山东莒县故郡水泥立窑爆破拆除.pdf

第2 8 卷第2 期 爆破 V 0 1 ．2 8 N o ．2 2 0 1 1 年6 月B L A S T I N GJ u n ．2 0 1 1 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 2 5 山东莒县故郡水泥立窑爆破拆除 王仕文1 ，王江平2 ，潘杰麟1 1 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 ；2 ．日照市现代公路运输有限公司爆破分公司，日照2 7 6 8 0 0 ’摘要叙述了在山东莒县故郡水泥立窑的爆破拆除，通过选择合理的爆破参数，采用电雷管起爆簇联非 电导爆管网路的方法来控制微差时间，严格控制了爆破振动和爆破飞石，保证了立窑周围厂房设施的安全， 取得了良好的爆破效果，满足了工程的要求。 关键词爆破拆除；重心移出校核；触地振动；预拆除 中图分类号T U 7 4 6 ．5文献标识码B文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 1 0 2 0 0 9 0 0 3 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no fG u j u nC e m e n tS h a f tK i l ni nJ uC o u n t y W A N GS h i ．w e n l ，W A N GJ i a n g - p i n 9 2 ，P A N 胁．1 i n l 1 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ，W u h a n 4 3 0 0 7 0 ，C h i n a ；2 ．B l a s t i n gB r a n c hC oL t do fR i z h a aM o d e mT r a n s p o r t ，R i z h a o2 7 6 8 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee x p l o s i v ed e m o l i t i o no fG u j u nc e m e n ts h a f tk i l ni nJ ut o w nw a si n t r o d u c e d ．T h r o n s ht h er a t i o n a l b l a s tp a r a m e t e r sa n dd e L a yt i m eo fi n i t i a t i o ne e r e u i to fc l u s t e rN o n e lt u b ew i t he l e c t r i cd e t o n a t o rf i r i n g ，t h eb l a s t i n g v i b r a t i o na n db l a s tf l yr o c kw e r ec o n t r o l l e ds t r i c t l ya n da s s u r e dt h es a f e t yo fp l a n tf a c i l i t i e sa r o u n dt h es h a f tk i l n ．A t l a s tt h eg o o db l a s tr e s u l t so b t a i n e ds a t i s f i e st h er e q u i ro fp r o j e c t ． K e yw o r d s e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；c h e c k i n go ft h es h i f t - o u to fg r a v i t yc e n t e r ；t o u n c h d o w nv i b r a t i o n ；p r e t r e a t 1工程概况 为贯彻落实国家节能减排政策，促使区域内水 泥工业升级，对日照市莒县故郡水泥厂南立窑决定 用爆破法将其拆除J 。 拟拆除南立窑东侧距熟料仓3 ．8m ，西侧距生 料仓5 ．8m ，北侧距尚在生产中的北立窑2 ．7m ，西 北距高压配电室2 3m ，南距围墙9m ，墙外依次为架 空电缆线和公路。爆区环境如图1 所示。 南立窑为6 层钢筋混凝土框架结构，高2 7m ， 东西向长1 7 ．6m ，南北向宽1 2 ．6m ，楼板为现浇钢 筋混凝土楼板，板厚1 0c m 。东西向有3 排立柱，每排 3 根，共9 根立柱，立柱断面尺寸为7 0c m 7 0c m 。 另外第1 层还有4 根用于支撑立窑设备的立柱，其断 面尺寸为5 0c m 5 0c m ，横梁断面尺寸为2 5c m 7 0c m 。南立窑结构尺寸见图2 。 原料仓库 北 f I 高压配电室l 酬兰 № ⋯⋯⋯⋯旦黑；黧，黛⋯⋯⋯～ 7 收稿日期2 0 1 0 0 9 1 9图l 爆区环境示意图 单位- m 作者简介王仕文 1 9 8 6 一 ，男，武汉理工大学资环学院硕士研究生， 采矿工程、爆破工程， E m a i l w a n g s h i w e nw h u t ．咖n 。 万方数据 第2 8 卷第2 期王仕文，王江平，潘杰麟山东莒县故郡水泥立窑爆破拆除 9 1 形彩 彩 o o o 寸 形尉圉彭 钐 o o o 8t o 簪H瑚∥HH∥ 高 o o o HH ∥疆H彭 o 一 量j H圈彭髓H形 o 目目 o o 口日 口口 8 0 0 0 口立窑立柱爆破预拆除 囵横梁楼面机械切缝部分 图2 立窑结构尺寸及预处理示意图 单位m m 2 爆破方案 度为㈨ 日K 1 ．。。1 ．2 曰 厂方要求爆破拆除施工要确保架空线路的安 全、保证仍在生产的北立窑和与其生产相关的料仓 等建筑物的安全。根据拟拆除立窑的结构尺寸，因 南立窑东西北3 个方向空间较小，仅其南侧较为空 旷，能为立窑倒塌提供场地，故选择向南倾倒爆破方 案。即在南立窑底部布置1 个三角形的爆破缺口。 由南向北，每排立柱选择不同的爆破高度A 柱爆破 高度最大，B 柱次之，C 柱最小。每排立柱采用不同 的延期时间1 、2 层A 轴立柱先引爆；3 层A 轴立柱 和l 、2 层B 轴立柱第2 次引爆；C 柱立柱最后引爆。 缺口爆破后在重力作用下产生倾覆力矩，以c 柱为 支点向南转动，使立窑按设计方向倒塌。为减少立 窑倒塌后对路面的触地冲击，爆破前将公路上覆盖 1 ．0m 土层；南侧架空电缆线预先撤掉，爆后恢复。 3 爆破参数设计 3 ．1 爆破缺口高度 根据已有的资料和实践经验引，为确保钢筋混 凝土框架爆破时顺序倒塌，其承重立柱的爆破高度 可按下式确定 H K B 巩。 式中日为立柱爆高，m ；曰为立柱截面的最大边长， m ；K 为与楼房自身条件和爆破条件有关的系数，取 K 1 ．5 2 ．0 ；矾；。为保证失稳的最小爆高，m 。 若要求立柱爆破后能形成铰接，爆破破坏高 已知立柱的尺寸为7 0C I D ．7 0c m 。对计算的 爆破高度进行调整，得出各排的高度分别为A 排立 柱 由南向北 爆高为1 2m ，从1 楼爆破至2 楼，曰 排立柱爆高为7m ，爆至2 楼，C 排立柱爆高0 ．4m ， 爆破缺口如图3 所示。 3 ．2 重心移出校核 立窑为框架结构工业厂房，为深梁胖柱组成，刚 度大，整体性好，为使其顺利坍塌，防止爆而不倒，需 进行重心移出校核。如图3 所示，当立窑倒塌爆破 缺口闭合时，C 点在地面上，当／A C D 9 0 。时，立 窑的重心偏出立窑。取立窑的重心高度为h D E 1 9m ，A B 2 E A 1 2m ，第1 排爆破缺口高度B C ．，l‘2． 1 2m ，所以A D 2 lf A B l D E 2l 6 2 1 9 2 L 、二， 1 3 9 7 ，D C 2 [ E B 2 h B C 2 ] 6 2 7 2 8 5 ， A C 2 A B 2 B C 2 1 2 2 1 2 2 2 8 8 ，A D 2 3 9 7 8 5 2 8 8 3 7 3 D C 2 A c 2 ，由勾股定理可得， ／_ A C D 9 0o 。即可证明建筑物的重心移出。 3 ．3 立窑爆破倒塌后倒塌长度的计算 如图3 所示，爆破后立窑的倒塌长度为爆破缺 口A C 和爆破缺口C 点至建筑物顶端F 点的长度之 和，即s A C C F 1 2 √2 2 7 1 2 一3 2m ，所以 立窑爆破倒塌后的倒塌长度理论计算值定为3 2m 。 3 ．4 爆破孔网参数设计 钢筋混凝土立柱的断面尺寸为0 ．7m 0 ．7m ， 万方数据 爆破2 0 1 1 年6 月 沿立柱竖向钻1 排炮孔，第1 至3 层均布爆破孔，立 柱钻孔数量见表1 ，其爆破参数设计如下‘4 别炮孔 D ●G HH ／ C ／i ● H，HZ l H a ／／ H ，H。 。 t q ／i 垦目lj 一 1 2l E 一 占 间距口 0 ．4 5m ；炮孔深度￡ 0 ．4 5m ；炸药单耗 g 6 0 0g ／m 3 ；单孔装药量Q 1 3 0g 。 ④ 图3 立窑微差爆破及重心移出示意图 单位m 表1 立柱钻孔数量统计表 4 爆破网路 为了使立窑按照设计方向倾倒，所设计的爆破 网路应能可靠起爆，同时A 、B 、c 排立柱间应选取合 理的微差间隔时间。本次爆破网路为电雷管引爆簇 联的非电导爆管雷管的混联网路口J ，采用孔内微 差、孔外结点用双发1 段导爆管雷管联结的复式爆 破网路。微差时间取2 0 0 3 0 0m s ，因此决定采用 l 、2 层A 轴为7 段 2 0 0 璐 雷管，3 层A 轴、1 、2 层B 轴为1 0 段 3 8 0 脚 雷管，1 层c 轴为1 3 段 6 5 0m s 雷管进行微差爆破。 5 爆破安全及防护措施 5 ．1 爆破振动 建筑物拆除爆破时装药部位多位于地表以上且 药量通常不大，其爆破产生的振动远小于建筑物自 身触地时产生的振动，一般不会对周围的建筑物造 成破坏。 5 ．2 触地振动 采用周家汉教授提出的触地振动计算公式哺】 。，r R 1 卢 一～l 而砑j 式中秽为触地振振动速度，c m ／s ；K 为触地振动速 度衰减系数，当有缓振垫层时衰减系数减为原来的 11 ，取墨 3 ．6 1 ．2 ；／3 为触地振动速度衰减指 JJ 数，取』B 一1 ．6 7 ；M 下落体的质量，计算得 M 6 0 0t ；g 为重力加速度，9 ．8m ／s 2 ；盯为建筑物爆 破后解体构件混凝土的强度，一般取1 0M P a ；日为 立窑高度，H 2 7m ；R 为被保护建筑物与触地中心 的距离，本工程取到北立窑的距离R 2 ．7n l 。将数 值带入公式得秽 1 ．0 6c m ／s 4c m ／s 。 因此可知，立窑爆破拆除时爆破振动和触地振 动都在安全范围之内。 5 ．3 爆破飞石防护 为了防止飞石对周围人员和建筑物的危害，除 了做好起爆前的安全警戒工作外，还要在爆破位置 用草帘和竹跳板覆盖防护，以降低飞石抛掷距离。 6 预处理 为保证建筑物在爆破时完全按照设计的方向倒 塌，在不影响立窑安全稳定性的前提下对墙、楼面、 横梁、立柱进行预处理。 1 对1 、2 、3 、4 层的西面和南面墙体进行预拆 除，对4 、5 北面墙体进行预拆除。 下转第1 1 8 页 万方数据 爆破2 0 1 1 年6 月 进行实际操作训练。 3 ．4 培训教材 2 0 0 4 年中国工程爆破协会主持编写了全国工 程爆破作业人员统一培训教材。由于该教材按分门 别类编写，不太适合这种基层爆破作业人员的培训。 基层爆破作业人员培训往往是几单元一起培训，培 训课时有限。因此，重庆市工程爆破协会主持编写 了适合于重庆地区的爆破作业人员的培训教材爆 破爆破作业人员读本。 3 ．5 培训课时和考核 培训课时分2 部分，课堂上课2 8 学时，考试 2 学时，按5 天安排；现场实习2d ，考核采用提交实 习报告。最终学生成绩按课堂成绩与实习成绩7 3 来评定。 4 成效 通过前期我们在高校培训的试点，广大学员普 遍反映通过院校正规系统的培训，掌握了工程爆破 的基本知识，增强了法规法纪和安全意识，提高了工 作的自信心。这种创新的培训模式，切实提升了爆 破作业人员整体素质，并探索了一条依托高校教学 资源培训人才的新思路，这必将进一步促进我市工 程爆破行业的安全生产。 [ 1 ] 黄永辉，栾龙发，张智宇．浅谈爆破作业人员的安全培 训[ J 】．培训与教育，2 0 0 8 1 2 3 6 - 3 7 ． [ 2 ] 冯叔瑜，顾毅成．安全爆破工程永恒的主题[ J ] ．爆 破。2 0 0 2 ，1 9 1 1 ．4 ． [ 3 ] 庙延钢，染龙发．爆破工程与安全技术[ M ] ．北京化 学工业出版社，2 0 0 6 ． 上接第9 2 页 2 对2 、3 、4 、5 层的楼面进行切缝，仅留钢筋 见图2 。其中2 、3 层距A 、B 、C 轴2 0 3 0e m 处楼 面机械切缝，4 、5 层距曰、c 轴2 0 3 0c m 处楼面机 械切缝。对部分横梁进行预拆除，用风镐对与楼面 切缝在一条直线上的横梁混凝土进行预处理，仅保 留钢筋 如图2 所示 。 3 对l 层支撑立窑的4 根立柱在爆破拆除前 进行预拆除。 7 爆破效果及体会 爆破后南立窑按设计方向向南倒塌，没出现偏 移和后座现象；南立窑倒塌后倒塌长度约为3 0m ， 与爆破之前的理论计算长度基本一致；整体爆堆高 约1 ．5m ，破碎充分，需二次破碎的大块少；爆破飞 石在3 0m 之内，距离爆区5 0r n 外无震感，满足了爆 破质量和安全要求。 1 适当有效的预拆除可以让建筑物的结构变 得更简单清晰，从而加快施工进度，预拆除是拆除爆 破重要的组成部分。 2 采用非电导爆管网路和电起爆网路联合的 起爆网路，易于调整控制微差时间，且网路敷设简 单、操作方便。 3 预先在路面铺设了l 层厚度为1 ．0m 左右 的土，即降低了立窑倒塌时的触地振动又对路面进 行了有效的保护。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 段宝福，毕卫国，高文乐，等．钢筋混凝土框架结构高 层建筑物的爆破拆除[ J ] ．爆破器材，2 0 0 7 ，8 4 2 0 ．2 3 ． [ 2 ] 谢先启，贾永胜，刘昌邦．复杂环境下l l 层框架结构 楼房控制爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 8 ，2 5 4 3 6 ．4 0 ． [ 3 3 汪结胜，黄文尧，王晓光，等．复杂环境下2 座水泥立 窑建筑物的控制爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 7 8 - 8 0 ． 【4 ] 郑德明，余德远，曹跃．合肥1 7 层楼原地坍塌爆破 [ J ] ．爆破，2 0 0 6 ，2 3 1 4 9 ．5 1 ． [ 5 ] 刘国军．框架结构楼房定向爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ， 2 6 3 6 6 6 8 ． [ 6 ] 周家汉．爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[ J ] ． 工程爆破，2 0 0 9 ，1 5 1 1 - 3 。4 0 ． 万方数据