大型連體筒倉拆除爆破技術

大型連體筒倉拆除爆破技術1.工程概況與特點北京永定門糧庫位于崇文區(qū)永定門外沙子口，依據(jù)北京市建設規(guī)劃，庫區(qū)內建、構筑物將全部拆除，擬新建現(xiàn)代商業(yè)及居民區(qū)。糧庫中心有32個鋼筋混凝土筒倉，筒體之間均為鋼混凝土連接，整體性強，穩(wěn)定性好。每個簡體直徑6m，壁厚0.18m，地面以上筒高45m，地下室標高為-4.5m。實際上32個筒倉以沉降縫為界分為南北兩組，每組16個，底部由面積26m×26m、厚1.4m的鋼筋混凝土底板作基礎，中間設沉降縫，兩組筒倉的頂板和地面蓋板連接在一起。每組筒倉頂部設有兩道圈梁，倉頂蓋板上部為鋼結構屋架，將兩組筒倉連成一體。筒壁全部為雙層鋼筋網，立筋為F16mm螺紋鋼，間距250mm，環(huán)向筋由下而上分別為F14mm、F12mm、F10mm螺紋鋼，間距200mm，內外環(huán)筋之間采納F6@500～700的聯(lián)系鋼筋焊接，柱部處聯(lián)接鋼筋加密，混凝土標號為259號，每個簡體重約350t。該筒倉拆除爆破的要求為：地面以上筒體翻轉傾倒，解體充分，塌落振動不超過平安規(guī)程規(guī)定。該連體筒倉拆除爆破的特點為：一次爆破拆除的簡體高度大、數(shù)量多，而且連體筒倉的高度比較小，結構穩(wěn)定，翻轉傾倒困難。依據(jù)查新結果，在迄今為止的國內筒倉群爆破拆除中，這次爆破拆除的筒倉數(shù)量最多、面積最大、高度最高。2.整體爆破拆除方案建(構)筑物拆除爆破倒塌方式可分為原地塌落、定向傾倒等多種方式。待拆除連體筒倉形狀高47m，寬25m，高寬比為1.8，重心高度23m。最為經濟的方案是在結構體下部通過爆破形成一個三角形切口，使連體筒倉在自重作用下整體定向傾倒。然而對多種形式的切口所進行的計算表明，由于整個連體筒倉的高寬比太小，難以整體傾覆，即使整體結構能夠傾倒，因傾覆力矩較小筒體結構也難以解體，不能產生良好的摔碎效果。經反復討論認為：通過預處理，將整個連體筒倉分割成4個獨立的結構體，高寬比就會增大，能滿意傾覆翻轉的要求。詳細的處理方法是：首先沿沉降縫位置將連體筒倉的頂板、屋架和地面蓋板切開，割斷南北兩組筒倉結構上的聯(lián)系；然后在連體筒倉南北向中心線偏西的筒壁上切割出一條寬5～10cm的上下貫穿縫，這樣就將整個連體筒倉分成了4組，分別定為北西組、北東組、南西組、南東組。每組2排，每排4個筒體，如圖1所示。由于爆區(qū)東側為拆除后的大片空地，西側是臨時保留的房屋，北側為工作塔樓拆除后的空地，南側為滯后拆除的圓筒倉庫，所以各組筒倉全部向東方向傾倒。另外，將32個連體筒倉分成4組后，通過設計合理的起爆時差，使各組按要求挨次傾倒，可減小同時觸地的沖擊力，降低觸地振動。通過反復討論認為，采納此方案，不但能使連體筒倉牢靠傾倒，而且可確保平安。3.拆除爆破設計(1)爆破切口設計要保證多排連體筒倉順當定向傾倒，精確?????設計爆破切口是至關重要的。由于分割后的各組連體筒倉都向東倒塌，爆破切口的設計應考慮前組(北東組和南東組)向東傾倒時不會影響后組(北西組和南西組)連續(xù)向東傾倒。為此，前后組的爆破切口設計應有區(qū)分，前組的三角形切口向上張口，而后組的三角形切口向下張口，如圖2所示。依據(jù)計算，要想使每組筒倉的重心O。移至支撐面以外，三角形切口角度應達到25°以上，因此前組的炸高計算如下：H1≥CA×tg25°=6.06m。設計中為確保筒體順當傾倒，北東組和南東組筒體的最大炸高H，取為8m，北西組和南西組筒體的最大炸高日2取為7m。從圖2上可看到，前組的爆破切口一旦形成，筒體能快速翻轉傾倒。由于后組爆破切口的支點已抬高，且三角形上切口線向內折轉，只要起爆時差掌握得當，就能使前、后組在翻轉過程中不會發(fā)生相互影響，確保各組筒體順當傾倒。圖2爆破切口布置與傾倒方向(2)預處理預處理主要包括三個方面：①預切縫。沿沉降縫位置先將連體筒倉的頂板、屋架和地下室蓋板切割開，割斷南北筒倉結構上的聯(lián)系；再在南北對稱軸線偏西的筒壁位置自上而下開鑿出寬5～10cm的貫穿縫，縫間鋼筋全部切斷，頂部圈梁和鋼屋架也必需斷開。這樣，就將整體的32個連體筒倉分割成4組，定向爆破體的高寬比就增大到3.4，簡單實現(xiàn)定向傾倒。②北東、南東組筒倉的預處理。這兩組處在倒向的前側，對其中的2號、3號、18號、19號筒體，用液壓鎬破裂筒壁，拆除高度為8m；再用液壓鎬拆除6號、7號、22號、23號簡體的前半部分筒壁，拆除高度4m。此外，外側簡體非連接處的部分筒壁也用液壓鎬拆除，其余的l號、4號、17號、20號以及5號、8號、21號、24號筒體的非連接處的筒壁，根據(jù)設計的三角形切口范圍，由人工用風鎬拆除，保留的筒體連接柱，需鉆眼爆破，見圖3。北東、南東組每組需保留6個待爆破的連接柱。③北西、南西組筒倉的預處理。由于液壓鎬無法伸人這兩組筒倉內部，預處理工作基本上由人工風鎬進行。三角形切口區(qū)域內的筒壁用風鎬切出上、中、下三條空洞，作為定向窗。只要在連接柱上鉆孔，爆礦后切口就能形成。這兩組筒倉的預拆除區(qū)和鉆孔爆破區(qū)如圖4所示。圖3北東和南東組筒壁的預處理圖4北西和南西組筒壁的預處理(3)連接柱爆破參數(shù)設計由于切口范圍內筒倉非連接處的薄壁部分已被預處理，需要爆破的只有簡倉連接處形成的厚實連接柱體，但連接柱的斷面外形為中間薄兩頭厚，如圖5所示，如何合理布置炮孔和裝藥量是爆破勝利與否的關鍵。通過反復比較確定，炮孔垂直縱軸，兩側以中心軸為準對稱布置，每排7個炮孔，排距為0.3m。炮孔的深度、間距、藥量不等，以達到均衡爆破、簡化施工的目的。依據(jù)試炮結果，內部連接柱爆破的炸藥單耗取2kg/rn3較合適，炮孔的深度和裝藥量為：中心孔L0=23cm，q0=75g，其余孔依次為Ll=25cm，ql=100g；L2=30cm，q2=100g；L3=45cm，q3=200g。圖5連接柱的炮孔布置斷面圖(4)起爆挨次由于受場地條件限制，32個鋼筋混凝土連體筒倉必需全部向東傾倒，并且只能進行一次爆破。為此，4組簡體必需挨次延時爆破，起爆時差設計的原則為：北側先起爆，而且北東組開頭向東傾倒后再起爆北西組；南側比北側稍后起爆，這樣就可使各組筒體的觸地時間完全錯開。實際各組起爆挨次如下：北東組(1號～8號筒倉)為第一組，1段毫秒雷管(0s)引爆；南東組(17號～24號筒倉)為其次組，2段半秒雷管(0.5s)引爆；北西組(9號～16號筒倉)為第三組，5段半秒雷管(2s)引爆；南西組(25號～32號筒倉)為第四組，6段半秒雷管(2.5s)引爆。由此實現(xiàn)了北側比南側組先0.5s起爆，東側組比西側組提前2s起爆。4.平安防護措施(1)飛石防護爆破飛石防護主要針對外側炮孔爆破產生的飛石，內部連接點的爆破可不實行防護措施。對外側炮孔除了掌握炸藥單耗外，還應設飛石防護簾。飛石防護簾用筋笆、草袋和廢舊膠皮帶制作，掛在炮孔部位距筒壁0.5m處，主要是東、北兩個方向的炮孔需做加強防護，嚴格掌握飛石距離，其它方向作一般防護。(2)振動掌握如何降低塌落振動是這次拆除爆破需要解決的主要問題之一。由于此前連體筒倉旁邊的工作塔樓采納了機械破裂法放倒，倒塌觸地時引起了較強的地面振動，150m以外的居民小區(qū)振感劇烈，個別住戶房屋發(fā)生開裂，居民紛紛投訴。此次地震問題反應到崇文區(qū)政府、北京市政府，北京電視臺還作報道，造成了嚴峻影響。此前放倒的工作塔樓長22m、寬8m、高度為50m，總質量約3000t；而32個連體筒倉的高度47m，總質量12000t。若不實行有效減振措施，必將產生更為嚴峻的振動災難。本次爆破拆除實行的主要減振措施有以下幾方面：(1)分組延時爆破。32個連體筒倉被分成4組，每組筒體總質量只有3000t；分4段引爆，段間時差大于0.5s，使各組簡體倒地時激發(fā)的振動波不會疊加，有效地消減了振源強度。這是主動減振的重要措施。(2)倒塌場地設減振墊層。為了達到既有效減振、又節(jié)約成本的目的，沒有鋪設其它材料，而只是將倒塌場地表層的砂性亞黏土挖松，松土厚度達2.5m。(3)開挖減振溝。在預期爆堆位置的前方及兩側開挖深3m、寬1.2m的減振溝，挖出的土堆放在減振墊層上。(4)爆破時用測振儀器對重要防護物進行監(jiān)測，且由甲方邀請有測振資質的第三方進行監(jiān)測。5.爆破效果本次拆除爆破完全達到了預期的兩大目的，即爆堆扁平，振動稍微。圖6為32個連體筒倉分成4組挨次倒塌時的景象。筒體落地后全部解體，爆堆扁平層疊，為二次破裂和清運碴土供應了極大便利。依據(jù)北陽爆破公司的測振報告，本次拆除爆破對四周居民樓產生的振動影響相當稍微，140m以外居民樓的最大振動速度僅0.09cm/s，觸地振動頻率為6～25Hz，住戶根本沒有振感。爆破時飛石的最大距離約20m，說明飛石防護措施特別有效。圖6連體筒倉挨次倒塌的情景6.體會對本次爆破有兩點體會：(1)采納電起爆時，網路的檢測必需細致。本次爆破對電起爆網路的復檢不夠，造成第一次引爆不勝利，后來再次接線后才最終引爆全部炮孔。這次過失給了我們一個重要教訓，即爆破網路檢查中任一環(huán)節(jié)都不能疏忽，特殊是對每個導