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      水塔拆除安全措施
      發佈者:admin 發佈時間:2016/12/28 10:04:42

      水塔拆除安全措施介紹水塔拆除施工方案

      介紹邢臺礦業集團36 m高大型生活水塔,在倒塌空間不足時,採用摺疊控制爆破拆除
      的過程。通過選擇合理的切口參數和微差爆破時間,水塔安全傾倒在預定的空間,對以後類似的工程提供了寶貴的經驗。
      1
      工程概況
      邢臺礦業集團大型供水塔因擴建需要拆除。該水塔地處邢礦集團家屬區,環境十分複雜(1),水塔東側25 m處爲邢礦集團家屬區支煤氣管道;南側8 m3#樓供水管,15m處爲3#住宅樓;西側20 m爲深水井及新供水系統;北側7 m爲邢臺市主煤氣管道。水塔爲磚混結構,見圖2。自下而上每5m一個鋼筋混凝土圈樑,全高36 m,其中水箱高11.8 m,容積300 m3,質量285.8 t;筒體外徑7 m,壁厚18 m以下爲50 cm,18 m~24.2 m37 cm,質量461.4 t。水塔建於1982,結構完整,沒有任何破壞風化痕跡,其內部有通往頂部的懸梯。

      2 爆破方案
      考慮到最大空地距離只有25 m,因此只
      1 環境示意圖
      能採用摺疊爆破方案。由於空地寬度只有22m,水塔直徑較大,採用單向摺疊爆破,水塔容易滾動,直接對煤氣管道造成破壞,故本次拆除爆破採用雙向摺疊方案。
      2.1
      切口位置
      水塔拆除的周圍三面是管道,一面是深水井,四周都對衝擊地震的控制要求比較高,爲了最大限度地降震,並且考慮到施工方便,確定在東面+0.5 m處和西面+22.0 m處開設兩個爆破切口,即上段向西傾倒,下段向東傾倒。
      2.2
      切口形狀
      資料[1]表明,採用字形切口不僅施工方便,且不容易產生後座,而後座對摺疊爆
      2 塔體結構示意圖
      破危害較大,故本次工程上下切口均採用字形。
      2.3
      切口長度
      按照我們摺疊爆破河北煤研所水塔的經驗,只要切口處最大拉應力點A處的拉應力σPA(3 )大於該點砌縫砂漿的抗拉強度,並保證切口弧長對應的圓心角α小於π,就能使水塔順利傾倒,並最大限度地避免傾倒過程中的後座。其中σPA可用下式求出[2]:σPA=mg{Xe/(R-Xe)/Iz- 2/[α(R2-r2)]} (1)式中 m——偏轉筒體質量;
          Xe——
      初始偏心距;
          Iz——
      切口保留筒壁斷面對中心軸
      的慣距;
          R,r——
      分別爲筒體的內外半徑,
      它符號意義同前。
      計算結果表明,兩個切口只要滿足α<π就可順利傾倒,α=170°,即兩個切口長度均爲11.59 m
      2.4
      切口高度h
      筒體的切口高度要保證切口閉合時,上段筒體重心在切口水平面上的投影超過該處筒體外緣。即水塔拆除切口高度可由下式求出:
      h= (X’e+R)2/a1(2)
      式中 X’e——切口閉合瞬間偏心距,不考
      慮壓縮區寬度時X’e=
      Rcosα/2;

      3 爆破切口示意圖
          a1——
      倒塌筒體重心距切口距離。經計算上段切口高度爲2.4 m,下段爲1.8 m
      2.5
      上下段起爆時差T
      切口閉合瞬間,上段筒體對下段的衝擊對下段筒體傾倒非常不利,因此,應在衝擊作用之後下段筒體再起爆,即上下段起爆時差應該是切口閉合後某時間Δt(Δt= 100 ms~ 500 ms)。高強度材料閉合時接觸時間短,Δt可取小值。同理,低強度材料Δt取大值。即上下段起爆時差可由下式求出:
      T=t+Δt(3)
      式中 t——切口切合時筒體傾倒時間,
      由動能定理求出。計算結果表明,起爆時差爲1200 ms,1500 ms
      2.6
      定向窗
      爲保證水塔拆除上下段準確定向,在上下兩個切口緊靠保留筒壁處採用機械法平均開挖兩個寬度爲1 m的定向窗。
      3
      孔網參數及藥量計算
      最小抵抗線:37w=0.19 m;50w= 0.25 m ;
      裝藥孔距排距:37a= 0.30 m,b=0.26 m;50a= 0.50 m,b= 0.34 m ;孔深:37l= 0.23 m;50l= 0.30m;
      單孔藥量:37Q= 30g;50Q= 50g
      1列出了兩個切口布孔數、裝藥量、雷管段別和延遲時間。
      4
      爆破網絡
      爲避免雷電射頻電和雜散電流對起爆網絡的影響,本工程採用孔內延期的非電起爆系統,延期時間見表1。爲保證整個網絡的可靠性,首先把導爆管每9~16發集成一束(最好同排導爆管集成一束,這樣如有一排拒爆時,水塔仍能定
      1
      向倒塌)。由2發紙殼電雷管起爆之後把上、下兩層電雷管全部串聯,最後用GM-2000高能起爆器起爆。
      5
      安全與防護措施
      由於藥量較小,爆破地震和空氣衝擊波均不是安全主要隱患。但本次爆破裝藥點高,水箱質量大,因此塌落振動和飛石是需要特別注意的問題。

      5.1 塌落振動
      參照中科院力學所提供的觸地衝擊振動
      公式[3]:
      υc= 0.08(I1/3/R)1.67(4)
      式中 υc——爆破坍塌物衝擊地表的振動速
      ,cm•s-1;
          R——
      距衝擊地點距離,m;
          I——
      衝擊觸地衝量,I=M•2gH
      (M
      爲爆破坍塌的建築物質量,kg;H爲爆破坍塌的建築物重心落差,m)。對觸地點較近的主煤氣管道(7 m),供水管(8 m),深水井(14 m),通過式(4)計算結果分別爲20.0 cm•s-116.0 cm•s-16.2cm•s-1,顯然振動速度全部超標。因此,須在倒塌位置鋪設防震墊層,並在倒塌範圍四周挖深2 m、寬1 m的防震溝。
      5.2
      飛石
      爲避免高空爆破飛石,本工程採用三層防護,第一層用草袋,第二層用塑料網,第三層從塔頂高空懸吊金屬網。該措施對控制飛石起了關鍵作用。
      6
      水塔拆除爆破效果
      水塔爆破後,水箱落在了西側預定位置,筒體落在東側倒塌空間範圍內,沒有對周圍環境造成任何影響。值得注意的是,水箱落地後陷到地平面以下1 m多深,幾乎把南、西、北側1 m寬的防震溝全部擠死,這充分說明對塌落衝擊振動要有足夠的重視。致謝:衷心感謝河北建築工程學院高蔭桐、田運生兩位老師對本工程的大力支持。

       
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