伞形钢筋混凝土水塔爆破拆除.pdf

Vol. 35 No. 4 Dec. 2018 第35卷第4期 2018年12月 爆破 BLASTING doi10.3963/j. issn. 1001 -487X.2018.04.016 伞形钢筋混凝土水塔爆破拆除* 张松蝦雷振篇文蚁，吴国芒,龙施尹 （1.华北科技学院，三河065201 ；2,贵州理工学院，贵阳550025 3.贵州兴宙爆破工程有限公司，毕节5517004.贵铃爆破工程及监理有限公司，毕节551700） 摘要介绍了在某校复杂环境下对伞形钢筋混凝土水塔实施爆破拆除的工程实例针对水塔水罐体积 大，整体力学结构强度高及周边环境复杂的特点，预先在水塔上开凿宽0.75 m,高1.2 m导向窗减少爆破面 积，在水塔1.6 m开设正梯形状爆破切口，切口对应的上圆心角a为210。下圆心角260,上沿长5.76 m,下 沿长7.26 m采用非电簇联接力复式网路，激发针起爆形式，保证安全准爆，并制定合理有效的安全防护措 施，尤其对爆破飞散物和水塔倒塌振动分别采用防护排架进行格挡和在指定倒塌区域挖坑铺松散沙土、垫草 层及堆砌减振砂土境通过现场观察，爆破飞散物和倒塌振动的得到了有效地控制，取得了较好的爆破效 果。 关键词伞形水塔爆破；爆破切口；触底振动；安全防护 中图分类号TU746.5 文献标识码A 文章编号1001-487X（2018）04 - 0090 - 04 Explosive Demolition of Umbrella Reinforced Concrete Water Tower ZHANG Song-feng ,LEI Zhen2,GAO Wen-jiao , WU Guo-zhi3,LONG Shi-wen （1. College of Safety Engineering, North China Institute of Science and Technology, Sanhe 065201 , China ；2. Guizhou Institute of Technology, Guiyang 550025 ,China ； 3. Guizhou Xingzee Blasting Engineering Co Ltd,Bijie 551700,China； 4. Bells Blasting Engineering and Supervision Co Ltd,Bijie 551700,China） Abstract An engineering example of blasting demolition of an umbrella-shaped reinforced concrete water tower in a school is introduced. In view of the large volume of the water tower, the mechanical strength of the whole struc ture is high and the surrounding environment is complex. Therefore, the blasting area is reduced by 0. 75 m in width and 1.2 ni in height, and the blasting area is opened in the 1.6 m of the water tower. The upper central angle a is 210 with a lower central angle of 260. The upper edge is 5. 76 m long,and the length of the lower edge is 7. 26 m. The non-electrical clustering relay complex network is used and the of needle detonation is adopted in order to ensure a safe and accurate detonation as well as reasonable and effective safety protection measures. For the blast-in duced flying objects and the tower collapse vibrations,a protective truss is used to block flying objects and a pit is dug in a specific area for loose sands, bedding layers and piles of vibration-damping sands to be paved. Through on-site observations, the blast-induced flying objects and collapse vibrations were effectively controlled, and a good blasting effect was obtained. Key words umbrella water tower blasting； blasting cut； impact vibration； safety protection 收稿日期2O18-O7-ll 作者简介张松峰（1993 -），男，研究生，从事爆破工程工作，（E- mail） hz（lmzsf 163. com 通讯作者賓 振（1975 -），男，高级工程师、博士，从事工程爆破研 究，（E-mail） zhaomingsheng_whut 126. eomo 基金项目国家自然科学基金资助项目（5166040276）；中央髙校基 本科研业务费资助（3142018019） 1工程概况 1.1周围环境 因某中学扩建，需要对附近水塔进行爆破拆除 第35卷第4期张松峰.雷振,高文蛟.等伞形钢筋混凝土水塔爆破拆除91 水塔西北90 m范围为已拆或待拆建构筑物，西南 HO m为垃圾处理站、153 m滨河西路与百里杜鹃大 道交叉口；东北面33 m处为4层学生宿舍静益楼; 南面3 m临近进校园道路、13 m处学校综合区、 14 m处配电柜周围环境比较复杂，见图lo 12水塔结构 水塔为钢筋混凝土圆筒式支撑结构，水塔地面 以上高度35 m.整体采用标号C50的混凝土，除水 塔主体标高24 m至25 m处壁厚1000 mm,其余部 分均壁厚300 mm。其中水罐顶端为伞形顶帽，最大 外直径为13 m,最小外直径为1 m,水罐从下至上外 直径依次从4.2 m增加至13 m。筒体壁内有三层 碇板间隔，间隔距约6 m,筒体从底至顶，纵向竖筋 的直径 16 mm、间距150 mm,环向钢筋的宜径 8 mm、间距150 mm,总重量约330 t,整体性较好。 不同标高处水塔外体直径不同,详见表1、图2。 表1筒体不同标高与外径的关系 Table 1 The relationship between the different elevation of the cylinder and the outer diameter 标高/m 结构外径筒壁厚/钢筋混凝土 标号 备注 p/ mmm 0.00地面3.2300C500 m 0.00-243.2300C50栓6 m间隔 24-254.21000C50水罐底座 25 314.2-13300C50水罐 31 3513 1300C50水罐顶帽 2爆破方案及其参数设计 2.1水塔倒塌方向的确定 考虑到水塔的南面、东面以及北面均有教学建 筑，西面距离公路干线较近，而北偏西范围内有待拆 区域,则根据现场环境与水塔自身情况，以及最大程 度利用场地有利方位和方便施工，确定水塔预倾倒 方向为北偏西30。,方位330。“] o 图2水塔实景图 Fig. 2 Water tower diagram 2.2爆破切口设计 根据筒体控制爆破倒塌的机理可知，爆破切口 是影响水塔失稳倾倒的关键因素。一是满足爆破切 口后爆破拆除前期预留支撑体截面的强度可以支撑 筒体上部分，不至于使水塔提前下坐;二是爆破拆除 瞬间，水塔自重引起的倾覆力矩可以克服截面本身 的塑性抵抗力，能使水塔倾倒；三是爆破切口闭合, 水塔自重对新支点的倾覆力矩可以克服水塔剩余的 塑性抵抗力2。 92爆破2018年12月 2.3爆破切口 一般说髙耸构筑物定向爆破倒塌切口的形式有 矩形、正梯形、倒梯形等不同形状。根据现场环境和 许多实例,决定采用正梯形切口形状。 2.3. 1爆破切口高度 对钢筋混凝土水塔而言，应考虑切口形成后，切 口内裸露的竖向钢筋必须失稳。同时,还应使其倾倒 至爆破切口闭合时，重心位置偏移到切口标高处筒壁 范围以外。切口高度呦根据公式WpM（35）B确 定。式中呦为切口髙度,m；B为水塔切口处的筒壁 厚度,B0.30 m。计算，切口高度取1.6 m0 2.3.2爆破切口弧长确定 切口长度的大小决定切口形成以后水塔能否实 现偏心失稳，如果切口过大不仅可能导致余留部分 没有足够的支撑力而使水塔倒塌方向失去控制，而 且还会加大工作量，费时费力,有时还会岀现反向倒 塌3）。根据该水塔的结构和实际受力情况，选择切 口对应的上圆心角为210。下圆心角260。,计算得 切口长度为切口上沿长2100/3600 x 1. 6 x 2 x 3. 14 5. 86 取 5. 76 m,切口 下沿长 2600/3600 x 1.6x2 x3. 14 7.26 取 7. 26 m。 2.3.3定向窗的布置及尺寸 为了确保水塔按设计的倒塌方向倒塌，在爆破 缺口两端用风镐或人工方法开挖两定向窗。根据缺 口形状，定向窗为三角形或（矩形），尺寸，宽 0.75 m,高 1.2m,底角 58。。见图 3。 10 1.370.752.530.702.530.751. 37 0000OOOGOOGO0GO000 O 58 OOQOOOOO 0O000OO0O OOOOOO0O- OOOOOOOOG- 00000000 ooooooooo OQOQOOOO Io O O O 0 0 O O 0 O Z OOOOQOO0 0000OO00O 0OOOOOOO 000000000 O000O0OO OOO0OOOOO 00000000 L为爆心至计算点的距离,m；g重力加速度 9.8 m/s2；h待拆建构筑物重心高度取23 m；E地面 介质破坏强度10 MPa；p触地振动衰减系数1.70。 具体数据见表4。 第35卷第4期张松峰，雷振,高文蛟，等伞形钢筋混凝土水塔爆破拆除93 表3爆破振动数据 Table 3 Blasting vibration data 4爆破效果及分析 测振点 距离 R/m 爆破振动理论值 / cm s -1 爆破振动实测值/ cm s 1 11300.3330.035 12500. 1500.016 13800.0690.073 141000.0480.050 表4倒塌振动数据 Table 41 Collapsing vibration data 测振点 距离 R]/m 倒塌振动理论值/ cm s, 倒塌振动实测值/ cm s 1 21301.9272.085 22530.7320.813 23760.3970.426 24850.3280.330 为了减缓触地振动，在水塔上部储水罐倒塌范 围内挖一定深度的坑2 m，铺上松散沙土约0. 8 m 厚，再垫草层包谷杆，塌落方向不同距离堆砌相 应的两道减振砂土埋。见图4。 图4水塔倒塌示意图单位m Fig. 4 Schematic diagram of the collapse of a water tower unit m 3.2爆破个别飞散物安全防护 爆破拆除钢筋混凝土结构时难免产生爆破个别 飞散物。本工程采取以下安全措施U2J3］ 1 包裹防护。在爆破切口适当部位打孔穿钢 筋,悬挂二层棉絮胶网和包裹一层炮皮钢网，铁 丝拉紧稳固，进行覆盖防护。 2 塌落方向不同距离堆砌相应的两道减振砂 土壇。 3 在进校园道路西人行道架设4 m高防护排 架以防后坐个别飞散物对该中学浮雕标志墙的 损坏。 水塔起爆后，按照预期的倒塌方向倾倒，无出现 水塔下坐、偏移、甩头等情况,水塔根部至顶帽倒塌 约34 m,顶帽破碎，覆盖在减震坑内，与水塔主体脱 离，水塔完全倒塌在预设减震区域内，爆破个别飞散 物被防护措施格挡,水塔混凝土倒地后碎裂均匀,地 面上的砂土埃和包谷杆池较好的降低了水塔的倒塌 振动效应，对周边的教学楼、办公楼、住宅区等建筑 几乎没有带来影响。取得了预期效果，圆满完成水 塔爆破拆除任务。见图5。 图5水塔倒塌实际图 Fig. 5 The actual map of the collapse of the water tower 参考文献References [1] 余兴春，任少华,赵端豪，等-210 m高钢筋陶泥混凝土 内衬结构烟囱的爆破拆除[J].工程爆破，2017, 233 73-76. 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