钢筋混凝土筒体水塔控制爆破拆除设计.正式修改版doc.doc
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钢筋混凝土筒体水塔控制爆破拆除设计
一、工程概况:
1、水塔结构
水塔始建于1986年,塔高33m,其中塔身高27.4m,水箱高4.94m。
塔身:
钢砼结构,底部有向南开的门。
筒体直径为3.6m,+3.6m以下内壁厚为0.16m;+3.6m以上壁厚为0.12m。
水箱:
钢砼结构。
容积为50m3。
箱体内直径4.2m,高4.2m,壁厚0.12m,水箱顶盖厚0.08m,水箱底部厚0.18m;水塔总重量P约为135t,水塔重心高度为17.73m。
图---1
图---2
2、周围环境:
水塔位于某厂院内。
水塔北部1.2m处为一道东西走向的围墙,围墙外有一条5.5m宽的水泥路,路两边均建有一排宽为3.2m的门面,门面以北3m处为三层居民楼;水塔西南处14m处有一锅炉房,正西方6m处为小门市部;水塔东侧的水泵房和半埋式水池也在拆除之列,东侧40m处为南北走向的主干道,水塔南方52m处为一排平房,62m处为一座五层居民楼,水塔周围环境为南北走向的主干道,水塔南方52m处为一排平房,62m处为一坐五层居民楼。
图---3
图---4
3、工程要求:
①拆除爆破施工要能保证周围建筑物及人员安全;
②破碎的混凝土块度便于人工清运;
③工期为7天;
④技术难点:
不能出现1.2m以上的后坐现象。
二、爆破方案选择:
根据爆破体结构尺寸及其周围环境,采用向南25°东的单向倾倒爆破方案。
图---5
三、爆破切口设计:
1、切口位置:
爆破切口越低越好,可减少后坐。
为便于钻孔施工,切口底线位于地表0.3m。
2、切口形式:
为了减少后坐,采用梯形切口。
图---6
3、切口长度
①切口处的外直径为3.92m,外周长为12.32m。
②取切口展开长度为7.5m,缺口支撑段展开长度为4.82m,偏心距为0.72m,切口长是筒体展开长度的61%。
图---7
图---8
4、切口高度:
切口高度按下式进行计算:
①h=k1δ=8×0.16=1.3m
k1—经验数据,一般取3~9;δ—切口处筒体壁厚,m。
②切口高度取1.2m。
图---10
5、砼标号与强度的关系
C7.5
C10
C15
C20
C25
C30
C35
C40
轴心抗压fe
4
6.7
10
13.5
17
20
23.5
27
弯曲抗压fcm
5.5
7.5
11
15
18.5
22
26
29.5
抗拉
0.75
0.9
1.2
1.5
1.75
2.0
2.25
2.45
6、切口支撑强度校核
经计算起爆后支撑段混凝土所受动荷载为3.75Mp,小于其抗压强度10Mp,故起爆后塔体不会立即产生后坐。
四、孔网参数:
1、筒体壁厚:
δ=0.16m;孔距:
a=0.20m;排距:
b=0.20m;孔深:
L=0.1m
2、药量计算:
乳化炸药:
q=k×a×b×L=3000×0.20m×0.20m×0.16m=19.2g
初选每孔装药量为20g。
试爆后确定每孔药量为25g(k=3900kg/m3)。
五、起爆网路:
采用非电微差导爆管雷管簇联爆破网路。
每个炮孔内放一发微差导爆管雷管,每15至20发孔内雷管簇联后与双发电雷管相联。
电雷管并串联,引至安全地点,由起爆器引爆。
炮孔内的炸药分2段起爆,时间相差50ms。
图---11
图---12
孔网参数与材料消耗表
切口长×高/m
单孔药量/g
a×b×l/m
7.5×1.2
25
0.2×0.2×0.1
孔数/个
雷管数/个
药量/kg
189
200
3.6
六、爆破安全
1、不安全因素:
①倒反;②倒偏;③飞石;④振动。
图---13
2、爆破震动
采用孔内微差爆破,炮孔内的炸药分2段起爆(时间相差50ms)。
爆破最大单响药量为1.6㎏。
对于不同的距离相对应有不同的爆破振动速度,其计算结果见表。
距离/m
10
12
20
25
30
35
40
触地振动㎝/s
旧
6.23
3.2
1.96
1.35
1.00
0.70
0.60
新
4.4
3.8
3.5
3.2
3.1
2.9
2.8
爆破振动㎝/s
3.2㎏
3.96
2.16
1.40
1.00
0.76
0.61
0.50
1.6㎏
2.8
1.5
1.0
0.7
0.5
0.4
0.4
R—爆破地震安全允许距离,m;
Q—微差爆破最大一段药量,kg;
V—被保护对象所在地质点振动安全允许速度,取3=cm/s;
K、—场地系数,取K=50,=2.0;
k0—延时间隔影响系数,秒延期爆破取1,毫秒延期爆破取1.4~1.6。
3、计算结果分析
当被保护物距离爆点10m以外,爆破震动小于国家《爆破安全规程》的要求,故此时爆破振动不会对周围建筑物构成危害。
实际上,根据爆破经验所知,由于爆破是在地表以上进行,爆破振动一般不会对周围建筑物造成破坏。
4、触地震动
VZ—坍塌物冲击地面引起的R米地震速度,cm/s;
R—测点离冲击触地点的距离,m;
I—冲击触地冲量,I=M(2Hg)1/2;
M—爆破坍塌物的质量,kg;
H—重心落差,m。
Vt—塌落引起的地面振动速度,cm/s ;
H—构件的高度,m ;
M—下落构件的质量,t;
g—重力加速度,9.8m/s2;
σ—地面介质的破坏强度,取10Mp;
R—观测点至冲击地面中心的距离,m;
Kt—塌落振动速度衰减系数,1.13;
β—塌落振动速度衰减指数,-1.66
地面无减振措施:
Kt=3.37~4.09;β=-1.66~1.80;
地面有减振措施:
Kt=~
振动速度(㎝.s-1)
距离/m
10
12
20
25
30
35
40
触地振动㎝/s
旧
6.23
3.2
1.96
1.35
1.00
0.70
0.60
新
4.4
3.8
3.5
3.2
3.1
2.9
2.8
爆破振动㎝/s
3.2㎏
3.96
2.16
1.40
1.00
0.76
0.61
0.50
1.6㎏
2.8
1.5
1.0
0.7
0.5
0.4
0.4
居民楼附近R=30m,触地震动速度为3.1cm/s>3cm/s,不安全。
在居民楼北侧开挖减振沟、筑缓冲垫,减小爆破触地震动危害。
5、爆破飞石的防护
在爆破缺口处用竹排夹双层浸水草袋进行遮挡以防爆破飞石飞出。
就地取材,用砼板立放置遮挡飞石。
6、爆破效果
经过2天施工后,于2001年3月13日下午3点准时起爆。
起爆后约6秒钟,水塔倒向预定方向,定向准确。
在触地冲能作用下,筒体与水箱解体,水箱箱底及箱底环梁只破坏了部分,剩余部分需二次破碎。
n 水塔倾倒长度30.4m,是水塔高度的0.92倍,下坐了3.1m,碎渣前冲4.0m,侧堆宽8.0m。
水塔倾倒过程中无后坐现象,距离倒向背面仅1.2m的围墙未受影响。
飞石控制在5m以内,周围建筑及行人安然无恙。
倒塌过程分析。
起爆后,水塔向预定方向倾倒;倾斜20°左右时,塔体开始下坐,但此时塔体作倾斜与下坐的复合运动,定向倾倒已成定局。
下坐过程中,筒体底部先是点触地,后是面触地(筒体椭圆环与下部地面接触)。
这时,底部筒体被压碎,但塔体继续前倾。
当筒体下坐一段距离后,筒体与地面接触面积加大,当支撑力足以支撑上部塔体时,下坐速度明显减慢最后停止,只产生倾倒运动。
此后水塔加速倾倒、触地。
图---14