聯體筒倉爆破拆除的幾個問題

溫健強,譚衛華,李戰軍

(廣東宏大爆破股份有限公司, 廣東廣州 510623)

聯體筒倉爆破拆除的幾個問題

溫健強,譚衛華,李戰軍

(廣東宏大爆破股份有限公司, 廣東廣州 510623)

根據工程實踐,對大型聯體筒倉爆破拆除的關鍵技術進行了研究,認為筒倉材質影響筒倉傾倒的受力狀態,拆除筒形聯體構筑物的核心是爆破切口形成后產生的傾覆力矩,指出進行傾覆力矩驗算和預處理是確保聯體筒倉順利傾倒的重要措施。

聯體筒倉;爆破拆除;定向傾倒

在建(構)筑物爆破拆除工程中,有一種穩定性很高的筒形結構構筑物,它們的高寬比接近1,有時甚至形成單排或者多排整體結構,進一步增加了爆破拆除難度,很容易出現“炸而不倒”的情況。

自2004年8月以來,廣東宏大先后爆破拆除了100余座水泥廠筒倉,這些筒倉高低不一,形式各異,通過這些筒倉的爆破拆除,積累了一些經驗,現總結介紹給大家,以期對類似問題的解決有所裨益。

1 典型工程及其處理方案

1.1 吳家涌3聯體筒倉

(1)工程情況。吳家涌水泥一廠3聯體磚混結構筒倉呈一字型排列,筒倉高19m,筒倉上部結構高4.5m,總高程23.5m;筒倉外徑6.6m,壁厚30 cm。筒倉底部距地面2m處有一個厚45cm的鋼筋混凝土結構承臺,該承臺由4根截面為50cm×50 cm的鋼筋混凝土立柱支撐,與筒倉形成一個整體。

(2)處理辦法及效果。采取在每一筒倉底部開設梯形切口,爆破后,依靠重力作用使筒倉群定向傾倒。經校核,取筒倉爆破切口所對應圓心角β=220°,在筒倉底部形成的爆破切口高度h=3m(見圖1,箭頭為倒塌方向)。

圖1 單排3聯體筒倉

爆破后,除圈梁外筒倉全被摔碎,效果良好。

1.2 潢涌水泥廠8聯體筒倉

(1)工程情況。東莞潢涌水泥廠有8聯體雙排筒倉一組,筒倉體高7m,筒倉底支撐高7m,支撐立柱截面50cm×60cm。筒倉頂有一層樓房連通,筒倉壁厚20cm,筒倉下出口離地面5m,筒倉內徑5 m。這8個筒倉呈雙排一字形布置(見圖2)。

(2)處理辦法及效果。這類筒倉群由于筒倉的底部支撐足夠高,根據有關驗算和施工經驗,爆破拆除筒倉底部支撐后,完全能夠將筒倉放倒,因此,采取僅爆破支撐柱子的辦法即可達到預期目的。

圖2 雙排8聯體筒倉外觀

1.3 中堂連體雙排10聯體筒倉

(1)基本情況。中堂鎮群力水泥廠有10個聯體雙排筒倉一組。筒倉底部支撐立柱高4m,立柱截面為50cm×60cm和立柱截面40cm×50cm,底部支撐排列方式見圖3。筒倉體高約10m,筒倉上面有附屬建筑高約5m。

圖3 聯體雙排10筒倉底部支撐排列

(2)處理方案及結果。此型聯體筒倉,由于底部支撐較短,經驗算,采用10聯體筒倉整體爆破,定向傾倒的難度較大。為了確保安全,采用爆破和人工相結合的方法,將10聯體筒倉自上而下,從JK柱子之間開一條切縫,把10聯體雙排筒倉變為單排筒倉后進行定向爆破拆除。爆破后,兩排筒倉相繼按照預定方向成功傾倒。

2 關鍵技術與建議

2.1 材質不同筒倉的傾倒受力狀態不同

磚混結構筒倉,當爆破切口形成后,筒體余留截面的受力狀態表現為由中性軸區分的受拉區和受壓區。當受拉截面端點所受的拉應力達到磚砌體或水泥砂漿的抗拉強度時,受拉區開始產生水平張拉裂縫并逐步向傾倒方向延伸[1]。

水泥材質的筒倉,爆破切口形成后,須保證重心在支點外側,同時確保重力產生的傾覆力矩大于受拉鋼筋的抗拉強度,才能使筒倉完全倒塌。

2.2 聯體筒倉爆破拆除技術要點

拆除筒形構筑物是以失穩原理為基礎,在承重結構的關鍵部位布置藥包,使之失去承載能力,造成結構的整體失穩和定向倒塌[2]。

對于上下均質的混凝土筒體,經常采用在筒體的下部筒壁預先挖洞留柱,最后爆破柱子的方法進行拆除。

對于筒體底部有鋼筋混凝土框架,上部布置筒體的單排連體筒倉,在框架的高度滿足倒塌要求的情況下,采用爆破框架的辦法,將筒體定向傾倒;當框架高度滿足不了傾倒要求時,需要在筒體底部挖洞留柱,最后爆柱和底部框架;也可以采用僅在筒體的底部爆破出滿足需要的切口,使上部筒體定向傾倒的方式拆除。

當許多個筒倉緊密連接在一起,形成多排整體結構時,為了確保爆破效果,采用將這些聯排筒體分離,形成單排或者單個筒體,然后再對這些單排或者單個筒體進行爆破拆除。

2.3 爆破切口高度的確定

為了使筒倉在起爆之后能夠順利傾倒,必須在爆區一側產生一定高度的爆破切口。對于上下均質的薄壁筒型鋼混結構,爆破切口高度的設計首先必須保證切口高度范圍內的混凝土在炸藥爆炸作用下被炸離鋼筋骨架后,縱筋在筒倉自重的作用下能夠失穩;當筒倉傾倒至切口閉合時,筒倉的重心偏移距離應大于筒倉的外半徑;同時筒倉在其自重作用下形成的傾覆力矩應大于余留支撐截面的抗彎力矩[3]。

如,一組兩聯體鋼混筒倉,筒倉混凝土標號為C30,筒倉外徑12.44m,壁厚0.22m,筒倉高24m,上部結構高3.4m,筒倉底部還有一總高度5.3m的鋼筋混凝土承臺,總高程27.4m。基于上述原則,對爆破切口高度進行理論分析和計算,同時考慮本次定向爆破高寬比為1.78,取爆破切口角度為230°,筒倉底部爆破切口高度取5.6m。本文實例1的磚混結構筒倉,筒倉爆破切口所對應圓心角β=220°筒倉底部爆破切口高度h=3m[4,5]。

2.4 爆破切口的長度

理論上爆破切口的長度應該能滿足支撐強度和利于傾倒需要,有時也憑經驗選取,通常爆破切口所對應的圓心角度數在220°左右,根據材質變化有所不同。

3 傾覆力矩驗算與預處理

對于大型聯體鋼混結構筒倉,施工前,應對主體結構進行力學分析,進行傾覆力矩計算,根據傾覆力矩的計算結果,確定爆破切口的形狀、尺寸、起爆順序,以保證筒倉群順利倒塌。

對于穩定性較好的多排筒倉,爆破前的預處理非常關鍵,這些處理包括筒倉分離,多排變單排,筒倉底部的錐型部分的去除,筒倉倒塌受阻部位的鋼筋切割等。

[1]王 斌,趙伏軍,林大能,等.筒形薄壁建筑物爆破切口形狀的有限元分析[J].采礦技術,2005,5(3):95～132.

[2]許 沛,楊 軍,安二峰.爆破拆除筒倉構筑物的倒塌過程動態仿真[J].工程爆破,2005,11(4):8～14.

[3]尹江健,傅光明,趙 云.四連體除塵器爆破拆除[J].采礦技術,2009,9(5):108～110.

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2009-11-09)

溫健強(1950-),男,廣東廣州人,工程師,主要從事爆破施工和技術管理工作,Email:zhanjunmail@163.com。