ABSTRACT：This paper int roduces the design, the const ruction rocess and measure of an back lash in the coalhandling plant demolished by blasting,which is available to the complex surroundings const ructions demolish.
1 工程概况
杭州艮山电厂始建于1919 年。为配合杭州市政建设, 承接了艮山电厂的爆破拆除任务。拆除内容包括主厂房约10000 m 2, 40 余米高砖砌烟囱及一座运煤车间, 其中运煤车间东侧墙体距沪杭铁路仅3 m , 爆破作业风险大, 首要问题是确保沪杭铁路的正常通行。
该车间系排架结构, 计15跨共16个排 爆破后, 硐室整体破碎坍塌, 混泥土均匀裂开, 部分钢筋脱落。基本没有飞石, 个别飞石散落距离不超过5 m , 经过清碴, 发现底部的基础破碎效果好。用NCSC5000 测震仪对爆破的有害效应进行了测定, 其结果汇成表1。
6 几点体会 (1) 与一般的钻孔爆破比, 水压爆破不仅
施工简单、方便和成本低, 而且爆破的飞石、爆破噪音大大降低, 爆破扬尘可以基本消除。因此, 在有条件的情况下, 尽量采用。
(2) 水压爆破产生的爆破震动比一般的
拆除爆破要大, 工程中预先开挖减震沟是行之有效的措施。架组成, 长90m , 宽22 m , 檐口高度18m , 屋顶高度21 m , 由前后两排“工字型”钢筋混凝土立柱组成; 预应力折线型钢筋混凝土屋架拼装并焊接在柱顶钢板上。屋面由预制槽型板组成, 上覆防水、防漏材料; 排水沟挑出在立柱外侧70 cm , 因此, 从屋架的地面投影至铁路的水平距离仅为2. 2 m。该车间北侧距离京杭大运河约30 m , 南侧和西侧均为厂区拆除工地。由于建造年代久远, 原设计施工图纸已散失, 钢筋混凝土构件已出现包覆层剥落, 钢筋外露锈蚀。经目测, 所有构件连接处的钢板焊缝已锈迹斑斑, 焊接牢度严重下降。在此状况下, 爆破拆除设计的关键问题在于:在排架向西定向倾倒时必须控制和减少待爆建筑物的后座, 确保不损及铁轨、枕木及其它铁路设施, 确保铁路大动脉的畅通。车间内部的自备铁路将拆除, 不需要对其采取保护措施。运煤车间立面图见图1。
2 可能产生后座的原因分析
根据该建筑物的结构及现状, 经分析可能产生后座的原因主要有三种。
(1) 梁柱拼接处的焊接质量因长期锈蚀导致强度下降或丧失, 在厂房向预定方向倾倒时, 屋架、联系梁与后排立柱接合处的焊缝拉脱, 导致前倾的屋架对后排立柱产生反推力, 致使后排立柱后倾, 倒向铁路一侧。对于排架厂房来说, 爆破解体对后排立柱反向倾倒的工程实例屡见不鲜, 这种现象的危害性最大, 后排立柱高达15 m , 一旦后倾, 势必横卧在铁轨上, 并砸坏铁路设施, 造成严重的铁路交通中断。
(2) 由于立柱结构上下不同, 在行车梁下为80 cm ×40 cm 工字结构, 上方为截面40cm ×40 cm 正方形, 故后排立柱在前倾过程中在结构薄弱处产生拉断。导致立柱上端5m 与屋架一起前倾, 断裂处形成瞬间支撑铰链, 下端9 m (炸高1 m ) 在前倾物反推下向后倾倒。
(3) 在后排立柱前倾至一定角度之后, 由于主筋与砼体撕裂, 致使立柱根部后座伸出,插入铁路碎石路基, 引起铁轨上撬变形, 影响列车安全通行。
3 防止后座的主要措施
为防止排架式厂房的后座, 关键是整个厂房屋架在爆破瞬间, 仍维持刚体形态, 在重力作用下整体往前倾倒。在厂房前倾15°～20°后, 则大局已定, 即使房架在空中解体, 也不会出现后排立柱后倾现象; 在倾倒过程中,后排立柱根部支撑点如能保持一定强度而不被撕裂, 则不会发生根部后座现象。根据上述分析, 采取了以下几项防止后座的技术措施。
3. 1 加强屋架与前、后排立柱的整体强度
由于屋架与前、后排立柱间连接主要靠预埋铁板的焊接实现的, 而焊接质量已严重下降, 为此曾考虑对焊缝进行检查后采取补焊的措施, 但该方案在现场却无法实施, 主要原因后排立柱离铁路太远, 不允许搭设施工脚手架。在前后排立柱间增设一道水平拉力的钢丝绳, 钢丝绳的许可拉力为15 t。这样在前排立柱先爆后, 先行下坠过程中牵引后排立柱向前倾倒。
3. 2 给后排立柱施加前倾预拉力
由于厂房倾倒过程中, 水平钢丝绳容易被屋顶坠落物砸断, 且在倾倒动态过程中究竟谁拉谁的问题比较复杂, 为确保厂房按设计方向整体前倾, 给后排立柱施加前倾的预拉力, 方法是在后排立柱的行车梁处用钢丝绳捆绑后将钢丝绳另一端固定在前方地面上预紧。由于作为支撑铰链后排立柱根部炸高为50 cm～ 100 cm , 考虑到起爆后后排立柱将下沉, 钢丝绳将松弛丧失拉力, 为使拉力维持一定的时间, 钢丝绳应随后排立柱的下沉而同步紧缩, 这在理论上是可以采用卷扬机等机械同步工作来实现, 但在工程实践上却很难办到。采用了在钢丝绳上悬吊重物的土办法, 收到了事半功倍的效果。悬吊的重物大于250 kg, 离地面高度大于2. 5m。在后排立柱爆后下沉(总沉降量小于1 m ) 过程中此前倾拉力始终存在, 直至悬吊物着地为止, 此时厂房排架已前倾超过45°。
3. 3 选择合理的前后排爆破延迟时间
设前排立柱的爆破时间为0 s, 爆后屋架则开始绕后排立柱的顶端结点作下摆旋转,顶端结点处的焊接部分开始受水平拉力和垂直撕裂力的联合作用。如果后排立柱根部适时起爆并形成铰支, 后排立柱就可获得较理想和持续的倾覆力矩; 如果后排立柱起爆太晚, 则顶端的焊缝就容易被拉脱, 随后在天沟等重物的作用下向铁路方向倾倒, 酿成铁路阻塞的重大事故。显然前后排立柱的爆破时间的选择是十分关键的, 上海某爆破公司在拆除类似结构的厂房时, 前后排立柱的爆破时间相差0. 3 s, 则产生了后排立柱向后倾倒的现象。因此, 根据理论分析和工程经验, 选择前排立柱0 s 爆破、后排立柱0. 1 s 爆破。
3. 4 选择立柱的爆破模式
由于前后排立柱的下部截面呈“工字形”, 中间部分仅厚10 cm , 钻孔爆破效果差。为此, 将每根立柱待爆部分中间的钢砼事先凿去, 割断钢筋, 使每根立柱分前后两部分,前部分炸得高些, 后部分炸得低些, 使立柱的保留部分形成前高后低的楔形, 从而使整个厂房容易向前倾倒。一楔形的立柱根部下沉,则将深深地扦入地下, 不至于向后滑移而扦入铁路路基。
4 爆破方案的实施
(1) 经爆前处理, 每根立柱待爆部分的截面为15 cm ×45 cm 前后二节, 故布孔参数为a = 20 cm , l = 33 cm ,W = 5. 5 cm , 如图2
所示。
(2) 前排立柱炸高为5 m (分上、下两部分, 分别为2. 5 m 和1. 5 m , 中间保留1 m长) ; 后排立柱前侧布孔5 个, 后侧布孔3 个。
(3) 由于待爆立柱抵抗线很小, 为确保炸透, 每个炮孔分2 节装药, 堵塞长度7 cm～ 8cm; 药量为25 g～ 28 g 乳化炸药, 底部二孔增加15% 药量。
(4) 前排立柱采用1 段塑料导爆管毫秒雷管起爆, 后排立柱采用5 段塑料导爆管毫秒雷管, 由塑料导爆管组成复式起爆网络, 见图3。
5 爆破效果
2000 年8 月20 日上午10 时, 在铁路部门的配合下, 正式实施了运煤房的爆破拆除。经爆后检查, 整个建筑物按预定方向倾倒, 没有产生任何后座; 由于采取了严格的防护措施, 爆破飞石没有对周围环境产生任何危害,仅有部分防护材料飞散在铁路上, 5 m in 后即清除干净; 经铁路部门对路轨进行检测无任何不良影响, 15 m in 后即恢复了正常通车, 比预定时间提早了30 m in, 爆破拆除作业获得了圆满成功。
