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排架结构厂房的爆破拆除

完成时间:1981年12月~1982年2月
工程地点:上海交通大学校园内
完成单位:中国人民解放军工程兵工程学院
项目主持人及参加人员:阎家良、叶家福、林学圣、沈贤玑、刘金星等
撰稿人:阎家良
1  工程概况
上海交通大学的铸工车间是机械设计与制造的教学、科研、生产基地。20世纪50年代建成,1981年上半年重新修整加固。由于该校教师住房十分紧张,别无土地用以建房,1981年12月学校决定,尽快拆除铸工车间,利用该地新建四幢教师宿舍楼。该车间于1982年2月26日一次爆破拆除。
1.1  工程结构
铸工车间是一大型工业厂房,它的一侧同落料台相依。厂房长75.15m、宽30.5m、高16.1m,建筑面积2348m2。厂房是装配式钢筋混凝土排架结构,中间主跨的跨度18m,两侧的披屋,跨度各为6m,其剖面见图1a。厂房由两列计28根钢筋混凝土支柱支承钢筋混凝土屋架。披屋由钢筋混凝土檩条,两端分别固定在支柱外侧牛腿上和围墙砖柱顶部的混凝土座上,上有纵向角钢固定石棉瓦作顶盖。厂房纵向有吊车梁、横向有屋架和倾斜的钢筋混凝土檩条等构件将主厂房和披屋连成一体。钢筋混凝土支柱分I、Ⅱ两列,序号分别是I1~I14、Ⅱ1~Ⅱ14(图1b)。支柱为钢筋混凝土预制构件,混凝土标号200号,柱在地面上的高度10.5m,牛腿下部为工形截面(图2a);Ⅱ列支柱中有10根进行了加固(图2b),加固的高度1.8—7.1m。
 
落料台长9.0m、宽6.3m、高13.3m,两层,由两种不同截面(40cm× 40cm、50cm×30cm)共4根支柱支承中部的台面和上部的顶盖,系整体灌注的钢筋混凝土框架。
12工程环境
厂房南面东部1m(距爆破点7m)是两层办公楼。南面西部19.3m外是大片棚户居民区,房屋陈旧、密集;墙厚一般为10cm,绝大部分无基础;南22m处有两层简易宿舍楼,墙厚12cm。东北26m处有容量为450kV·A的变电所。西、北两面24m、29m、4lm处有三幢新建五层宿舍楼。厂房东、南两面有动力线和照明线通过,其投影点与厂房的最小水平距离为4.7m。
2爆破设计
根据铸工车间的结构特点和周围环境,爆破方案是:落料台向东定向倒塌,厂房基本原地塌落;采用电点火线路起爆,一次爆破拆除。
21支柱的爆破高度
支柱的爆破高度(H)是用下式确定的:
H=KB
式中  B——支柱截面中倾倒方向上的边长(工形截面B=0.8m,加固后的截面B=1.0m);
K——与结构倾斜方向和结点破坏程度有关的系数,结构倾斜方向上的支柱(I列)K取3.5~4.5;与倾斜相反方向上的支柱(Ⅱ列)K取2.5~3.5。
在结构倾斜方向上,爆破高度须按下式校核:
式中 L­­­——跨度;
H、B——意义同上;
h——地面至最低药孔的高度,m。
22爆破参数
(1)最小抵抗线W:一般取截面最小边长的一半(对加固支柱,W为破碎原工形柱
的翼缘,W稍小)。
(2)药孔深度l=(0.55~0.65)y(y为支柱截面中钻孔方向上的边长)。
(3)药孔间距a=(1.5~2.5)W。
(4)药孔排距b=(0.8~1.0)a。
 
23药量计算
 
单个药包的药量采用以下经验公式计算:
C=0.35AKfKpKBW3
式中   C­­­­——单个药包的药量,kg;
A——材料的抗力系数,炸散钢筋混凝土中的混凝土,一般取为5;
Kf——临空面修正系数,临空面分别为1、2、3、4时,对应的kf为1、0.9、0.66、
0.5;
KP——厚度修正系数,KP=0.9/P(P为最小抵抗线方向的厚度,m);
KB——与破碎程度有关的系数,拆除爆破中在1.5—2.5范围内取值,一般取为2;
W——最小抵抗线,m。
2.4 一次齐爆的药量
式中   Q——一次齐爆的最大药量,kg;
R——爆破点至被保护目标的距离,m;
V——被保护目标所在地面土壤允许的振动速度,cm/s;
K——与传播地震波的介质有关的系数,取200;
α——爆破振动衰减指数,取1.5。
根据厂房周围建筑物的质量状况确定的土壤允许振动速度和计算的一次齐爆药量列于
2。
2.5 起爆线路
为了减弱爆破振动及上部结构塌落引起的冲击振动,根据一次齐爆药量和当时的器材情况,落料台的支柱使用低段毫秒电雷管,厂房I列支柱使用1~9段毫秒电雷管,任意三根支柱的延时间隔不小于75ms,串联成17条支路,并接于干线上,构成毫秒延期线路。厂房中的Ⅱ列支柱交错使用6s、8s、10s、12s延期电雷管,串联成12条支路,并接于另一条干线上,构成秒延期线路。
两条线路皆以变电所(功率450kV·A)提供的交流电作电源,实测电压400V,毫秒延期、秒延期线路的起爆电流分别为5.6A、3.8A,按秒延期线路、毫秒延期线路的顺序合闸起爆。
3 爆破施工
为了保证塌落,减少二次爆破,在爆破前对工形截面支柱的腹板进行了破碎,并对部分支柱中的钢筋进行了局部切割。
式中E。——钢筋的弹性模量,取2.1×106 kg/cm2
ι——破孔高度。
破孔的宽度不应超过支柱宽度的一半。经估算,工形截面支柱的破孔尺寸为2.0m×0.32m(图3a)。
(2)破孔内的立筋切割(图3b)。
3个全加固支柱,在柱的下部两侧各预爆一个炮孔(两孔垂直距离约1.0m),暴露钢筋而后切割(图3e)。
对部分加固的支柱,在加固部分内侧下部,预爆一个药孔暴露钢筋;在支柱未加固部分同加固部分的分界处内侧,用人工使钢筋暴露,均在爆破拆除前烧断(图3f)。
3.2  结构的稳定和失稳计算
为保证爆破前的安全稳定且爆破后失稳破坏,对工形截面支柱的破孔尺寸进行以下计算:
(1)爆前的安全稳定计算。按照钢筋混凝土结构设计规范(TJl0一1974)进行复核计算。孔洞的宽度(0.32m)小于柱宽度的一半(0.4m),但破孔的高度(2.0m)大于柱宽度(0.8m),其强度和稳定性应按双支柱考虑。 支柱整体的稳定在原厂房设计时已做计算,只需考虑在复板破碎后翼缘的稳定。按规范规定,破孔高度(2.0m)小于10倍翼缘厚度(0.225 m×10 = 2.25m),可以保证翼缘稳定。
(2)爆后失稳计算。爆破时,破孔两侧翼缘上的混凝土剥落,支柱仅由钢筋承受上部荷载。据此,根据图3d进行保证失稳破坏的验算。
所以,保证失稳破坏。
4 爆破效果
起爆后,落料台首先向预定方向倒塌;厂房先向一方倾斜,后塌落。基本达到了预想的目的。
4.1塌散情况
经爆后测量,厂房纵向最大塌散长度86.25m(两端分别超出原厂房范围6.9m、4.2m),横向最大塌散宽度31.4m(只有一柱向后超出原厂房范围0.9m),最大堆积高度1.83m。落料台倒塌后,顶盖前冲9.5m,台面后坐0.9m,塌散长度19.4m,塌散宽度8.1m,最大堆积高度1.67m。
4.2 解体情况
厂房塌落后,支柱、屋架、吊车梁、屋面板等预制构件完全分离。整体灌注的落料台,在柱梁结点处全部破断,部分钢筋被剪断。除吊车梁和少数支柱较长,不便运输而需二次破碎外,其余构件已在塌落时破断,当烧断钢筋后,大块用2t吊车即可吊装,小块由人工清理。
4.3 安全情况
在控制一次齐爆的药量,并在支柱两侧(最小抵抗线方向)约50cm处固定一层竹笆部分加固支柱用两层)防护的条件下,经爆后的全面检查,二层办公楼、棚户居民区、二层简易宿舍楼、变电所安全无损;厂房东、南两面的动力线,照明线完好,送电正常。但是,由于使用的电雷管秒延期较长,先爆药包改变了后爆药包的最小抵抗线;爆破过程中有部分防护被破坏,因此少量碎块较远,北面新建五层宿舍楼的玻璃被打碎数块。
 
发布时间:2011/8/27 22:51:53
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