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38 m高倒锥形钢筋砼水塔控爆拆除

38 m高倒锥形钢筋砼水塔控爆拆除

1 工程概况
1. 1 周边环境
某单位因改为无塔供水,其院内原供水的水塔废弃,其场地已规划修建1栋宿舍楼,需将其进行拆除。水塔东侧28 m处是校园道路, 55 m处是宿舍楼;东南侧为拆除房屋后的空旷场地,南侧15 m处是道挡土墙,高差2 m, 27 m处是2层门面,西侧2 m处是道路, 9. 6 m处是宿舍楼;北侧15 m处是围栏和道路;另水塔四周有花草、树木、假山、雕塑等,周围无地下管道和地面架空电缆。见图1环境示意图。
1. 2 结构特征
该水塔塔身高38 m,为钢筋混凝土筒式圆形结构,底部直径2. 4 m,底部筒身壁厚18 cm,筒身底部±0. 00~ + 5 m采用300#钢筋砼浇筑, + 5 m以上采用250#钢筋砼浇筑。水塔底部+ 5 m以下筒身为外侧布单层钢筋网,竖向钢筋为< 22,间距10 cm,环向为< 8,间距18cm。钢筋保护层为2 cm。在水塔底部正东侧有一高1. 8 m,宽0. 6 m的检修门。+ 28 m处以上是水柜,半径为6. 82 m。水塔钢筋砼体积约91m3。                         

2 爆破设计
2. 1 总体方案
该水塔周围环境较为复杂,只有东南面一个方向有一定空间可供其倒塌。考虑周边环境及水塔本身的结构特点,决定采用S30°E定向倾倒的爆破方案[ 1 ] 。实施爆破前需将水塔四周10 m范围内及倾倒中心线两侧5 m范围内花草、树木需移植。
2. 2 爆破切口设计
2. 2. 1 切口形式
根据工程的特点切口,此次爆破的切口采用正梯形切口。
2. 2. 2 切口圆心角θ
切口圆心角直接决定切口的展开长度,而切口长度决定了倾覆力矩的大小。切口偏长,倾覆力矩偏大,支铰易于破坏,不利于水塔的平稳定向倒塌。通常情况下,爆破切口的长度是以水塔自重力引起的截面弯矩(MP)应等于或稍大于预留支撑截面极限抗弯力矩(MR)为主要依据来确定的。参照以往的类似工程经验,取切口圆心角为:θ= 216°[ 2 ] 。见图2。
2. 2. 3 切口高度H和展长L
1)切口高度H[ 3 ]
据一般工程经验, H = ( 1 /6~1 /4) D,其中D 为切口处外径。塔身外径为2. 4 m,取H = 1 /4 ×2. 4= 0. 6 m。实际施工中取的切口高度为1. 2 m,主要是考虑切口范围内的布筋较密且钢筋较粗,爆破切口形成后其高度过低不利于切口弯矩的迅速形成,造成爆体下座,故提高了切口高度。
2)切口展长L[ 4 ]切口展开长度L = (216°/360°) ×2. 4 ×3. 14 =4. 52 m。38 m高倒锥形钢筋砼水塔控爆拆除

2. 2. 4 切口闭合角α
根据以往爆破工程的经验,取切口闭合角α =30°。
2. 2. 5 定向窗
用风镐开凿定向窗,并用人工采用风镐、手锤、凿子修凿到设计尺寸,并保证两侧定向窗在同一高程。窗内钢筋全部割掉。
2. 3 爆破参数设计
2. 3. 1 孔深、孔距、孔形的确定[ 5 ]
1)最小抵抗线W最小抵抗线W 是筒壁厚度(δ)的1 /2, 即W =0. 09 m。
2)孔网参数
炮眼直径d, d = 40 mm;孔距a, a = ( 1~2)W,取a = 0. 2 m;排距b, b = a = 0. 2 m,取b = 0. 2 m。采用矩形方式布孔。总共钻孔72个。
3)炮孔深度
炮孔深度L =W + 1 /2装药长度,为0. 115 m,实取L = 0. 12 m。
2. 3. 2 药量计算
1)药量单耗K
K值通常根据爆体介质的强度、临空面的破坏强度程度来确定。由于其结构相对特殊, 需一次性将爆破切口迅速形成,且必须使切口范围内的钢筋弯曲变形,本此爆破的单耗取K = 3 000 g/m3。
2)单孔药量Q单
Q单= Kabδ= 21. 6 g,实际装药时下部3排单孔装药为30 g,上部4排单孔装药为25 g。
3)总装药量Q总
Q总=下3 排孔数×30 +上4 排孔数×25 =1. 99 kg。本次爆破采用乳化炸药。
2. 3. 3 装药方式与起爆网路
每孔内装2发1段导爆管雷管,采取连续柱状装药方式。装药堵塞完毕后,将约20根导爆管捆成1束,每束用2发瞬发电雷管传爆,然后将电雷管串联接入主线,用GM2300起爆仪起爆。
3 爆破安全
3. 1 爆破振动安全估算[ 6 ]
根据爆区环境可见,受爆震影响最大的是爆体西侧宿舍楼。宿舍楼距待爆水塔9. 6 m,允许的震速V允= 3 cm / s,在此条件下所允许的齐发最大装药量为Q ,由下式确定:
Q = R3 VKK3 /α式中, R 为爆破中心到建筑物的距离, m,本设计中为R = 10 m; V允为建筑物安全振动速度,取[V允] =3 cm / s; K、α为地震波传播的介质的系数,根据工程实际,类比相关工程,取α = 2. 0, K = 200; K′为衰减系数,由于装药比较分散,取K′= 0. 5。Q = 4. 5 kg
而本次水塔爆破共用药量1. 99 kg,可见水塔爆破时炸药爆炸产生的震动不会对西侧宿舍楼造成危害。
3. 2 塌落振动效应
高耸建筑物的倒塌,必须预防二次振动的危害。建筑倒塌冲击地面引起振动大小与被爆体的质量、刚度、重心高度和触地点土层条件等有关,根据中科院的检验公式:VC = 0. 08 ×( I1 /3 /R ) 1. 67式中,VC为爆破坍塌物触地引起的地表振动速度,cm / s; R 为坍塌物重心触地点距建筑物的距离,m; I为坍塌物触地冲量: I =M (2gH) 1 /2 ,M 为坍塌物的质量, kg, g为重力加速度,m / s2 , H为爆破坍塌建筑物
重心落差,m。由待爆水塔的高度及查找相关资料,初估算可知,待爆水塔质量大约为2. 3 ×105 kg;重心高度约20 m。水塔重心触地处距宿舍楼20 m。水塔触地冲量I = 4. 5 ×106 kg,代入公式,可算出的宿舍楼的地表振动速度: VC = 2. 69 cm / s,该值小于宿舍楼的允许振动速度,因此水塔倒塌的触地振动不会对宿舍楼造成危害。
3. 3 爆破飞石防护
因水塔筒壁较薄,且钢筋级配比较大,为使爆破缺口瞬间形成,本次爆破装药单耗较大,必须对飞石采取防护措施。具体做法是:近体防护,在靠水塔爆破部位垒1. 5 m高沙袋墙,沙袋墙上部用竹跳板扎成竹排封盖,再在排架上部铺设帆布。
3. 4 倒塌溅渣的防护措施
爆前将倒塌范围内碴块清理干净。在倒塌中心线两侧8 m及倒塌中心线前方离水塔42 m处搭设竹笆防护墙,高度5 m,在倒塌中心线方向上距水塔28~42 m处铺沙袋1层,宽度16 m,倒塌范围内铺设稻草。
4 爆破效果
起爆后,水塔矗立了约3 s开始出现微倾,随后开始下座伴随倾斜,约6 s时触地,从起爆到触地约11 s。水塔完全按照设计方向倾倒。水塔筒身只出现了几道裂痕,水柜触地后产生的冲击较大,由于爆前对倒塌场地进行了处理,二次飞石未对周边建(构)筑物造成威胁。爆破切口周围飞石未超过5 m范围。见图3。

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