廢舊水泥立窯結(jié)構(gòu)爆破拆除設(shè)計(jì)

廢舊水泥立窯結(jié)構(gòu)爆破拆除設(shè)計(jì)

Summary：回顧拆除爆破技術(shù)發(fā)展，爆破拆除由粗獷的爆破向精細(xì)化發(fā)展，針對(duì)廢舊水泥立窯的高聳框架綜合建筑，總結(jié)框架結(jié)構(gòu)和高聳物倒塌的銜接、爆破參數(shù)等問題。Keys：立窯結(jié)構(gòu)、爆破拆除、爆破技術(shù)設(shè)計(jì)0.引言由于國家水泥生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展，國家對(duì)陳舊的水泥生產(chǎn)設(shè)施設(shè)備工程的更迭換代，出現(xiàn)了一大批廢舊的水泥立窯設(shè)施，對(duì)于該類水泥立窯高聳物和裙樓框架結(jié)構(gòu)采用一次性爆破拆除的形式進(jìn)行作業(yè)。1.工程概況水泥立窯主要包括兩部分：一是框架結(jié)構(gòu)樓房；二是水泥立窯。（1）框架結(jié)構(gòu)廠房框架結(jié)構(gòu)廠房共有三層：一層是豎立的六根立柱，層高4m；二層只有縱橫圈梁，圈梁斷面為0.4m×0.4m，層高4m；三層為上料廠房，外圍用0.24m厚度磚砌體封閉，層高4m。詳見圖1（a）、圖1(b)。（2）水泥立窯水泥立窯為水泥骨料煅燒爐，磚砌圓筒形結(jié)構(gòu)，底部直徑D=3.10m(周長S=9.74m)，壁厚0.62m，高30.8m。頂部外徑為2.0m，壁厚0.37m上部二樓有進(jìn)料口，出料口在距地面1.0m處，南北各有一個(gè)出口，出口直徑0.83m。圖1（a）廢舊水泥立窯平面示意圖圖1（b）水泥立窯剖面示意圖2.拆除爆破方案選擇方案選擇考慮：要炸毀構(gòu)件框架立柱和立窯筒體爆破參數(shù)的確定及單孔裝藥量計(jì)算；兩種建（構(gòu)）筑物起爆網(wǎng)路與起爆時(shí)差設(shè)計(jì)；爆破、落地振動(dòng)校核與減振措施；飛石距離計(jì)算和控制措施。只有作出恰當(dāng)、正確的爆破技術(shù)設(shè)計(jì)與計(jì)算，確定出上述這五方面的各種參數(shù)，才能確保爆破成功。3.爆破技術(shù)設(shè)計(jì)該水泥立窯結(jié)構(gòu)比較特殊，它是由框架結(jié)構(gòu)與類似高聳建筑物組合而成。因此，拆除爆破技術(shù)設(shè)計(jì)必須全面考慮，二者兼顧，否則很難實(shí)現(xiàn)同時(shí)定向倒塌。故在設(shè)計(jì)中必須解決以下關(guān)鍵性的技術(shù)難題：3.1切口位置、切口形狀、切口高度、切口長度、切口寬度的確定3.1.1切口位置框架結(jié)構(gòu)廠房切口位置確定從地面向上0.8m開始；立窯決定從地面2.0m開始向上，這樣可以避開出料口的影響。3.1.2切口形狀根據(jù)多年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)框架結(jié)構(gòu)廠房將采用長方形的切口形狀，最西面一排立柱不炸，如圖3(b);立窯采用長方形加梯形的切口形狀。3.1.3切口高度的確定這里拆除的是連接在一起的兩種不同建筑物，切口大小必須確保它們同時(shí)倒塌。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，框架的磚結(jié)構(gòu)立柱炸高取1.5m；立窯切口高度按高聳建筑物確定，即炸高?。?.5?3.0)δ，取切口高度h=2.0m。圖3（b）框架結(jié)構(gòu)廠房切口形狀示意圖圖3（c）立窯切口形狀示意圖3.1.4切口長度①框架切口長度。從東往西三排立柱全炸，第三排不炸，這樣切口長度為10.48m。②立窯切口長度取此處周長的0.61倍，即切口長L=0.61×（3.1×π）=5.941m（取6.0m，此時(shí)為周長的0.616倍），它所對(duì)應(yīng)的圓心角為θ=360×0.616=221.8o，取θ=221°。3.2爆破參數(shù)確定3.2.1立柱（0.74×0.74磚柱）①孔徑采用手持式鑿巖機(jī)，鉆出的孔徑D=40mm。②孔距采用雙排布孔，取最小抵抗線W=0.28m，排距b=0.20m，孔距a=0.40m，如圖4所示。③孔深L=（B+L藥）/2（式中，B為立柱邊長，L藥為藥卷長度）。④單孔裝藥量計(jì)算單耗取q=400g/m3單孔裝藥量計(jì)算，Q=qBLa=400×0.74×0.74×0.4=88g最后取單孔裝藥為Q=90g于是立柱鉆孔深度為L=(74+8.8)/2=41.4cm,最后確定取L=42cm。圖4立柱炮孔布置示意圖3.2.2立窯爆破參數(shù)確定①孔徑：采用手持式鑿巖機(jī)，鉆出的孔徑D=40mm②孔距：由于立窯壁厚為δ=0.62m,取孔距a=0.45m③排距：取排距b=0.40m④切口排數(shù)確定因?yàn)榍锌诟叨热=2.0m，故布置5排炮孔，如圖3(c)所示。⑤孔深由于立窯是圓筒形結(jié)構(gòu)，因此孔深的確定應(yīng)按圓拱形結(jié)構(gòu)來確定孔深。一般拱形結(jié)構(gòu)其孔深取壁厚的0.65?0.72倍。該系數(shù)取值的大小主要視其壁厚、切口部位直徑、材質(zhì)強(qiáng)度、有無內(nèi)襯等因素而定。一般當(dāng)切口部位圓筒直徑D>3.0m時(shí)，取孔深L=(0.65?0.68)δ；當(dāng)D<3.0m時(shí)，取孔深L=(0.69?0.72)δ。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)取孔深L=41?42cm(壁厚δ=62cm)。⑥單孔藥量計(jì)算a.單耗確定：對(duì)磚砌體的單耗選取，主要是根據(jù)磚體厚度來確定。δ=0.62m時(shí)，取單耗q=800?950g/m3。這里取q=900g/m3。b.單孔裝藥量計(jì)算當(dāng)δ=0.62m時(shí)，Q=qabδ=900×0.45×0.4×0.62=100.44g（取100g）3.3爆破參數(shù)及設(shè)計(jì)藥量匯總表表1爆破參數(shù)及設(shè)計(jì)藥量匯總表爆破部位斷面/壁厚(m×m)布孔排數(shù)W(m)a(m)b(m)孔深（cm）單孔藥量(g)孔數(shù)立柱個(gè)數(shù)藥量小計(jì)(kg)樓房立柱第一排0.74×0.7420.280.40.20.4390520.9第二排0.74×0.7420.280.40.20.4390520.9立窯爆破切口第一排0.62/0.310.450.40.421007/0.8第二排0.62/0.310.450.40.421008/0.8第三排0.62/0.310.450.40.421007/0.7第四排0.62/0.310.450.40.421008/0.8第五排0.62/0.310.450.40.421007/0.7設(shè)計(jì)用藥量（kg）5.63.4所需爆破器材用量計(jì)劃表表2爆破器材用量計(jì)劃表序號(hào)名稱型號(hào)單位數(shù)量備注1炸藥粉狀乳化D-32kg82導(dǎo)爆管雷管MS1發(fā)407m長腳線MS5發(fā)207m長腳線MS9發(fā)207m長腳線3導(dǎo)爆管m2004.爆破施工設(shè)計(jì)該框架樓裙樓與立窯是一個(gè)組合形結(jié)構(gòu)建筑物，在技術(shù)與施工設(shè)計(jì)中定向是關(guān)鍵，而確保立窯定向倒塌是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。立窯這類高聳式構(gòu)筑定向就比較困難，它要與框架樓協(xié)同定向倒塌，這就難上加難。4.1起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)要使兩種不同結(jié)構(gòu)、不同建筑材料建成的建（構(gòu)）筑物同時(shí)倒塌，難度是較大的。因?yàn)樗氖Х€(wěn)時(shí)間不同，磚砌體立柱比較容易爆破、失穩(wěn)；而高聳式立窯失穩(wěn)卻比較慢，要使二者同時(shí)失穩(wěn)，必須恰當(dāng)設(shè)計(jì)起爆網(wǎng)路?？蚣軜瞧鸨涡虬才牛簭臇|往西第一排二根立柱采用MS1段導(dǎo)爆管雷管（標(biāo)稱延時(shí)為0）；第二排采用MS9段導(dǎo)爆管雷管（即采用立窯最后一個(gè)段位MS9段。大量實(shí)踐表明，最后一段雷管爆后高聳建筑物失穩(wěn)還要滯后0.5秒之后才開始失穩(wěn)，這樣才能比較好的匹配)；第三排立柱不炸，網(wǎng)路布置如圖6（a）所示。圖6（a）應(yīng)急組織機(jī)構(gòu)成員（3）立窯起爆次序安排：中間第2、3排（從下往上數(shù)）采用MS1段導(dǎo)爆管雷管；第1、4兩排用MS5段導(dǎo)爆管雷管；第5排用MS9段導(dǎo)爆管雷管，如圖6（b）所示。圖6（b）起爆順序示意圖（4）為了安全可靠采用復(fù)式交叉網(wǎng)路。起爆順序如圖7所示。圖7起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖5.爆破安全技術(shù)與校核5.1爆破震動(dòng)（1）采用薩道夫斯基公式此次拆除爆破振動(dòng)將會(huì)影響到附近的民房安全。對(duì)此可采用薩道夫斯基修正公式進(jìn)行驗(yàn)算，即式中，ν——質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，cm/s；Q——炸藥量，延時(shí)爆破最大單響藥量，kg。這里最大單響藥量為MS1段2.4kg；R——爆源中心到被保護(hù)對(duì)象的水平距離，m，最近的建筑物為南側(cè)12m處廢棄廠房；k′——為修正系數(shù)，一般為k′=0.25～1.0，這里取k＇=0.5；k——與地震波傳播地段巖土特性、爆破類型、爆破條件等因素有關(guān)的系數(shù)，這里傳播介質(zhì)為土，取k=350；a——地震波衰減指數(shù)，取a=2.0將上述數(shù)據(jù)代入公式，得：從計(jì)算結(jié)果v=2.17>2.0cm/s，通過計(jì)算結(jié)果看爆破振動(dòng)會(huì)對(duì)南側(cè)廢棄廠房有一定影響，但該廠房為廢棄后期也要拆除，對(duì)該廢棄廠房的爆破振動(dòng)不予考慮。5.2建筑物倒塌落地振動(dòng)（1）當(dāng)前建筑物倒塌落地振動(dòng)的計(jì)算公式有多種，采用較多的是中科院力學(xué)所周家漢計(jì)算公式：式中，V?——建筑物倒塌落地振動(dòng)速度，cm/s；M——建筑物質(zhì)量，t，M=150t；H——建筑物重心高度，m，H=15m；g——重力加速度，9.8m/s2；σ——建筑物倒塌處地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度，MPa，取σ=10MPa；R——建筑物倒塌落地中心到被保護(hù)對(duì)象的距離，m，R=12m；k?、β——系數(shù)與衰減指數(shù)，取k?=3.37～4.09，β=1.66～1.80。將上述數(shù)據(jù)代入公式，得：S從計(jì)算結(jié)果看，取ν?=1.15＜2.0cm/s，通過計(jì)算結(jié)果爆破振動(dòng)不予考慮。5.3爆破飛石（1）飛石距離計(jì)算拆除爆破個(gè)別飛石的最大飛散距離，計(jì)算公式：L=N·k·ν2/g式中，k——防護(hù)程度修正系數(shù)，一般取15?1.0;N——安全系數(shù)，一般取N=8?12，此處取N=10。將上述數(shù)據(jù)代入公式，得：L=Nkv2/g=（10×0.5×202）/9.8=204m注：由于這些公式的建立缺乏理論依據(jù)，所以計(jì)算出來的數(shù)據(jù)可以作參考，但不能作為依據(jù)。主要還是選準(zhǔn)炸藥單耗和加強(qiáng)防護(hù)。以上公式