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实例贵阳市大容量水泥储仓群水压爆破拆除

川渝拆除17713551981

(贵州新联爆破工程有限公司)

1)工程概况

(1)形状和结构

钢筋混凝土储仓群由4个连成整体的筒仓和输送系统组成,每个筒仓分为储存水泥的罐体和支撑筒壁两部分。罐体高28m,上部为圆筒体,高21.9m、内径10m、壁厚200mm;圆筒体下部是一锥高为6.1m的倒圆锥漏斗,壁厚350mm,底离地面1.5m。支撑部分与罐体的圆筒部分连成一体,高7.6m、外径10.4m、壁厚400mm。4个筒仓相切布成方形,中间形成一个星仓,相切部分壁厚罐体为τ0σmm、支撑为110omm;筒仓群顶部为封闭式的现浇混凝土,厚150mm,沿东西向布有3根各长18m的横梁,横梁断面为200mm×1200mm,整个筒仓群东西向和南北向宽21.1m、高29.5m。单个筒仓的容积为1828m3,4个筒仓(不包括星仓)的总容积达7312m3。罐体圆筒部分布有一层钢筋网,竖向钢筋φ6m、箍φ2mm、筋距@20cm;漏斗部分主筋φ6mm、箍筋φ2πm、筋距ω20cm。支撑部分有3层钢筋,竖筋2mm、箍筋φ6mm、筋距@20cm。混凝土标号约150号。

输送系统在储仓群南侧,为钢筋混凝土框架结构,呈井字形。靠罐体一侧没有立柱,梁与罐体混凝土浇筑在一起外侧两根立柱断面为400mm×400mm,每高5m有一层梁,梁宽300mm高450mm。输送系统框架比罐体高10m,达39.5m。

(2)周围环境

储仓群的东南方向41.5m处有建筑面积达4.8万m2的高层居民住宅楼群;西南侧150m处有贵昆铁路;西南侧33.5m、高约5m处有35kV高压线;西侧80m处为厂区公路,100m处有35kV高压线塔和降压站;西南面呈下坡地势,150m处有大片宅。从整个爆区看,东面和东南面地势较高,并有一高3.4m的高坎,居民楼位于坎上;西面地势平缓,西侧73m处有下水

道,进口断面为1.4m×1.5m。周围环境如图15-1所示。

图15-1周围环境示意图(尺寸单位:m)

图15-1周围环境示意图(尺寸单位:m)

2)爆破方案的确定

根据爆破对象的结构和周围环境,决定釆用水压爆破法拆除。即用钻孔爆破破碎攴撑部分,用水压爆破破碎罐体部分。爆破部位定为离地面0.5~3.7m的所有区域(包括输送系统框架),并采用加强破碎的装药量;罐体部位采用的水压爆破应保证倒锥体的完仝破碎和尽可能保证一定高度的筒体得到破碎。

3)爆破设计

(1)支撑部位的钻孔爆破设计

支撑部位壁厚δ=400mm,孔径d=42mm,孔深l=250mm,孔距a=400mm,排距b400mm,单位体积炸药消耗量q=1000g/m3,单孔装药量Q1=qbδ=64g,取65g。按缺口高度3.7—0.5=3.2(m)计,需布孔8排,每排布孔n=2/b≈82个,总钻孔数N=2624个,装药量170.56kg。

(2)输送系统框架结构的钻孔爆破设计

布孔部位是一、二层的柱、梁。

①柱(400mm×400mm):孔深l=250mm,a=400mm,q=600g/m3,Q1=38.4g,取Q1=40g,n=20个,总药量Q=0.8kg

②梁(300mm×450mm):孔深l=250mm,a=400mm,q=600g/m3,Q1=32.4g,取Q1=30g,n=40个,Q=1.2kg。合计钻孔60个,装药2kg筒仓顶板上的梁共布孔27个,单孔装药量70g(40g+30g),共装药1.89kg。

(3)水压爆破设计

①圆筒部分药量计算

本工程主要参考两种水压爆破药量计算公式。

(a)考虑结构物形状尺寸的经验公式(能量公式)对于截面为圆形的长筒形结构物:

Q=kk KdoBL(15-1)

式中:Kb与爆破方式有关的系数,取Kb=1.0;

K。结构物材质系数,取K=1.0;

Kd结构调整系数,对于圆形截面,Kd=1.0;

δ—结构物的壁厚,0.2m;

B圆形结构物内径,10m

L结构物的高度,考虑有3m不注水,L=18.9m

把上述值代入式(15-1)计算得:Q=37.8kg。

(b)冲量准则公式

对圆形结构有:

Q=K。6R.4(15-2)

式中:R内径,R=5m;

K—破坏系数,取K=10。

将R和K值代入式(15-2),得单层药量为Q1=7.2kg。按5层药包计算,每个圆筒的水压爆破总药量为Q=36kg。

两种计算方法所得药量基本一致。但是,如果将此药量布置在筒仓中心,距筒壁的距离达5m,根据水中冲击波的压力计算公式:Pn=K(Q3/R)(式中,K=533,0=1.13,Q为炸药的TNT当量),当Q-7.2×0.78-5.6(kg)、R=5m时,Pn=1622Pa,虽然已大于筒壁钢筋混凝土的抗拉强度,但与其抗压强度相差无几,有可能对筒壁的破碎效果不利。因此,我们采用多药包的布置方式,在半径为3m的圆周上均匀布置6个分药包,在布药平面上分药包的间距为3m,药量计算时,假设每个分药包是半径为2m、壁厚为0.2m的圆筒体的“中心药包”,这种小直径圆筒的水压爆破经验已比较成熟,采用冲量准则公式可得Q=2kg,即每层药包总重12kg。与单药包相比,药量增加了67%。用冲击波压力校核得Pn=2821Pa,远大于筒壁的抗

压强度。

考虑周围建筑物的安全,实际装药量在面临住宅区的部位分药包取1.2kg,其他部位为1.8kg;同时在离圆筒的相切部位1m处增加辅助药包(2kg)以保证该部位完全破碎

②倒锥体部位药量计算

参照以前的经验,在离底部2.6m和4.7m的轴线处分别布置药包,按冲量准则公式计算药量:

6=0.35m,R1=1.8m,R2=3.3m,取K=10,计算得:Q1=4.2kg,Q=9.9kg,实际取

Q1=4.5kg,Q2=10kg。

③药包位置设计

(a)药包平面位置

药包距筒壁R=2m,为定位方便,每层布置6个药包,药包在平面内按正六角形分布,间距3m。

(b)药包层间距

分层原则为:最上层药包距水面的距离应大于药包与筒壁之间的距离;上下层药包层距b=(1.3~2.0)R;适当降低最下层药包的位置,加强对圆筒与倒锥体结合部位的破碎能量,在保证爆破效果的前提下尽可能减少药包数量,以减小施工难度。由于无法确定最终注水高度在设计中按不注水高度为3m分层均匀布置药包。圆筒注水部分高18.9m,考虑倒锥体部位的药包位置,布置5层药包,层距3.4m,最上层药包距水面3.4m,最下层药包距结合部1.9m用作破碎相切部位的辅助药包分层与主药包相同。药包布置如图15-2所示。

图15-2药包布置示意图(尺寸单位:m)

图15-2药包布置示意图(尺寸单位:m)

4)水压爆破施工

(1)注水与防漏

根据设计,按不注水高度3m计,每个筒仓的注水量达1592m3,注水高度18.9m,水泥储罐未进行防漏处理。据水泥厂人员介绍,筒仓内的水泥经常结块,曾用爆破方法处理,必然会在筒壁产生微小裂纹,随着水位的升高和时间的推移漏水现象将越来越严重。对此在每个筒仓内放一个20m×20m×40m的大塑料袋,水注入袋内。实践证明尽管筒仓内壁无法清理,水压作用下尖锐水泥块破损塑料袋,致使下部严重漏水,但塑料袋的防漏作用还是很明显。施工中在采用加压泵注水的同时用一台大功率自吸泵和潜水泵把漏出的水又回抽到筒仓中。由于水源和电源的限制,在开始单筒注水时,水位可到离顶3.5m处,但4个筒仓同时注水到一定位置后,进水量已不足弥补漏水量,至爆破时,Ⅰ、Ⅱ号仓水位仅在离地面21m处,水面离顶部达8.5m,IⅣV号仓略好,水面离顶部5.4m。

(2)水的排泄

按设计4个筒仓共储水6370m3,爆破后全部泄于地表,将直接影响位于西面的降压站和西南面低洼处的临街房屋。为防止短时间内大量涌水的威胁,在下水道进口外20m处用泥沙袋构筑一底宽3.4m、顶宽lm、高2.5m的弧形挡水堤。为防止大块爆渣堵塞下水道,在下水道进口罩一4m×3m×1m的钢筋笼并固定下水道进口断面仅为1.4m×1.5m,水的流速以2m/s计,下水道排水量为189m/min,理论计算约需34min才能排完,实际上因水量减少,在25min内基本排完。

(3)药包的加工和防水

本工程釆用32mm的乳化炸药药卷,施工中用大肚大口瓶制作水压爆破药包,按设计药量将小药卷切开放入瓶内,轻轻捣实,同时安装非电导爆管雷管,空隙部分用干沙子填满,瓶颈和瓶口处用几层石蜡和防水油密封,再用网袋兜住待用。经试验,处理后的药包在深水中可保证10h不浸水,爆破时药包浸在水中的时间不超过6h

(4)药包位置的调整

由于注水未到位,在装药时I、Ⅱ号仓减少一层药包,II、ⅣV号仓仍用5层药包,药包层距均改成2.6m,装药时要求最上一层药包距水面不小于3m。为了均匀破碎钢筋混凝土筒壁,实际装药时圆筒部分的药包每层错开半个孔距,即每个筒仓有14条药串(倒锥体部位1串、相切部位1串、圆筒壁12串),圆筒壁的药串之间药包高度相互错开。水压爆破部分的实际总装药量为:Ⅰ号筒仓57.7kg,Ⅱ号69.7kg,Ⅲ号77.5kg,IV号

82.5kg,合计287.4kg(圆筒部分182.4kg、加强药包47kg倒锥体部分58kg)。

(5)起爆顺序与网路连接

采用非电导爆管雷管起爆网路,考虑冲击波波速远大于导爆管的传爆速度,为防止先爆药包对后爆药包的影响,水压爆破部分的药包均使用2段毫秒雷管;筒仓攴撑部分和输送系统框架的柱、梁,顶板梁上的药包使用13段、14段毫秒雷管;各部分的雷管用1段导爆管雷管两根捆联并每隔3个节点单根跨联,最后用电雷管击发引爆

(6)安全防护

根据周围环境,仅在储仓群东南方向设置防护,以保护住宅楼群的安全。在支撑筒壁的爆破部位旁边2m处用胶帘网搭一道防护屏障;在楼房前架设一排高6m、长40m的防护排挡,上面挂胶帘网和棕垫,用于防止爆破时产生的飞石和水浪溅起的石块。

5)技术点评

(1)本次爆破共使用乳化炸药640kg,注水约5000t,爆后两排防护屏障被冲倒,离储仓仅41.5m的居民小区(髙层建筑)及周围铁路、高压线、民房等建(构)筑物均安全无损,整个储仓充分破碎,爆堆高度仅为3m,爆破效果良好,受到贵阳市有关领导和周围居民的称誉。主要的经验是:正确选择方案、精心设计;合理选择爆破参数;同时在施工中注重防漏和排泄两大难题。

(②)采用水压爆破的关键问题有二:①罐体注水的防漏问题和爆破后大量水的排泄问题;

②严格控制水压爆破的药量,否则,会岀现飞石过远。该爆破药量选取合适,个别飞散物的飞散距离仅有l0m。规模如此巨大的储仓群采用水压爆破法拆除在国内外尚属罕见。

(3)通常情况下,水压爆破只能破坏注水部位。而该次爆破,筒仓群近10m的不充水部位也受到破坏,分析其原因在亍:支撑筒壁的彻底破坏,水压爆破药量保证钢筋网上的混凝土块彻底脱离,加之相切部分彻底破坏。

4)对大型混凝土罐体,应进一步探索防漏防渗处理措施,该工程采用大塑料袋防水,有定效果,但漏水仍很严重。


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