钢筋混凝土排架的控爆拆除.pdf

0 ． 1 缅传嘉等 销筋涯凝土排集的控爆拆腙 钢筋混凝土排架的控爆拆除 杨 传薯 中 国科 学院 武汉岩土力学研 完所 曹治 郑州铁路局武汉工程公司 提要 本文研 究 7爆破拆 除钢筋混凝土建 筑物时建筑结 构的失稳 条件 ，时钢 筋 混凝土排架 的控制爆 破拆 除进 行 T设计计算 。并分析 7拆 除爆破 效果和拆 除爆破 对 钢筋混凝土基 础 的影响 。 关麓词 拆除爆破 ，最小破 碎高度，失稚 。 1 前 言 钢 筋混 凝土承重排架控制爆破拆 除的设 计 是 根 据 结 构 力 学 的 原 理 ，用 爆 破 的 方 法破 坏结构 的材料强度 ，使之失去 其承载能 力 ． 达到破坏 结构 的整体刖度 ，从而使排架整 体 结构失去稳定 性，导致结构重 心位移而使 } 架倾覆或 定 向侣 i 塌 钢筋混 凝土建 筑结构的控爆拆 除 的主要 任 务是整个结构 体的解体问题 ，拆除爆破 的 解体 ，一般 有两种方 案，即空中爆破解体 和 地面爆破解 体 。对于一个钢 筋混凝建筑工程 的控爆 拆除来 说，采用 那一种方菜进行 控爆 拆除 ，要 视拆除爆破工程 的施工条件 和爆破 环 境而定 。 当建筑 物结构体周 围无例塌的场 地或 因建 筑物结构体整 体倒塌的冲击震动影 啊周围设施安全时 ， 则采用空中懈体的方案 ， 不过采用此方案一般 少不 了脚 手架上施 工 ， 给施 工施爆 带来很大不便 。 1 9 0 0 0 7 0 7 收 稿 采用空 中解体 方案时 ，其解 体爆 破炮孔 需用 近 发 起 爆 进 行 爆 破 。起 爆 时 间 要 在 结 构 整体 已经失稳 ，其倾倒运 动的初速 已经形 成 时再起爆 进行解体爆破 。否则先解 体后 结构 就不 能失 稳 ，因此不会发 生 倾倒 ，这样将会 给拆 除爆 破施工带来 很大 的麻烦 所 以对 于 建筑物结 构体 的拆除爆破 ，如 果爆破 环 境允 许 整体 倾倒 ， 都采用在地面进行解 体的 方案 。 对 于 钢 筋 混 凝 土 排 架 结 构 ，立 柱 是 钢 筋 混凝 土排架的承重构件 ，要 使排架 倾复或定 向倒塌 的先 决条 件就是破 环立 柱 的 承重强 度 ，将立柱 一定高度 的混凝土 加 以 充 分破 碎 ，使之疏松和脱 离钢筋骨架 ，让主筋失 稳 而倾 倒落地后 再进行 结构体整体混 凝土的破 碎 解 体 。 2 承重 排架的失穗 条件 钢 筋混 凝土排架结构 的承重 立柱失 稳是 排架倾覆 或定向倒塌 的关键 。进行钢 筋混凝 3． 振 动 安 全 区 的 范 围主 要 受 爆 破 药 量 的大小 和建 筑 物的临界 振动 速度所决定 ，减 少爆破 振动速度最 有效 的途径是 降低 爆破时 每 段 的 装 药 量 。 参考文 献 【1] j ． 亨利奇著 ， 爆炸动 力学 醍其应 用， 北京 科学 出版社 ，1 9 8 7 ，2 1 [ 2] 李守 巨等 ，孔 壁上 爆炸 冲击 波初始参数 的计 算研 究．本 溪，辽 宁省 力 学套年会 L989 [ 3] 王文龙缟，钻眼 爆破 ，北京，煤炭工业 出 版 社 ， 1 9 8 , 1- ， 9 [ 4] 黄承 贤 ，弹 性 波 法 在 岩 土 爆 破 工 程 中 的 应 用，爆 炸 ％冲击 ，1 9 8 5 ，51 5 J 山 口梅 太郎，岩石 力学基础 ，北 京，冶 金 工 业 出 版 社 。 1 9 8 2 [ 6 刘 清荣 ，控 制爆 破 武 汉，华 中工 学 院 出版社 ，l 9 8 6 ，1 4 维普资讯 爆 驶 1 0 0 1 土排架 的控爆拆 除时 ，将立柱上 一定 高度 范 围内的混凝 土进 行充分破碎 ，在 混凝 土脱离 钢筋 骨架后主筋 势必 向外膨胀 而成 为曲杆 ， 这时 孤立的钢筋骨架便不能 组成整 体抗弯截 面。 当暴露 出的一 定高度的钢 筋骨架顶部 承 受的荷 载超过其抗压 强度极 限 达到压 杆失 稳的 临界荷 载时 ，其钢筋 则发生塑性 变形 而 导致 立柱 的失 稳 。满足 上 述 条 件的破碎 高 度 ，称 为最小破 碎高度 ，或称主筋的最小失 稳高度 ，用 Hmi n 表示 。 令排 架承 重立柱主筋 的最小失 稳高度为 Hrai n c m、主筋直径为dc m ， 主筋 截面面积为F c l n 。 ，主筋截面惯 性矩为 J _--兰 d ‘ C 11 1 ，主筋截面惯性半径为 i 64 √J ／ F c m，主筋容许应力为【 a ． ] k g f ／ c ，主筋数为11 和主筋上部纵向荷载 为 P k g． 钢筋混 凝土排架建 筑设计 的要求是将 承 重立柱的主筋上部实 际荷 载F／ n 控 制在小 于 主筋允 许承受 的压 力荷 载￡ 口 I F之内的 ，即 符台P／ n F／ n 刚用雯 际荷 裁P／ n 代替临 界荷载P ，求 取最 小爆 破高度 ，即 一 詈 √ 毒 3 排纂辑甓一破的工程实践 安陆市赵栅 水利枢纽工程 的渠 道排架建 筑施 工 中，有 7个新 浇注的 钢 筋 混 凝 土排 架 ，没有迭到设计的 要求 ，需 拆除后重 新浇 注。拆除 钢筋混凝 土排架的工作要求 保 留排 架的钢筋混凝土基 础 ，将排架 立柱 疆基础面 截 除，韭保 留原 立柱的钢 筋 ，同时要求不损 坏 其 基 础 。 ． 需要拆 除的 钢筋混 凝 土排 架高达 7 m， 7个排架 的钢 筋混 凝土 共 计 有 二十多立方 米 ，用人 工或静爆荆拆除 不但花钱多 ，而 且赶不上 工期要求 。故 决定用 控制爆破的方 法进行拆除，采用将钢筋混凝士排架的立柱 截 断使之倾倒落地后在地面 进行解体破碎 。 从能 量守恒定律考虑 ，排 架 的 拆 除爆 破 ，对 于钢筋混凝土立柱破 碎所需的能量 与 立 柱爆 破部位的材质性质 、特征条件 、临空 面情 况以及炮孔分布和蝈} 孑 L 堵 塞 要 求等有 关 。该区的爆 破环境对爆破 破碎混凝土抛碴 可 以不加 控制 ，面 控制 爆破 要研究 的关键问 题是钢筋混凝土排架沿基础 面截除时使之失 稳倾倒的 最小爆破 高度 Hmi n 的破 碎和对基 维普资讯 N o ． 1 杨传嘉 岂t 钢筋混凝土排架的控爆拆除 I 础的影 响问题 爆 破的要求 是既要达到最小 破 碎段 的棍凝 土充 分破 碎 ，又 要保证混凝土 基础不产生裂 纹和 损坏 ．这 就是 说 ，在拆除 爆破时 需要 将爆 炸能 量控制在满足最小爆破 高度段的混 凝土充 分破 碎 外 ，不 再有过多的 能量向基础传递 所 需爆破能 量的大小与失 稳倾倒的最小爆 破高 度和爆破 炮孔的布孔设 计有关 3 ． 1立柱最 小爆 破高度 的计算 赵栅水利 枢纽工程 钢筋混凝士渠道排架 形状如图 1，钢 筋混凝土排架 立柱断面尺寸 及布筋情 况如 图 2。 图 1 钢筋混凝土排架 图 2立 拄 断 面 钢筋混凝土排架高 7 ． 0 m，一个 排架有 立 枉 2根 ，两立柱之间用横梁连接 。立柱 横 断面为0 ． 6 m0 ． 4 m，两立柱 的 中心距离为 2 ．2 m， 横 粱 的 横 断 面 为 0 ． 4 m 0 ． 3 m，每 投 立 柱中布主筋 l 2 根 ， 主 筋为 l 8 的钢筋 8根 ， 1 4 的 钢 筋 4根 在 控 制 爆 破 拆 除 的 设 计 计 算 中全部 折算 成 1 8 的钢筋 共 l o ． 4 2 根 ， 印计 算中 的n1 0 ． 4 2 ． 由钢筋 混凝 土排 的建 筑设计和 实际兴建 情 况及有关对 比分析 ．排架为8 O 混凝土 ， 比 重Y一2 ． 1 T／ m。 ， 弹模 E一3 ． 91 0 ‘ k g f ／ c m。 ， 泊橙 比 一0 ． 1 7 ，剪切模量G一 1 ． 7 1 0 k g f ／c m ，极限压应变￡ 2 4 0 01 0 一 ，极限拉 应 变 一 6 8 0 1 0 ～ ． 钢筋混凝土排架设 计立柱主筋允 许应刀 口 l o o o k g ／ c m。 ，而主 筋截面积F一 2 ． 5 4 5 c m ，所 以主筋允许承受 荷载[ ] F一 1 0 0 0 2．5 4 5 2 5 4 5 k g ，排架 实际 荷载为P一8 1 8 4 k g ，故每 根主筋上 实际 承 受 荷 载为 P／ n 8l 8 4 ／ 1 0 ． 4 2 7 8 5 kg。 可 见P／ n Hr a l n h t 。 当爆 破高度的 混凝土破 碎荷 脱离钢筋骨 架后 ，靠顿倒方 『 旬面的 钢筋 因暴露的高度超 过最小失 稳高度 ，于是立即失稳产 生膨胀弯 曲。 与此同时 ， 钢筋祝凝土排架 盼重心发生偏 移 ，致使倾 倒的反方 向面 的钢筋虽然暴露的 高度小于最小失 稳高度 ，但在重 心偏 移作用 下 也随之失 稳 ，而形 成弯 曲绞链 ，因而整个 排架倒 落。 4 ． 2■破 对基 薯膨 蝻的分析 钢筋混 凝土排架 拆除 爆破对基础 的影 响 主要是爆破 时产 生切应变 的影 响 ，根据哈 里 斯理论 ．排架立柱 爆破时 基础上产 生的切 向 应变e 由公式 6 计算。 e 书 ㈩ 式 中b 一一 炸药包半 径 ，设计为 1 ． 5 c m． R 一一 药包中 心至 基础 面的距 离 ， 设 计为5 0 c m 日 一一 混凝 土应 变吸 收 系 数 ，为 0 ．0 0 5，K 炮 孔孔壁上 的应 变． 爆 破炮 孔孔壁上 的应 变用 公式 7 计算 K 【 旦 一 一 1 1 -2 p , p v 。 21 一 Y 】P 7 式中 混凝土 的泊松比，为0 ． 1 7 ，p 一 混凝土的密度 ， 为2 ． 1 T／ m ，V 混凝土 的声 波速度 ． 为4 5 0 0 m／ s ，Y爆 炸气体 绝 热指数 ， 为 l ， P b 爆 破炮孔 压力 ， k g ／ c m。 。 爆破炮孔压力 P 用公式 8计算 P 1 ／ 4 p o D。 8 式中p o 一炸药 密度 ，为 1 ． 3， D 炸药 爆速 ，为 4 8 0 0 m／ s 。 其计 算结果如 下 P b 1 ／ 4 1 ． 3 4 81 0 ‘ ／ 9 8 0 0 0 0 1 0 0 3 1 9 k g ／ c m ● K e 兰 s o ／ 1 ． 5 2 ．1 4 ．5 0 0 。 2 1 --0 ． 1 7 1 1 0 0 3 1 9 e ～ 。 。 。 【 。 ／ 0 ． 0 0 0 0 7 4 8 9 0． 0029 492 0 下转 4 9 页 维普资讯 No． 1 沙文健等 阶段掏情爆破在平巷掘进中的应用 国家 攻关项 目一 中深孔 光爆 技术 与参数研究 的井 下 工 业 性 试 验 。在 砂 岩 普 氏 系 数 f 1 0 的条件下 ．采用四角柱阶段掏槽爆破试验了 3 8 个循环 ．平 均炮眼利 甩率为9 0 - 1 ％ 基 本 参 数如 下 掘 进深度 设 计深 度 3m．炮孔 直 径 5 5 ram．装药直径4 5 i l l m 分 两 段 掏 槽 ，第 一 段掏槽深 为 1 ． 8 m．眼 距 S 1 5 0 0 mm，装 药系数为0 ． 6 7 ；二段 段深 1 ． 2 m． 孔 深 3 m． 眼距3 1 0 mI l l 因凿岩机具 所限 ，所 设中空眼 也为 3 I l l ，采用百毫秒雷 管起 爆。 在 试验中 ，有时发现 ，掏槽 部位 凹进 工 作 面 ．这说明掏槽效果是理想的 。 5 瞎论 ． 根据以上的分析研究和多年的实践， 以得 出以下 结论 l、阶段掏槽 的设计符合力学原理 ． 可 因 而 改善了掏槽条件 ，提高 了爆破 效率 ．保证 了掏 槽效 果。 2．阶段掏槽 明显 优于 普通直孔掏槽 ． 这可从立井爆破采 用多 阶筒式掏槽能达到较 高的爆破效率证 明这一点 ， 3．阶段掏槽适 用于平巷 中深孔爆破 对于小段面巷 道 ，深孔 爆破 更能体现 其优 越 性 。 参考文献 [1] 朱忠节、何 广 沂蝙著 岩石起 爆 破新 技 术 ， 中 国铁 道 出版社 ． 1 9 8 6 年 [ 2]深孔光爆技 术资料选蝙 ，煤 炭工业 部 高压水射流 情报 中心 ，1 9 8 2 年 [ 3] 张风海 、胡峰 ．垂 直深 孔分段掬 措爆破 机理与参数 的初 步研究，学术会议论文 资料 ．1 9 8 9 年。 上 接2 2 页 混凝土 的极限压应变为0 ． 0 0 2 4 ，极限拉 应变为O ． 0 0 0 6 8，丽 计算爆破时基 础 的瘦变 为0 ． 0 0 0 0 7 4 8 9 ，大 大的低 于混凝土的授 限应 变。故爆破对掘凝 土基础不会 产 生 什 么影 响 ． 4 ． 5一 破实 际效果 安 陆市 赵棚水利枢纽工程钢 筋混凝土排 架控爆拆除时，按照嫒计施爆很成功 ，爆破 效果 很好。 7个排架 均照设 计 倾 倒方 向倒 塌 顺 和的完成 了控爆拆除 的任 务。爆 破后 对基 础进行 了检查 ，未 出现任何裂纹 和损 坏 迹 象 ．保证了在 原基础土重新 浇注钢 筋混凝 土排架的工程 质量 。 参考文 献 [1] 冯叔瑜、 吕毅 糯杰 昌、顾毅 成，城 市控 制爆破 ， 中国铁道 出版社 ，1 9 8 7 ，1 2 。 【 2] Au s t r a Ha n Mi n e r a l Fo u n d a t i o n ， I n c or po r At e d Dr i l l i ng An d Bi a s - 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