摘 要:介绍了一个钢筋混凝土水塔爆破拆除的工程实例,对爆破切口设计,爆破参数,及塔体触地地震震速等进行了重点介绍。为类似工程施工提供了有益的参考。
关键词:伞形水塔;爆破拆除;地震震速
1 工程概况
湖南省岳阳市某工厂因厂区扩建,需将原厂区的一座高40 m的伞形钢筋混凝土水塔爆破拆除。周围环境见图1。水塔伞形水柜容积200 ,t采用c20砼,双层钢筋(见图2)。水柜上口直径10m,壁厚约30 cm。筒身外直径2. 5 m,高34. 15 m,壁厚24 cm。水塔底部水平面以下有蓄水池,直径15. 2m,高5. 13 m,壁厚0. 3~0. 5 m,水池内为水塔基座。爆破时需对蓄水池进行保护。
图1 水塔周围围环境
预开定向窗可见塔身下部配筋情况是:塔体壁中央布一层φ25 mm竖向螺纹钢筋,其间距为10cm,可以算出整个塔身共有78根竖筋。根据有关资料,钢筋混凝土平均按每立方米重2. 6 t计算,地平面以上塔身自重166. 4 ,t上部伞形水斗自重为275. 6 ,t地平面以上水塔总重为442 t。
3 爆破方案
根据现场周围环境分析比较,西北方向地势较
图2 水塔结构
开阔,距正北方向公路的直线距离大于40 m,且接
近小山山脚,是水塔倒塌的理想方向,图1中已标出
倒塌中心线。
2.1 爆破切口
爆破切口形状为“凸”字形,最大长度原则上为塔身外周长的2/3。考虑到一些实际因素,爆破切口所对应的圆周角取227°,约为外周长的0. 63,爆破切口下底长度lmax=0. 63×πd=4. 945 m。
2.2 余留截面受力计算
一般c20混凝土抗压强度σc=20mpa,爆破后余留截面为0. 697 m2,若按爆破切口形成瞬间,水塔总重量均匀加压在余留截面上,则余留截面上受到的压力为pc=6. 34mpa<20mpa,故可确保余留截面不被瞬间压碎。又由于混凝土为脆性材料,其抗拉强度仅为抗压强度的1/12~1/16。当切口形成后,根据理论分析和大量工程实践,余留截面将在上部水塔重力作用下,支撑面内侧被压碎,外侧被拉断,水塔按预定方向倒塌。
2. 3 爆破切口高度的计算
φ25 mm螺纹钢弹性模量e=220 gpa,容许应力σp=210mpa,抗拉强度σb=520mpa。按底端固
定,顶端自由的欧拉压杆公式求爆破切口理论高度h。hmin=π2ejnp式中,j为25 mm螺纹钢筋的截面积惯性矩,j=164πd4=1. 91748 mm4;n为水塔竖向分布钢筋数量,n=78;p为水塔总重量,p=442000 kg;h=k(b+hmin)=0. 75 m;式中k为经验系数;k=1. 5~2. 0,取2. 0;b为爆破切口处壁厚,b=0. 24 m。实际取爆破切口高度为1. 2 m。具体爆破切口尺寸见图3。
图3 爆破切口
2.4 爆破参数
孔深l=2/3b=16 cm,排距a=20 cm,列距b=20 cm;总孔数n=176个,其中定向窗24个,共有6排孔;根据试爆,取炸药单耗k=3000 g/m3,则单孔装药量q=kabb=28. 8 g,实际取30 g,最下面2排加强装药,取50 g。
2.5 塔体触地地震震速校核
塔体爆破落地后,会引起地面震动,触地冲量:i=m2gz=11838341 (n•s)式中,m和z分别为水塔的质量和质心的高度, g为重力加速度。触地引起的地震速度v=3. 2 cm/s。震动速度在允许范围内,不需采取其它特殊的安全措施。
2.6 起爆方式及防护
所有孔内乳化硝铵炸药均接1发ms -1导爆管雷管,孔外每20发导爆管雷管再接2发瞬发电雷管,用军用78式点火机起爆。对爆破切口范围内的塔体,采用双层柔性稻草覆盖,再用铁丝箍紧,防止飞石飞出。
3 爆破效果
起爆后约2 s,水塔开始缓慢倾倒,约4 s后迅速按预定方向倒塌,稍有后座。据观察,飞石最远仅10 m,周围建筑物安然无恙。
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