川渝拆除17713551981(解放军理工大学工程兵工程学院)
1)工程概况
上海一钢厂原二炼钢厂房由钢结构主厂房和钢筋混凝土结构厂房组成。其中钢结构主厂房包括加料跨、过渡跨、精炼跨,钢筋混凝土结构厂房包括切割跨及岀坯跨。东侧为二转东路,二转东路东侧约150m为待拆除区;南为二转南路,南侧50m为上海市重点保护单位—吴淞煤气厂的制汽车间,西为不锈钢项目的建设工地;北面距要保护的化学水处理站及高炉锅炉房约oom。待拆建筑物的周围环境如图10-3所示。拟拆除的建(构)筑物结构简况如下。
(1)钢结构主厂房
加料跨为大型钢结构,长318.7m,跨度19.7m,屋面标高最高为+24.6m,天窗屋面高为+29m,钢结构梯形屋架,钢混凝土预制屋面板。
图10-3爆破周围环境平面示意图(尺寸单位:m)
过渡跨为大型钢结构,长240m,跨度6m,屋面标高为+20.0m;钢结构梯形屋架,预制混凝土屋面板。跨内搭设有各种操作室、仪表室、值班室、调度室、分析室等建(构)筑物。精炼跨为大型钢结构,长306.7m,跨度29.3m,柱距一般为6m,最大为12m:屋面标高十20.4m,天窗屋面标高+22.13m,钢结构梯形屋架
(2)钢筋混凝土结构厂房
西侧1号、2号连铸机生产车间,由三列混凝土立柱与D列共用钢立柱组成,长86.2m,宽69.6m,屋面标高+20.4m,列间距27m,柱间距12m。东侧3号、4号连铸机生产车间,由两列混凝土立柱与D列钢立柱组成,长218.2m,宽42.6m,屋面标高+20.4m。
(3)丁字跨
丁字跨为相对独立的钢结构厂房,两列立柱呈南北向布置,西侧有5根立柱,东侧有4根立柱,宽24m,长24m,屋面标高+20.4m。
2)钢结构物拆除爆破方案设计的基本思路
对于一般的砌体结构和混凝土框架结构,拆除爆破的设计思路是:利用炸药的爆炸作用在建筑结构上制造一定形状的缺口(主动作用),依靠重力作用,结构物失稳而定向倒塌,并在倒塌的过程中破碎解体(被动作用)。这个设计思路是建立在砌体和混凝土材料本身强度低、韧性小、结构本身自重大、易于解体的特点之上的,而钢结构物构件强度大,结构自重轻,在倒塌过程中不易破碎解体
3)爆破方案设计
(1)倾倒方向选择
待拆除爆破厂房的横剖面如图10-4所示。南侧钢混凝土结构厂房爆破后,主厂房
图10-4待爆破厂房结构剖面示意图(尺寸单位:m)
东、南、西、北四个方向都有可供倒塌的场地,在技术上也可实现向中心倒塌的方案。由于本次拆除的厂房最高达29m,而柱间距多为6m向东、冋西或向中间倾倒时,虽然对于爆破噪声控制有利,倒塌容易实现,但爆破后,钢立柱相互叠加,增大了爆破后的堆高,清除的难度非常大,不利于缩短施工工期;为方便后续施工缩短工期,采取技术措施使加料跨及精炼跨分别向北、向南倾倒
(2)确定爆破缺口
①钢结构厂房控制拆除爆破的特点
与钢筋混凝土结构厂房控制爆破相比,钢结构厂房控制爆破的特点是:钢立柱爆破切割的是一条线,混凝土立柱爆破是一大片,单个装药爆破效果会影响钢立柱的倒塌,但不会影响混凝土立柱的倒塌;钢立柱由于结构的坚固性在倒塌过程中受到冲击不会粉碎或折断,混凝土立柱在倒塌过程中受到冲击会折断或粉碎;钢结构厂房控制爆破时,采用的是外部装药,而钢混凝土结构厂房爆破时采用的是内部装药。
②确定缺口
针对以上区别采用如图104所示的三缺口方案,利用时间差实现楼房的定向倒塌。下部两缺口形成常规意乂上的炸高,使结构在重力作用下获得足够的倒塌势能,本工程中下部两缺口间距不小于3m。上部缺口实现立柱与屋架的分离,可确保爆破效果,其延期时间与下部两缺口相差时间为0.8s。
(3)爆破技术参数
钢立柱结构如图10-5所示
图10-5爆破部位结构及预处理示意图
D、E、F列柱其钢板材质为Q235钢:爆破部位钢板厚不大于20mm的,切割器线密度为350g/m;爆破部位钢板厚不大于28mm的,切割器线密度为450g/m。G列柱其钢板材质为20号锰钢:爆破部位钢板厚不大于20mm的,切割器线密度为
450g/m;爆破部位钢板厚不大于30mm的,切割器线密度为700g/m
(4)起爆网路
为确保起爆网路的安全可靠,采用复式多级延期非电起爆网路,即采用半秒差与毫秒差雷管相结合,每个切割器装2发雷管,在连接起爆网路时,两个雷管分别连到两个网路上,用两套起爆器分别起爆每个网路,以确保整个系统的可靠准爆
(5)降噪措施
为降低爆破噪声对周围的影响,爆破前进行了降噪实爆试验。根据试验结果,爆破时在毎个装药外侧加一个降噪箱,大大降低了爆破产生的爆破噪声4)爆破效果2002年4月21日对钢结构的丁字跨进行聚能切割试爆,单次起爆药量3kg,爆破后,噪声不大,厂房倒塌彻底,试爆成功
4月27日对主厂房西侧66m跨厂房进行了正式爆破,单次起爆药量17kg,没有采取降噪措施及防破片措施爆破后,爆破噪声较大,钢屋架与钢立柱完全脱离着地且堆高小于4m,但个别钢立柱倾斜后高度约8m,个别破片飞散距离达150m,爆破较为成功。
5月13日、5月21日,对钢结构厂房的主体进行了聚能装药切割控制爆破,采取了降噪及防破片措施。爆破后,爆破点200m处噪声为133dB、129dB,爆堆高度小于4m,吴淞煤气厂制气车间,高炉锅炉房及化学水处理站的正常生产未受任何影响,破片最大飞散距离小于100m,爆破取得完全成功。
厂方原计划在6月31日前完成地坪以上厂房的拆除施工。整个拆除工程虽然机电设备拆除延期了20d,由于采用了聚能装药的切割爆破,5月27日,地坪以上所有建筑仝部拆除清理完毕,节约了34d工期。
5)技术点评
(1〕)该爆破的特点是钢结构厂房的主体釆用了聚能装药切割控制爆破。聚能爆炸切割技术用于民用建(构)筑物的拆除在国内外虽有成功的先例,但为数不多。例如:美国CD公司应用切割爆破技术拆除位于波士顿的一栋20层钢结构楼房、美国海军无线电发射塔、佛罗里达阳关大道多跨桥墨西哥海湾上石油平台等钢结构建筑物;美国 DYKON公司应用聚能爆炸切割技术成功地拆除了菲律宾一座炼油厂钢结构的反应塔;南非 Jet Demolition Ltd利用聚能切割器成功地拆除了多种大型钢结构建筑物。我国也将聚能爆炸切割技术应用到报废核潜艇和沉船打捞时的切割、部分钢构件切割分离等方面。此次爆破的成功为我国聚能爆炸切割技术又增加了新的实例
2)国外在钢结构物爆破中釆用了聚能爆炸切割技术和推动装药技术( Kick Charge),利用聚能爆炸切断钢构件,同时利用炸药爆炸对刚体的推动作用,将缺口内的钢构件推倒,形成缺口;大型钢构件的解体主要依靠聚能爆炸切割技术。
(3)影响聚能爆炸威力的因素如下。
①炸药的性能。应选用爆速较高、猛度较大的炸药。
②药型罩。选用适宜的制作药型罩的材料、药型罩的形状和几何参数。
③炸高。即从药型罩的底面到被炸目标的最短距离。
④隔板。
⑤药包的壳体
⑥药包形状和几何参数。
对上述影响因素必须认真选取。
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