溫健強(qiáng),譚衛(wèi)華,李戰(zhàn)軍

(廣東宏大爆破股份有限公司, 廣東廣州 510623)

聯(lián)體筒倉爆破拆除的幾個(gè)問題

溫健強(qiáng),譚衛(wèi)華,李戰(zhàn)軍

(廣東宏大爆破股份有限公司, 廣東廣州 510623)

根據(jù)工程實(shí)踐,對大型聯(lián)體筒倉爆破拆除的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,認(rèn)為筒倉材質(zhì)影響筒倉傾倒的受力狀態(tài),拆除筒形聯(lián)體構(gòu)筑物的核心是爆破切口形成后產(chǎn)生的傾覆力矩,指出進(jìn)行傾覆力矩驗(yàn)算和預(yù)處理是確保聯(lián)體筒倉順利傾倒的重要措施。

聯(lián)體筒倉;爆破拆除;定向傾倒

在建(構(gòu))筑物爆破拆除工程中,有一種穩(wěn)定性很高的筒形結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物,它們的高寬比接近1,有時(shí)甚至形成單排或者多排整體結(jié)構(gòu),進(jìn)一步增加了爆破拆除難度,很容易出現(xiàn)“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(jīng)驗(yàn),現(xiàn)總結(jié)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(lián)體筒倉

(1)工程情況。吳家涌水泥一廠3聯(lián)體磚混結(jié)構(gòu)筒倉呈一字型排列,筒倉高19m,筒倉上部結(jié)構(gòu)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(gè)厚45cm的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(gè)整體。

(2)處理辦法及效果。采取在每一筒倉底部開設(shè)梯形切口,爆破后,依靠重力作用使筒倉群定向傾倒。經(jīng)校核,取筒倉爆破切口所對應(yīng)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(lián)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(lián)體筒倉

(1)工程情況。東莞潢涌水泥廠有8聯(lián)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(nèi)徑5 m。這8個(gè)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(jù)有關(guān)驗(yàn)算和施工經(jīng)驗(yàn),爆破拆除筒倉底部支撐后,完全能夠?qū)⑼矀}放倒,因此,采取僅爆破支撐柱子的辦法即可達(dá)到預(yù)期目的。

圖2 雙排8聯(lián)體筒倉外觀

1.3 中堂連體雙排10聯(lián)體筒倉

(1)基本情況。中堂鎮(zhèn)群力水泥廠有10個(gè)聯(lián)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(lián)體雙排10筒倉底部支撐排列

(2)處理方案及結(jié)果。此型聯(lián)體筒倉,由于底部支撐較短,經(jīng)驗(yàn)算,采用10聯(lián)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(jié)合的方法,將10聯(lián)體筒倉自上而下,從JK柱子之間開一條切縫,把10聯(lián)體雙排筒倉變?yōu)閱闻磐矀}后進(jìn)行定向爆破拆除。爆破后,兩排筒倉相繼按照預(yù)定方向成功傾倒。

2 關(guān)鍵技術(shù)與建議

2.1 材質(zhì)不同筒倉的傾倒受力狀態(tài)不同

磚混結(jié)構(gòu)筒倉,當(dāng)爆破切口形成后,筒體余留截面的受力狀態(tài)表現(xiàn)為由中性軸區(qū)分的受拉區(qū)和受壓區(qū)。當(dāng)受拉截面端點(diǎn)所受的拉應(yīng)力達(dá)到磚砌體或水泥砂漿的抗拉強(qiáng)度時(shí),受拉區(qū)開始產(chǎn)生水平張拉裂縫并逐步向傾倒方向延伸[1]。

水泥材質(zhì)的筒倉,爆破切口形成后,須保證重心在支點(diǎn)外側(cè),同時(shí)確保重力產(chǎn)生的傾覆力矩大于受拉鋼筋的抗拉強(qiáng)度,才能使筒倉完全倒塌。

2.2 聯(lián)體筒倉爆破拆除技術(shù)要點(diǎn)

拆除筒形構(gòu)筑物是以失穩(wěn)原理為基礎(chǔ),在承重結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位布置藥包,使之失去承載能力,造成結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)和定向倒塌[2]。

對于上下均質(zhì)的混凝土筒體,經(jīng)常采用在筒體的下部筒壁預(yù)先挖洞留柱,最后爆破柱子的方法進(jìn)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(dāng)框架高度滿足不了傾倒要求時(shí),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(dāng)許多個(gè)筒倉緊密連接在一起,形成多排整體結(jié)構(gòu)時(shí),為了確保爆破效果,采用將這些聯(lián)排筒體分離,形成單排或者單個(gè)筒體,然后再對這些單排或者單個(gè)筒體進(jìn)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(qū)一側(cè)產(chǎn)生一定高度的爆破切口。對于上下均質(zhì)的薄壁筒型鋼混結(jié)構(gòu),爆破切口高度的設(shè)計(jì)首先必須保證切口高度范圍內(nèi)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(wěn);當(dāng)筒倉傾倒至切口閉合時(shí),筒倉的重心偏移距離應(yīng)大于筒倉的外半徑;同時(shí)筒倉在其自重作用下形成的傾覆力矩應(yīng)大于余留支撐截面的抗彎力矩[3]。

如,一組兩聯(lián)體鋼混筒倉,筒倉混凝土標(biāo)號為C30,筒倉外徑12.44m,壁厚0.22m,筒倉高24m,上部結(jié)構(gòu)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(jìn)行理論分析和計(jì)算,同時(shí)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(shí)例1的磚混結(jié)構(gòu)筒倉,筒倉爆破切口所對應(yīng)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(yīng)該能滿足支撐強(qiáng)度和利于傾倒需要,有時(shí)也憑經(jīng)驗(yàn)選取,通常爆破切口所對應(yīng)的圓心角度數(shù)在220°左右,根據(jù)材質(zhì)變化有所不同。

3 傾覆力矩驗(yàn)算與預(yù)處理

對于大型聯(lián)體鋼混結(jié)構(gòu)筒倉,施工前,應(yīng)對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析,進(jìn)行傾覆力矩計(jì)算,根據(jù)傾覆力矩的計(jì)算結(jié)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(wěn)定性較好的多排筒倉,爆破前的預(yù)處理非常關(guān)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。

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2009-11-09)

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