需拆除的樓房為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。分為 2個(gè)部分,即主樓和附樓。主樓共有立柱 10根,斷面70 cm ×70 cm的有 4根,斷面為 60 cm ×60 cm的有4根,斷面 70 cm ×110 cm的有 2根;附樓共有立柱8根,斷面 40 cm ×60 cm的有 4根,斷面 30 cm ×40 cm的有 2根,斷面 40 cm ×50 cm的有 2根。

2 爆破方案設(shè)計(jì)

2.1 總體爆破方案

主樓和附樓均為框架結(jié)構(gòu)。樓體質(zhì)量和梁柱截面尺寸較大,須采用較大的藥量才能保證爆破效果,因此爆破震動(dòng)、爆破飛石和樓體落地震動(dòng)都可能較大。要減小爆破震動(dòng)和落地沖擊震動(dòng),保證周圍建筑物和管線的安全,必須采用多段延期起爆,爆破網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜。

東面有長(zhǎng)約 54 m的空地,適合定向倒塌。擬采用一次起爆,由東向西分段延時(shí)起爆,使樓房定向向東倒塌并解體的施工方案。

采用微差爆破技術(shù),減少一次起爆最大藥量,減小爆破震動(dòng)并能使構(gòu)件充分解體。

2.2 預(yù)處理

(1)用機(jī)械將 1～3層的爆破切口范圍內(nèi)的非承重磚墻全部拆除;對(duì)橫梁進(jìn)行適當(dāng)處理。

(2)采用人工和機(jī)械相結(jié)合的方法將立窯內(nèi)部機(jī)械設(shè)施拆除。

2.3 爆高的確定

根據(jù)樓房結(jié)構(gòu)特征、配筋情況及樓房自重較輕的特點(diǎn),根據(jù)相關(guān)資料和以往的工程經(jīng)驗(yàn),在工程經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)爆高予以適當(dāng)調(diào)整,考慮到樓房自重較輕的這一特點(diǎn),為了使樓房在最小范圍內(nèi)安全倒塌,并盡量使其在空中充分解體,實(shí)際確定爆破缺口高度第一排為 8 m,第二排為 7.5 m,第三排為 0.6 m,如圖2所示。

2.4 爆破參數(shù)的選取

(1)最小抵抗線 (W)。通常取斷面短邊或墻厚度 (B)的一半,即 W=B/2。

(2)藥孔間距 (a)。藥孔間距一般取 a=(1.0～2.0)W。

(3)藥孔深度 (L)。通常取斷面長(zhǎng)邊的 2/3。

(4)單孔藥量 (q)。根據(jù)體積原理,對(duì)單孔藥量按下式確定:

圖2 待爆物結(jié)構(gòu)及裝藥示意

式中:q——單孔藥量;

K——單位體積用藥量系數(shù) (單耗),一般取K=0.8～1.5 kg/m3;

V——單孔負(fù)擔(dān)的體積;立柱:V=a·B·H(a為孔距,B為寬度,H為長(zhǎng)度)。

按上式計(jì)算后,還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行修正。

(5)填塞長(zhǎng)度 Lt。Lt≥(1.1—1.2)W。

(6)裝藥結(jié)構(gòu)。炮孔均采用孔底密實(shí)裝藥,孔內(nèi)放置一發(fā)導(dǎo)爆管雷管,孔口用炮泥堵塞。

各立柱爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 爆破參數(shù)

2.5 爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

采用毫秒導(dǎo)爆管雷管起爆系統(tǒng),采用孔內(nèi)毫秒微差延期網(wǎng)路,孔內(nèi)采用不同段位雷管。附樓第一排立柱使用MS-1段,第二排立柱采用MS-5段,立窯第一排立柱使用 MS-1段,后排立柱均使用MS-9段。延時(shí)分布如圖3所示。

圖3 各立柱的爆破延時(shí)分布

3 安全技術(shù)措施

3.1 爆破振動(dòng)

爆體距離最近保護(hù)物的距離為 20 m,允許振動(dòng)取 2.5 cm/s。Qmax≤R3(V/kk′)3α,取 α =2,k=200,k′=0.3,計(jì)算得出 Qmax≤68 kg。實(shí)際一次最大起爆藥量為 10.55 kg。20 m處實(shí)際爆破振動(dòng) V=1.79 cm/s,小于安全允許振動(dòng)速度。

3.2 塌落振動(dòng)

結(jié)構(gòu)物在塌落觸地時(shí),對(duì)地面的沖擊較大,產(chǎn)生塌落振動(dòng)。塌落振動(dòng)根據(jù)周家漢教授總結(jié)的公式計(jì)算:

式中:Vt——塌落引起的地面振動(dòng)速度,cm/s;

M——下落構(gòu)件的質(zhì)量,500 t;

g——重力加速度,9.8 m/s2;

H——構(gòu)件中心的高度,22 m;

σ——地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度,一般取 100 MPa;

R——觀測(cè)點(diǎn)至沖擊地面中心的距離,m。

建筑物拆除爆破塌落振動(dòng)與結(jié)構(gòu)的解體尺寸和下落的高度有關(guān)。為了減小對(duì)地面的撞擊作用,控制下落建筑物解體的尺寸十分重要,高度是改變不了的。根據(jù)數(shù)座高煙囪爆破拆除實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)整理分析給出式中的衰減參數(shù) Kt=3.37,β=-1.66。距塌落中心 20 m的建筑物的塌落震動(dòng)速度為:

經(jīng)計(jì)算知,距樓房倒塌觸地點(diǎn)最近處的建筑物振動(dòng)速度 1.13 cm/s,小于國(guó)家安全規(guī)程中規(guī)定的震動(dòng)速度 5 cm/s。

3.3 爆破飛石距離估算

Rf=20n2W kf=20×1.22×0.35×1.5=15.12 m,其中 Rf為個(gè)別飛散物距離,m;n為爆破作用指數(shù);W為最大藥包的最小抵抗線,m;kf為安全系數(shù),一般取 1～1.5。

為防止爆破產(chǎn)生的個(gè)別飛石,在立柱外部采用加強(qiáng)型防護(hù),使用 3層草墊用鐵絲捆綁固定;對(duì)立窯倒塌方向左右兩側(cè)建筑物的門窗采用懸掛草墊進(jìn)行遮擋防護(hù)。

4 爆破效果及體會(huì)

4.1 試爆及爆破效果

2010年 11月 10日對(duì)三河市靈山水泥廠外側(cè)的 70 mm×70 mm立柱進(jìn)行了試爆。從試爆結(jié)果來(lái)看,單排孔裝藥能讓立柱失去支撐能力。11月 11日上午 11點(diǎn)起爆后,立窯按照設(shè)計(jì)方向傾倒,周邊的設(shè)施沒(méi)有損壞。

4.2 體會(huì)

(1)此次立窯爆破總體拆除方案、切口的高度、微差的選取是比較合理的。

(2)爆破前對(duì)立窯內(nèi)部的設(shè)施機(jī)械拆除是相當(dāng)有必要的。

(3)單排孔方式爆破減少了鉆孔個(gè)數(shù),簡(jiǎn)化了爆破網(wǎng)路。在施工進(jìn)度、節(jié)約成本上起到了顯著的作用,且能保證爆破效果,在高層建筑物拆除爆破中具有可行性。

[1] 汪旭光,于亞倫.拆除爆破理論與工程實(shí)例[M].北京:人民交通出版社,2008.

[2] 于亞倫.工程爆破理論與技術(shù) [M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008.

[3] 楊振聲,吳子駿.工程爆破文集[M].深圳:海天出版社,1997.

[4] 馮叔瑜.城市控制爆破[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1985.

2011-06-26)