川渝拆除17713551981(铁道科学研究院)
1)工程概况
北京永定门粮库位于崇文区永定门外沙子口,粮库中心有32个钢筋混凝土筒仓待拆除筒体之间均为钢筋混凝土连接,整体性强,稳定性好。每个筒体直径6m,壁厚0.18m,地面以上筒高45m,地下室标高为-4.5m。实际上32个筒仓以沉降缝为界分为南北两组,每组16个,底部由面积26m×26m、厚1.4m的钢筋混凝土底板作基础,中间设沉降缝,两组筒仓的顶板和地面盖板连接在一起。每组筒仓顶部设有两道圈梁,仓顶盖板上部为钢结构屋架,将两组筒仓连成一体。筒仓平面结构见图14-1筒壁全部为双层钢筋网,混凝土标号为250号,每个筒体重约350t。
2)整体爆破拆除方案
待拆除连体筒仓外形高47m、宽25m,高宽比为1.8,重心高度23m。最为经济的方案是在结构体下部通过爆破形成一个三角形缺口,使连体筒仓在自重作用下整体定向倾倒。然而对多种形式的缺口所进行的计算表明,由于整个连体筒仓的高宽比太小,难以整体倾覆,即使整体结构能够倾倒,因倾覆力矩较小,筒体结构也难以解体。经反复硏究确定,将整个连体筒仓分割成4个独立的结构体,高宽比就会增大,能满足倾覆翻转的要求。具体的处理方法是:首先沿沉降缝位置将连体筒仓的顶板、屋架和地面盖板切开,割断南北两组筒仓结构上的联系;然后在连体筒仓南北向中心线偏西的筒壁上切割出一条宽5~10cm的上下贯通缝,这样就将整个连体筒仓分成了4组,分别定为北西组、北东组、南西组、南东组。每组2排,每排4个筒体。由于爆区东侧为拆除后的大片空地,西侧是暂时保留的房屋,北侧为工作塔楼拆除后的空地,南侧为滞后拆除的圆筒仓库,所以各组筒仓全部向东倾倒。另外,将32个连体筒仓分成4
组后,通过设计合理的起爆时差,使各组按要求顺序倾倒,可减小同时触地的冲击力,降低塌落振动。
3)拆除爆破设计
(1)爆破缺口设计
要保证多排连体筒仓顺利定向倾倒,准确设计爆破缺口是至关重要的。由于分割后的各组连体筒仓都向东倒塌,爆破缺口的设计应考虑前组(北东组和南东组)向东倾倒时不会影响后组(北西组和南西组)继续向东倾倒。为此,前后组的爆破缺口设计应有区别,前组的三角形缺口向上张口,而后组的三角形缺口向下张口,如图14-2所示。根据计算,要想使每组筒仓的重心O1移至支撑面以外,三角形缺口角度应达到25以上,因此前组的爆破高度计算如下H1≥CA×tan25°-6.06m。设计中为确保筒体顺利倾倒,北东组和南东组筒体的最大爆破高度H1取为8m,北西组和南西组筒体的最大爆破高度H2取为7m。从图14-2上可看到,前组的爆破缺口一旦形成筒体能快速翻转倾倒。由于后组爆破缺口的攴点已抬高,且三角形上缺口线向内折转,只要起爆时差控制得当,就能使前、后组在翻转过程中不会发生相互影响,确保各组筒体顺利倾倒。
(2)预处理
预处理主要包括三个方面:
①预切缝
图14-1连体筒仓的结构平面图
沿沉降缝位置先将连体筒仓的顶板、屋架和地下室盖板切割开,割断南北筒仓结构上的联系;再在南北对称轴线偏西的筒壁位置自上而下开凿出宽5~10cm的贯通缝,缝间钢筋全部切断,顶部圈梁和钢屋架也必须断开。这样,就将整体的32个连体筒仓分割成4组,定向爆破体的高宽比就增大到3.4,容易实现定向倾倒。
②北东组南东组筒仓的预处理
这两组处在倒向的前侧,对其中的2号、3号、18号、19号筒体,用液压镐破碎筒壁,拆除高度为8m;再用液压镐拆除6号、7号、22号、23号筒体的前半部分筒壁,拆除高度4m。此外,外侧筒体非连接处的部分筒壁也用液压镐拆除,其余的1号、4号、17号、20号以及5号、8号、2Ⅰ号、24号筒体的非连接处的筒壁,按照设计的三角形切口范围,由人工用风镐拆除,保留的筒体连接柱,需钻孔爆破,见图14-3。北东组、南东组每组需保留6个待爆破的连接柱。
③北西组、南西组筒仓的预处理
在三角形切口区域内的筒壁用风镐切出上、中、下三条空洞,作为定向窗。只要在连接柱上钻孔,爆破后缺口就能形成。
(3)连接柱爆破参数设计
由于倾倒口范围内筒仓非连接处的薄壁部分已被预处理,需要爆破的只有筒仓连接处形成的厚实连接柱体,但连接柱的断面形状为中间薄两头厚,如图14-4所示。如何合理布置炮b.0
图14-2爆破缺口布置与倾倒方向(尺寸单位:m)
图14-3北东组和南东组筒壁的预处理(尺寸单位:m)
孔和装药量是爆破成功与否的关键。通过比较确定,炮孔垂直纵轴两侧以中心轴为准对称布置,每排7个炮孔,排距为0.3m。炮孔的深度、间距药量不等,以达到均衡爆破、简化施工的目的。根据试炮结果,内部连接柱爆破的炸药单耗取2kg/m3,炮孔的深度和装药量为:中心孔L0=23cm,q=75g,其余孔依次为L1=25cm,q1=100g;L2=30cm,92=100g;L3=45cm,q3=200g。
(4)起爆顺序
由于受场地条件限制,32个钢筋混凝土连体筒仓必须全部向东倾倒,并且只能进行一次爆破。为此,4组筒体必须顺序延时爆破,起爆时差设计的原则为:北侧先起爆,而且北东组开始向东倾倒后再起
图14-4连接柱的炮孔布置断面图(尺寸单位:m)
爆北西组;南侧比北侧稍后起爆,这样就可使各组筒体的触地时间完全错开。实际各组起爆顺序如表141所示。由此实现了北侧比南侧组先0.5s起爆,东侧组比西侧组提前2s起爆。
起爆顺序 表14-1
4)安全防护措施
(1)飞石防护
爆破飞石防护主要针对外侧炮孔爆破产生的飞石,对外侧炮孔除了控制炸药单耗外,还应设飞石防护帘(用荆笆、草袋和废旧胶皮带制作),挂在炮孔部位距筒壁0.5m处
(2)振动控制
①分组延时爆破:32个连体筒仓被分成4组,每组筒体总质量只有300t;分4段引爆,段
间时差大于0.5,使各组筒体倒地时激发的振动波不会叠加,有效地削减了振源强度。这是主动减振的重要措施。
②倒塌场地设减振垫层:为了达到既有效减振、又节省成本的目的,没有铺设其他材料,而只是将倒塌场地表层的砂性亚黏土挖松,松土厚度达2.5m
③开挖减振沟:在预期爆堆位置的前方及两侧开挖深3m、宽1.2m的减振沟,挖出的土堆放在减振垫层上。
④爆破时用测振仪器对重要防护物进行监测,且由甲方邀请有测振资质的第三方进行监测。
5)爆破效果
本次拆除爆破完全达到了预期的两大目的,即爆堆扁平,振动轻微。根据北京理工大学北阳爆破公司的测振报告,本次拆除爆破对附近居民楼产生的振动影响相当轻,40m以外居民楼的最大振动速度仅0.09cm/s,塌落振动频率为6~25Hz,住户根本没有振感;爆破时飞石的最大距离约20m,说明飞石防护措施非常有效。
6)技术点评
(1)该连体筒仓拆除爆破的特点为:一次爆破拆除的筒体高度大(地面以上筒高45m)、数量多(32个),而且连体筒仓的高宽比较小,结构稳定,翻转倾倒困难。在迄今为止的国内筒仓群爆破拆除中,位居首例。
(2)无论是从准确倒塌,还是从安全角度出发,采用通过预处理将整个连体筒仓分割成4个独立的结构体,通过设计合理的起爆时差,使各组按要求顺序倾倒的方案是正确的
(3)在施工过程中,由于对电起爆网路的复检不够,造成第一次引爆不成功,后来再次接线后才最终引爆所有炮孔。这次过失应引起大家的重视,即爆破网路检查中任一环节都不能疏忽,特别是对每个导线接头,都必须认真仔细检查,主线接头过多更应引起高度重视。另外,这一过失还提醒我们,今后用电爆网路引爆非电网路系统时,引爆点不宜过多,最好不超过2~3个电爆接点。
(4)如何降低塌落振动是这次拆除爆破需要解决的主要问题之一。由于此前连体筒仓旁边的工作塔楼采用了机械破碎法放倒,倒塌触地时引起了较强的地面振动,50m以外的居民小区振感强烈,个别住户房屋发生开裂,居民纷纷投诉。此次爆破振动强度过大问题反映到了崇文区政府、北京市政府,北京电视台还做了报道,造成了严重影响。此前放倒的工作塔楼长22m、宽8m、高50m,总质量约3000t;而32个连体筒仓的高度47m,总质量达12000t。实践证明:采取的减振措施是有效的。
5)在城市中进行拆除爆破,爆破尘烟过大的问题必须尽快解决。本次爆破受经费条件限制,基本没采取任何降尘措施,虽然爆破尘烟在5min内基本消散,但对附近居民仍造成了些影响。
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