1 工程概况
为配合南宁市二坑溪综合整治工程,南宁市灯泡厂决定将原车间大楼及48 m 高的砖混结构烟囱爆破拆除。待爆破拆除的建(构) 筑物位于南宁市北际南路3 号,工地东侧为二坑溪小河,相距约50 m;西面为北际南路,与街道对面的小学相距50 m ,紧邻爆破体仅2 m 处有一高20 m 供电线路;南侧为新建住宅楼,相距仅5 m ,中间有2 m 的围墙相隔;北侧为空旷的开阔地,相距80 m 有待拆楼房。建(构) 筑物周围环境比较复杂,爆破拆除技术难度大。
爆破拆除的车间大楼由两排混凝土砖柱和钢筋混凝土梁、钢屋架构成的框架结构,高17 m ,仅1 层,长40 m ,宽15 m ,由长方向10 条砖柱,宽方向4 条砖柱及部分砖墙构成,砖柱断面尺寸均为35 cm ×30 cm;烟囱为圆形砖砌结构,高48 m ,底部外半径R1 =2. 5 m ,壁厚δ= 0. 5 m ,经计算烟囱重374 t 。
2 爆破拆除总体方案
待爆破拆除的建(构) 筑物北侧有比较开阔的空地,具有良好的倒塌空间,根据周围环境,通过查阅原车间大楼及烟囱的原始资料和现场实测结果,为了保证此次爆破既不影响周围建筑物和设施的安全,又能保证良好的爆破效果,采取的总体方案是:原车间大楼及烟囱采用向北定向爆破倒塌;一次点火,分段起爆,减少一次起爆药量,降低爆破震动的危害。南宁市灯泡厂原车间大楼及48 m 烟囱拆除爆破
3 烟囱爆破设计
3. 1 爆破缺口及定向窗
根据以往多次爆破拆除烟囱的经验以及参考国内外有关烟囱爆破拆除的资料,爆破缺口布置在距地面0. 5 m 以上,设计烟囱向北定向倒塌;选用梯形缺口,缺口对应圆心角为216°,烟囱外4 倍[2 ] 。2) 深层地基加固。强夯法可使深层地基得到加固,国内有效加固深度一般为5 m～10 m。高能量强夯法加固深度可超过10 m。3) 消除液化。饱和疏松粉细砂为可液化土,经强夯后可以消除液化。4) 消除湿陷性。山西化肥厂地基为自重湿陷性黄土,采用锤重25 t ,落距25 m ,夯击能6 250 kN·m 夯击加固后,消除黄土湿陷性深度达12 m。5) 减少不均匀沉降。强夯加固地基,使土的密度增大,孔隙比减小,压缩系数降低,大大改善了地基的均匀性,使施工加固后的地基差异沉降值控制在规定限度以内。6)缩短工期。强夯法施工速度快,并且在设备退场后,可直接进入下一环节的结构工程,节省了等待的时间,大大缩短了工期。
4 强夯法的优缺点
强夯法以其设备简单、工艺方便、原理直观、应用范围广、加固效果好、需要人员少、施工速度快、不消耗水泥、钢材、费用低等
优点,已在世界各地得到推广应用,但是其不容忽视的缺点仍需人们高度重视:1) 振动大,有噪声,在市区密集建筑区难以采用;
2) 强夯理论不成熟,不得不采用现场试夯才能最后确定强夯参数;3) 强夯振动对周围建筑物的影响研究还不够。
除此之外,对高饱和度的粉土与黏性土地基,尤其对软黏土地基,采用强夯法要慎重。在施工时,饱和黏性土所需的能量不能一次施加,否则土体会产生侧向挤出,强度反而有所降低,且难以恢复。根据需要可分几遍施加,两遍间可间歇一段时间。
5 结语
由于强夯法产生的时间较晚,机理比较复杂,又缺乏比较系统和全面的理论研究,强夯法实践应用远远超出理论研究,为此对强夯理论的研究还有待进一步的全面化和系统化[3 ] 。
周长度L = 15. 7 m ,故缺口长度L′= 9. 4 m ,缺口高度取1. 6 m ,夹角α= 54°,如图1 所示。
为了保证烟囱的顺利倒塌,在设计倾倒中心线两侧,对称布置2 个高1. 6 m、长1. 2 m 的三角形作为定向窗。其缺口部位平面如图1 所示。
3. 2 爆破参数设计
1) 炮孔直径d :采用风动凿岩机钻孔,药孔直径为38 mm～40 mm。2) 最小抵抗线: W = 0. 5δ= 25 cm。3) 炮孔间距: a =40 cm;排距b = a = 40 cm;炮孔长度L = 0. 6δ= 30 cm。4) 炮孔排数: m = ( Hp/ b) + 1 = 5 排。5) 炮孔总数: N = 85 孔。6) 单孔装药量: q = 100 g。7) 总装药量: Q总= 85 ×100 = 8. 5 kg。8) 同段起爆最大药量为4. 5 kg。
4 车间大楼爆破拆除设计
4. 1 支柱的爆破高度
爆破切口高度按重心法计算:
h = S/ 1 + ( H/ S) 2 。
其中, S 为楼体宽度,m; H 为楼体高度,m; h 为爆破切口高度,m。
根据计算及实际情况,取H = 3 m(见图2) 。
4. 2 爆破参数
1) 炮孔直径d :采用风动凿岩机钻孔,药孔直径为38 mm～40 mm。2) 最小抵抗线: W = 1/ 2B = 15 cm(其中,B 为立柱断面的短边) 。3) 炮孔排距: b = 50 cm。4) 炮孔长度: L = 0. 6 A = 22 cm(其中, A 为支柱截面中钻孔方向上的边长) 。5) 立柱炮孔总数: N =70 孔。6) 弹孔装药量: q = 60 g。7) 总装药量: Q总= 60 ×70 =4. 2 kg。8) 同段最大药量为3. 6 kg。
5 起爆顺序与网络连接
为了避免因射频电、雷电、杂散电流等干扰,发生早爆事故,本次拆除爆破采用非电导爆管雷管爆破网络。网络采用分级簇联、双网络并联方式。即将各区炮孔引出的导爆管雷管以15 发左右为一束,连接到2 发导爆管雷管上,再分别以15 发左右为一束,连接到下一级的2 发导爆管雷管上,以此类推,直到主爆雷管。起爆顺序为:A 区瞬发,B 区、C 区为3 段,D 区为5 段,E 区为7 段(见图1 ,图2) 。
6 爆破安全
6. 1 安全防护
1) 对烟囱和大楼布置炮眼的部位采用柔性物质进行包裹,然后再用竹排遮挡,以防爆破飞石飞出。
2) 沿住宅楼及高压电杆一侧搭设高12 m 的脚手架并挂三层竹篱笆,形成防护帘幕,以防爆破碎块及爆堆对其破坏。
3) 对大楼西面的小学、制鞋厂用竹排遮挡。
6. 2 质点垂直振动速度
爆破引起的质点振动速度根据萨道夫斯基公式:
v = K′KQ13Rα。
其中, K,α分别为场地介质系数及衰减指数,本工程中取K =150 ,α= 1. 8 ; K′为爆破拆除修正系数,取0. 25 ; R 为爆心到最近住宅楼的距离; Q 为同段起爆最大药量。
由表1 可以看出,爆破产生震动速度远小于《爆破安全规程》所规定的钢筋混凝土结构物所允许的安全震动速度(5 cm/ s) 的要求,因此爆破时产生的震动不会对附近住宅楼产生不良影响。
7 爆破效果
经过本公司精心设计和严格施工,于2009 年4 月17 日13 :00准时施爆,车间大楼及烟囱完全按设计预定方向倒塌,烟囱倒塌长度40 m ,车间大楼倾倒时未碰到住宅楼及高压电杆,个别砖块触底后滚动,但均被防护墙有效拦截。实测距被爆体仅5 m 的住宅楼处,爆破最大震动速度1. 32 cm/ s ,塌落触底最大震动速度0. 506 cm/ s ,均小于《爆破安全规程》所规定的安全震动速度。
