高耸钢筋混凝土框架结构的定向爆破拆除.pdf

第 “ 卷第 期 ““ 年 月 爆破 “/0-,., / ;/0./22,9 217.*0 “ 8 8’89’ ’A BCD’E’; F8A,9 F-,;-, G,H;I J;E99K9, ’A 4,-7;’’I，G,H;I “““/，L7;8； M,, 6-79,-9K8 F-,;-, 8;N 4,-7;’’I L’,I,，M8;N8; “23“/，L7;8） 7.1-.47, 9,-7;OK, ’A N,-9’;8 N,P’9’; 8E9;I ’A 8 98 A8P,QE9K-9K,N ,;A’-,N -’;-,9, 9’R, E ;9’Q NK-,N 47, ,8E’;8, D,9,89P,;9，I79 N,E9K-9S, 7,I79 8;N 8--K89, ,CD’ES, OK8;99 ,;EK, 97, E8A,9 ’A 9’R, 8E9;I 8;N P,,9 97, ;,,NE ’A R’T;I , /97N,P’9’;；9’R,；N,-9’;8 -’8DE, 收稿日期 ““ . “0 . 3 作者简介 王汉军 （U3 . ） ， 男； 北京 北京理工大学在读博士生， 副 教授 工程概况 北京房山某水泥厂因技术改造需拆除一个钢筋 混凝土结构的塔架， 塔架高 2“ P， 顶部有一个高 / P， 重 “ 9 的铁制烟囱； 塔架由 根立柱支撑， 共有 / 层， 每层都有横梁和楼板组成。底部尺寸为 U/ P V / P， 立柱的截面面积为 “/ P V “/ P， 总重约 /““ 9。塔架周围环境比较复杂， 北侧是修理车间， 西 侧有厂房和配电室， 相距仅 33 P， 东侧有 个桶型 料仓和控制室， 最近距离为 2 P。只有塔架南侧 为开阔地。爆破周围环境如图 所示。 爆破设计 ［ W ］ 爆破总体方案 拟采用向南定向倒塌爆破方案。考虑到周围的 环境条件和塔架的结构状况，塔架南侧有足够的开 阔地， 决定采用定向控制爆破技术拆除， 选择正南方 向为倒塌方向 ， 一次点火起爆。为了保证塔架倾倒 方向准确 ， 采取如下措施 ） 立柱进行预处理。在南侧立柱上沿水平方向 用风镐开 条相距 2 P 的缝隙， 打掉保护层露出 钢筋并烧断， 使炸药爆炸后混凝土能脱离原位， 确保 这 根立柱失稳。 ） 北侧 根立柱不钻孔爆破， 而每根立柱的北 侧距地面 “2 P 处的同一水平上用人工预开一个深 “ -P 的三角形缺口， 形成受力弱面， 作为塔架倒塌 万方数据 图 爆破周围环境示意图 （单位 “） 的折断铰支点。 ） 沿倒塌方向挖一条定向沟， 沟的宽度为 “， 深度为 “， 长度为 ’ “， 沟的两侧做成斜坡。 挖出的土方部分堆在沟的两侧。 爆破技术设计 炸高的确定 南侧的 根承重立柱的失稳是塔架整体倒塌的 关键。 塔架由 ’ 根立柱支撑， 最小破坏高度 “*“ ,-。 式中， 为钢筋直径， 为长度系数， 为 弹性模量， ,-为钢筋受压的临界荷载， 考虑到预处 理措施， 实际最小破坏高度要小于计算值。 立柱的炸 高按 “ ’ （ “*） 取值。 式中， ’ 为经验系数， 取 * *， 为立柱截面最小边长， 经计算 “ * “。 立柱炸高和倒塌方向见图 。 图 塔架炸高和倒塌方向示意图 （单位 “） 爆破参数 ） 最小抵抗线 取立柱截面边长的 .， 即 , “ - “ *’ “。 ） 孔距 . “（* *） ,， 取 . “ *’ “， 单排 孔沿中心线左右交错布孔。 ） 孔深 / 孔深通常为钻孔方向厚度的 - -’， 即 / “ - “ * “。 ’） 单位炸药消耗量 对于钢筋混凝土取 0 “ *’ * /0.“， 确保混凝土与钢筋分离。 ） 单孔装药量 按照公式 1 “ 0. 确定； 对于 本次爆破 1 “ 0。 1） 装药结构 每孔分 层装药。 爆破器材和起爆网路 采用 2岩石炸药， 同段毫秒微差电雷管， 串联 起爆网路。使用 3 式军用起爆器起爆。本次爆破 共钻孔 1 个， 使用 发雷管， 炸药 /0。 安全防护措施 爆破飞石控制 为了控制爆破飞石， 首先要做到钻孔位置和深 度准确， 按设计计算确定装药量； 其次是认真做好安 全防护， 即采用 层草袋、 层荆芭和 层铁丝网进 行覆盖防护， 确保爆破飞石的飞溅距离在安全范围 内。 爆破震动的安全验算 ［ 4 ］ 爆破引起的震动由两部分组成， 一是爆破时炸 药能量转化为地震波引起的地面震动； 二是建筑物 坍塌落地时冲击地面引起的触地震动。 爆 破 直 接 引 起 的 震 动 可 按 公 式1 “ 2（3 - ’） - . 计算； 由于本次爆破装药量为 /0， 计 算得出的周边厂房震动速度较小， 故不进行验算。 对于高耸建筑物， 由于重量大重心高， 爆破后的 倒塌冲击地面引起的震动也不容忽视。 塌落震动速 度按公式 3 “ ’ 45 “2 。 式中， 4 为下落构件质 量； 为构件所在的位置高度； “为材料的破坏应 力； 2 为着地点与测点的距离； 5 为重力加速度； ’ 为系数， ’ “ * *1； 为指数，“ *’ *’。 经计算 3 “ * ,“.5 （4 “ 6， “ “， “ “ * 789； 2 “ 1 “） 。 故塔架倒塌时引起的地面震 动不会对周围建筑物造成不良影响。 ’爆破效果和几点体会 起爆后， 随着一声闷响， 塔架开始缓慢按预定方 向向南倒去， 然后加速坍塌并解体， 整个倾倒过程历 时约 5， 爆破过程见图 。经爆后测量， 塔架倒塌长 度 “， 爆堆高度约 “， 梁柱的各个连接点基本破 坏， 需保护的建筑物无任何损坏， 爆破取得比较满意 效果。 本次爆破有如下几点体会 ） 高耸框架结构的定向爆破拆除， 其倒塌方向 最好沿对称线方向， 这样可以较准确地控制倒塌方 向， 减少偏差。 3第 卷第 ’ 期王汉军等高耸钢筋混凝土框架结构的定向爆破拆除 万方数据 ） 前排需爆破的立柱， 应预先将钢筋切割断开， 而作为倒塌支撑的立柱一般不要进行钻眼爆破， 可 以采用人工预处理的方法在支撑立柱上开槽， 形成 受力弱面， 以便准确定向和确定倒塌折断铰点的位 置。 “） 高耸建筑物由于重心高、 质量大， 爆破后的倒 塌冲击地面引起的震动也不容忽视。爆破前应进行 安全验算和采取减震措施。 ） 对于这类高耸钢筋混凝土框架结构建筑， 倒 塌过程中在重力的作用下梁和柱的节点会失效而形 成绞点并扭曲， 因而每层立柱倒塌后与地平面形成 一定的角度， 可以缩短倒塌距离， 一般可缩短 “。 图 “ 爆破倒塌过程 参考文献 ［’］ 冯叔瑜 城市控制爆破 ［］ 北京 中国铁道出版社， ［］ 刘殿中工程爆破实用手册 ［］ 北京 冶金工业出版 社， ’*** ［“］ 中国力学学会工程爆破专业委员会爆破工程 ［］ 北 京 冶金工业出版社， ’** （上接第 ’ 页） ’） 本次爆破对桥墩采取了强化装药， 保证了桥 梁主要承重部位的完全破碎及桥面的充分解体， 同 时又有效地控制了飞石， 说明所采取的爆破参数是 合理的， 控制飞石的措施是有效的。 ） 黄河等水上构筑物的爆破拆除工程， 必须保 证良好的爆破效果， 否则二次爆破的工作难度较大。 例如此次爆破后处理大块时， 由于废渣阻挡河道而 形成的水流落差使水流变急， 二次爆破的作业船只 很难靠近作业点， 承受的风险也大。 “） 采用钻孔爆破法拆除黄河大桥， 在国内废旧 桥梁拆除史上也是一次较大的尝试。本次爆破拆除 混凝土 , -“（装药部位 ’ . -“） ， 平均实际炸药 单耗 ’ /01-“， 钻孔延米为 “, -1-“， 充分利用 了结构自重作用及微差起爆技术取得了良好的经济 效益。但是对于类似桥梁爆破拆除， 如果环境允许 的话， 尽可能采用小型钻机在桥墩钻孔， 可大大减少 钻孔数目， 缩短水上作业时间， 取得更好的经济效 益。 参考文献 ［’］ 苏华友， 郭学彬， 陈卫双脚拱桥控制爆破 ［2］ 爆破， （’） , * ［］ 赵福兴控制爆破工程学 ［］ 西安 西安交通大学出 版社， ’*,, ,爆破“ 年 ’ 月 万方数据