位置:中爆网 > 其它爆破 > 正文

复杂条件下大型联体筒形结构控制爆破拆除工程

2014-09-25 19:07:23.0 责任编辑:崔玮娜

 
 

完成时间20011月~200212

完成单位:北京工业大学、中国矿业大学(北京校区)

项目主持人及参加人员:刘运通、高文学、刘殿书、陈寿峰、陈福盛、万元林、王顺雨

撰稿人:高文学、刘运通

1  引言

在城市建()筑物拆除工程中,往往会遇到高度大、直径也大的筒形钢筋混凝土结构,对于这些高宽比接近1或小于1的大型群体筒形结构的爆破拆除,目前对其控制爆破的设计原理和方法还缺乏系统研究。结合密云水泥厂和城建集团散装水泥筒仓群结构的特点,我们开展了复杂条件下大型联体筒形结构控制爆破拆除技术的研究,并将该项研究成果应用到14组共60余个联体筒形结构的控制爆破拆除工程中,获得了理想的拆除效果。

2筒形结构控制爆破设计原则

大型联体筒形结构的爆破设计应依据以下原则:

(1)根据工程类型、结构特点、周围环境、清渣运输作业条件等,综合考虑技术经济效益,确定爆破拆除的总体方案。

(2)控制爆破拆除筒形结构,最常用的破坏方式为“定向倒塌”,其次是“原地坍塌”。对于高宽比接近1的大型群体筒形结构,一般宜选择“定向倒塌”。

(3)大型联体筒形结构拆除爆破设计的关键是确定爆破切口的形状、尺寸、起爆顺序和延期时间。合理的爆破参数设计,能使联体筒仓在倒塌过程中充分弯折、牵引、挤压而使其彻底(或部分)解体破坏。

(4)爆破参数确定后,关键是控制好单孔药量。对筒体局部破坏区域宜采用减弱抛掷或抛掷爆破,以使破碎体抛离或部分抛离原位,确保结构在自重作用下失稳倒塌。

(5)根据周围环境条件和被保护目标的安全条件,确定爆破规模和一次齐爆的总药量;同时为减缓建筑物塌落触地时造成的二次振动和爆破飞石等危害,应采取一定的防护措施。

(6)对于大型联体筒形结构的爆破,炮孔数目一般较多,理论分析和实践表明,采用复式非电导爆管网路、电雷管多点激发起爆技术是一种比较理想的起爆方法。

3筒形结构爆破参数计算原理

31筒形结构倾倒过程的力学分析

对于钢筋混凝土结构筒仓的“定向倒塌”,当爆破缺口形成后,缺口部分的钢筋在其上部简体荷载作用下失稳而退出工作,筒体重心偏移产生倾斜运动,此时余留截面体现为由中性轴区分的受拉区和受压区。随着筒体的倾斜,余留支承截面的受力状态呈现两个特点:一是受压区边缘的材料被压碎或变形而逐渐退出工作;二是压区和拉区之间的中性轴在筒体倾倒过程中逐步向筒体轴心方向移动,受拉区逐渐增加(见图1),筒仓在其自重引起的倾覆力矩的作用下而倒塌(见图2)

对于砖混结构筒仓的“定向倒塌”,由于材质不同,其受力破坏过程与钢混结构相比有所差异。当爆破缺口形成后,缺口部分被破碎抛离或部分抛离原位,简体重心偏移产生倾斜运动,此时余留截面也体现为由中性轴区分的受拉区和受压区。当受拉截面端点所受的拉应力达到砖砌体或水泥砂浆的抗拉强度时,受拉区开始产生水平张拉裂缝并逐步向倾倒方向延伸,与此同时,在倾倒力矩作用下,余留支撑部分从弹性状态迅速向极限压缩状态转化,受压面积向倾倒侧缩小,压应力增大,直至达到极限抗压强度尺。,筒仓在其自重作用下而倾倒。

32爆破缺口形式

对于群体筒形结构,采用三角形与梯形组合缺口比较合适。除施工方便和经济合理外,这种缺口形式有利于筒仓倾倒过程中预留壁体(呈弧形)受力均匀以及预留壁体压缩破坏过程的对称性,从而更有利于筒仓的平稳、定向倾倒。

33炮孔布置和装药量计算

(1)炮孔深度。在筒壁外侧钻水平炮孔时(孔径为3842cm),合理的孔深为壁厚的065O70倍,具体视材质确定。

(2)炮孔孔距a和排距b。对砖混结构,a= (08085)L;对钢混结构,a=(085O95)L;采取梅花形布孔,一般b=085a

(3)单孔装药量。采用浅孔控制爆破法拆除简体结构时,单孔装药量Q通常采用式Q=KabÓ计算。式中,K为炸药单耗,kgm3a为炮孔间距,mb为炮孔排距,mÓ为筒壁厚度,m

4起爆系统设计  

采用非电导爆管网路系统——并联闭合网路(单元)、复合环传爆、电雷管多点激发起爆技术。

如图3所示,每行的非电雷管除首、尾外每2个一组用四通连接起来,并引出2根导爆管与前、后四通串联,每行首、尾处的四通只接一发非电雷管,各行之间用导爆管和四通连接成并联闭合网路(单元),同时用导爆管将网路(单元)上、下两端闭合以构成网路(单元)的外环。

各个并联闭合网路(单元)之间用四通和导爆管连接成闭合环路,在每个闭合网路单元内、外环彼此首尾相连,这样构成导爆管闭合网路。

为提高网路准爆的可靠性,设置多个激发点。在传爆网路中,用四通连接引出专用起爆导爆管于一点,集中成束后用电雷管引爆,这样既可实现多点击发,又可大大提高网路的准爆性能,并且所需电雷管少,电爆网路简单。

5工程实例

51工程概况

密云水泥厂有各类钢筋混凝土结构筒仓10个。钢混筒仓结构复杂,仓内距地面45m高处有一个厚08m厚的钢筋混凝土承台托盘,该承台由4根截面为05m×05m(O9m×09m)的钢筋混凝土立柱支撑,承台上部有一混凝土结构锥形漏斗(内套小库的筒仓除外),高16m,与承台一次浇筑而成,仓内承台与筒仓各自独立但接触,筒仓壁为双层布筋。

水泥均化库和均化库为复式结构(内各含一小库),大库外径φ1244m,内径φ12m,壁厚022m,库高24m,上部结构高47m,总高程2831m;小库外径φ6m,内径φ56m,壁厚O2m,库高9m,共4个,其他筒仓内不含小库,库径尺寸相同。

在爆区西侧100m处,为102国道(南、北向),路边有饭店和商店;在爆区东侧距空压机站10m,为密溪路;在南侧,距散装库40m为一加油站。在厂区内,距散装库20m有一电子秤站;距水泥均化库4m为空压机站、变电站,同时有一条高压线在水泥均化库前从东向西穿过;距钢筋混凝土烟筒55m处为需保留的原厂部办公楼。此外,在厂区内还有地下水管、电缆等。

52控制爆破拆除方案

(1)采取在每一筒仓底部和承台上部开设三角形与梯形组合缺口,重力作用下定向倾倒的总体爆破方案。

(2)对于四联体钢混结构筒仓,施爆前采用风镐、气焊切割等方法,将组合筒仓沿东西向中心线一分为二,充分破坏筒仓联体结构,使得两两相连的筒仓成为一个相对独立结构,爆破时两个一组沿南、北两侧定向倒塌。

(3)为了确保筒仓群倒塌定向准确,爆前对所有筒仓利用破碎镐或风镐,根据爆破设计开设导向窗、定向窗,并严格控制定向窗夹角的大小。

(4)采用孔内延时、承台上部炮孔与下部炮孔延时相结合的方法,实现秒延期控制爆破,以减小爆破振动、控制爆破效果。

(5)设计爆破缺口高度、立柱爆高和筒仓各结构起爆顺序时,需充分考虑承台、立柱对筒仓定向倒塌的影响,特别是仓内小库对结构定向倒塌的影响。

53钢混结构筒仓控制爆破设计

531爆破参数

(1)爆破缺口高度h。对四联体筒仓,取h=65m;对复式筒仓,取h=7Om

(2)爆破缺口形状:采用三角形与梯形组合缺口,缺口角设计ß=230°;缺口弧长,取缺口下宽25m,缺口上宽15m(见图4)

(3)炮孔布置。采用梅花形均匀布置炮孔,孔距a=25cm,排距b=20cm,孔深L=0.15cm。承台立柱截面90cm×90cm,炮孔交叉布置,相邻孔距35cm,孔深L=60cm;立柱截面50cm×50cm,炮孔沿立柱中线布置,相邻孔距30cm,孔深L=34cm

(4)药量计算。钢混结构筒壁炮孔药量按式Q=KabÓ计算。式中K为炸药单耗,kgM3Ó为筒壁壁厚,m

532起爆网路设计

采用并联闭合网路(单元)、复合环传爆、电雷管多点激发传爆技术。联体筒仓起爆网络连接,将每一筒仓以刀向窗(左、右)和承台(上、下)为界分成四个并联闭合网路(单元),各并联闭合网络(单元)之间连接成闭合环路(传爆环线)。从传爆网络中,用四通连接引出专用起爆导爆管(1620根)于一点(每个筒仓共引出击发束点)在每一束上捆绑两个串联电雷管,作为起爆激发点。最后筒仓群形成串联电爆网路,用高能起爆器起爆(见图3)。

5·4爆破效果

4组(10个)钢混结构筒仓分三次进行起爆,取得了预期的定向爆破效果。四连体筒仓起爆后,筒体沿东西中线被一“劈”两半,各自分别向南北两侧定向倾倒,筒仓(包括仓内的小库)定向准确,承台坍塌触地,爆堆叠高约3m,满足后其机械破碎的的要求。两联体筒仓,定向倒塌准确。同时爆破震动、爆破飞石控制也十分成功,距四联体筒仓东侧4m的空压机站安然无恙,周围建筑物、设施、交通等没有受到影响。

摘自《中国典型爆破工程与技术》


返回顶部

返回顶部