特大型钢结构厂房控制爆破拆除总体方案设计

/特大型钢结构厂房爆破拆除方法探讨谭灵王耀华张伟新谭华（解放军理工高校工程兵工程学院南京210007）摘要：本文通过对钢结构及钢砼结构厂房限制爆破方法的对比，提出了接受聚能装药切割爆破拆除特大型钢结构厂房的解决方案，为限制爆破开拓了一种新的应用领域。主题词：钢结构、聚能装药、爆炸切割、限制爆破1．工程概况1.1概述：图1、环境平面示意图高炉南路二转图1、环境平面示意图高炉南路二转北路加料跨过渡跨精炼跨待爆钢结构厂房待爆钢砼结构厂房二转南路钢二路二转东路化学水处理站高炉锅炉房100M50M钢零路吴淞煤气厂制气车间切割跨切割跨公辅路出坯跨出坯跨出坯跨丁字跨炉子跨（倒装法拆除）1.2拟拆除的建、构筑物结构简况：1.2.1钢结构主厂房谭灵（1966-），河南南阳，工程兵工程学院爆破工程设计探讨所，硕士，工程师，主要从事爆炸理论与应用探讨。加料跨为大型钢结构。长318.7m，跨度19.7m，屋面标高最高为▽+24谭灵（1966-），河南南阳，工程兵工程学院爆破工程设计探讨所，硕士，工程师，主要从事爆炸理论与应用探讨。过渡跨为大型钢结构。长240m，跨度6m，屋面标高为▽+20.0m；钢结构梯型屋架，预制砼屋面板。跨内搭设有各种操作室、仪表室、值班室、调度室、分析室等建构筑物。精炼跨为大型钢结构。长306.7m，跨距29.3m，柱距一般为6m，最大为12m：屋面标高▽+20.4m，天窗屋面标高▽+22.13m，钢结构梯型屋架。钢筋混凝土结构厂房西侧1#、2#连铸机生产车间,由三列砼立柱和D列共用钢立柱组成，长86.2m，宽69.6m，屋面标高▽+20.4m,列间距27米，柱间距12米。东侧3#、4#连铸机生产车间，由两列砼立柱和D列钢立柱组成，长218.2m，宽42.6m，屋面标高▽+20.4m。丁字跨丁字跨为相对独立的钢结构厂房，两列立柱呈南北向布置，西侧有5根立柱，东列有4根立柱，宽24m，长24m,屋面标高▽+20.4m。1.3爆破区域的周边环境东侧为二转东路，二转东路东侧约150m为待拆除区；南为二转南路，南侧50m为上海市重点爱惜单位——吴淞煤气厂的制气车间，西为不锈钢项目的建设工地；北面距要爱惜的化学水处理站及高炉锅炉房约100m。建筑物和周边的距离,如图1、所示。2、爆破拆除方案总体设计2.1爆破拆除规划二炼钢车间爆破拆除是为不锈钢基地建设让道的工程，二炼钢车间是一个正在生产的车间，且生产效益较好，为将损失降到最低，指挥部要求在最短时间内完成：车间内12000T机电设备的爱惜性拆除、地上建设拆除及地下清障工作。为满足厂方对总体工期的要求，依据厂房内机电设备的拆除状况，以及整幢厂房特殊大的实际状况，将整幢厂房分五次进行爆破拆除。爆破规划如图2所示。318.7318.7M55M218.2M24M24M27.6M90.2M69.6M86.2M4月21爆破区域4月27日爆破区域306.7M5月13日爆破区域5月21日爆破区域14.3M4月16爆破区域图2、爆破区域划分及建筑结构尺寸各爆破区域建筑面积、场地移交时间及爆破时间如表1、所示。表1、各爆破区建筑面积、场地移交时间及爆破时间第一区其次区其次区第四区第五区占地面积（M2）建筑面积（M2）场地移交时间6374132584.88762182254.16363069324.216444126004.276990184905.11爆破时间4.164.214.265.135.212.2爆破方案待爆破拆除厂房的横剖面如图3、所示。29.29.3m19.7m6m25m20.4m爆破切割部位人工预切割部位20.4m27.6m24m图3、待爆破厂房剖面结构示意图出坯跨精炼跨切割跨过渡跨加料跨爆破切割部位爆破切割部位GFEDCBGFEDCB钢砼结构厂房由于钢砼结构部分的厂房内的设备先拆除完成，为加快总体施工进度，首先进行限制爆破拆除。由于钢砼结构厂房和其北侧的钢结构厂房共用D列钢立柱，为保证其倒塌效果，爆破倒塌方向定为向南倒塌，并在爆破前将钢屋架和D列钢立柱的顶端进行软化处理，以便利其倒塌。向南定向倒塌限制接受前后排立柱1秒时间间隔限制。爆破部位接受双层竹笆进行平安防护。钢结构主厂房倾倒方向选择。南侧钢砼结构厂房爆破后，主厂房东、南、西、北四个方向都有可供倒塌的场地，在技术上也可实现向中心倒塌的方案。由于本次拆除的厂房最高达29m，而柱间距多为6米，向东、向西或向中间倾倒时，虽然对于爆破噪声限制有利，倒塌简洁实现，但爆破后，钢立柱相互叠加，增大了爆破后的堆高，清除的难度特殊大，不利于缩短施工工期；为便利后续施工和缩短工期，实行技术措施使加料跨及精炼跨分别向北、向南倾倒。爆破倒塌的实现。钢立柱结构和砼立柱结构相比限制爆破的最大区分在于：钢立柱爆破切割的是一条线，砼立柱爆破是一大片，单个装药爆破效果会影响钢立柱的倒塌，但不会影响砼立柱的倒塌；其次区分在于：钢立柱由于结构的坚实性在倒塌过程中受到冲击不会粉碎或折断，砼立柱在倒塌过程中受到冲击会折断或粉碎。针对以上区分接受如图3、所示的三切口方案，利用时间差实现楼房的定向倒塌。单次起爆药量。由于本次爆破环境的困难性及外部装药的特殊性，炸药爆炸空气冲击波及噪声是主要限制目标。为满足环境的平安要求，必需严格限制一次齐爆药量，除横向在限制厂房倒塌方向时接受的时间差外，在每列立柱纵向也接受时间差进行限制，确保单次齐爆药量限制在允许范围内。2.3爆破技术参数“工”型砼立柱20CM10CM20CM70CM50CM110CM20CM10CM20CM70CM50CM110CM图4、装药结构示意图装药35CM15CM人工预切割区孔距a=15CM；孔深L=35CM；单孔装药c=30g；单耗Q=2000g/M3；爆破高度：2M。延期时间：每列柱之间相差500MS。起爆网络：非电半秒延期雷管进行起爆破。钢立柱钢立柱结构如图5、所示。爆破部位爆破部位图5、爆破部位结构及预处示意图-350×1614660-668×1614660-668×1614660-300×1614660-300×168980-668×148980下柱1下柱2上柱-768×1649504950-500×164950-500×16人工预拆除部位D、E、F列柱其钢板材质为Q235钢爆破部位钢板厚≤20mm的，切割器线密度为350g/m；爆破部位钢板厚≤28mm的，切割器线密度为450g/m；G列柱其钢板材质为20#锰钢爆破部位钢板厚≤20mm的，切割器线密度为450g/m；爆破部位钢板厚≤30mm的，切割器线密度为700g/m；2.4爆破前的预处理2.4.1钢立柱的预处理为确保爆破时厂房倾倒顺当，在保证平安的前提下，对钢立柱的爆破部位进行预处理。预处理的方案如图5、所示。2.4.2柱间预处理爆破前应将通过每个沉降缝的管线全部在沉降缝部位切断，柱之间的剪刀撑及扶梯全部切除。2.5起爆网络为确保起爆网络的平安牢靠，接受复式多级延期非电起爆网络。即：接受半秒差装药内延期，每个切割器、每个药孔装2发雷管，在联接起爆网络时，两个雷管分别联到两个网络上，用两套起爆器分别进行起爆每个网络，以确保整个系统的牢靠准爆。为防止爆破时，先爆装药对后爆装药可能产生的影响，全部装药全部装药内延期雷管，一次性点火，雷管内部延期，避开接受外部延期。同时，全部聚能装药全部设置在“工”的翼板内，利用两侧的翼板对装药进行爱惜。2.6降噪措施为降低爆破噪声对四周的影响，爆破时在每个装药外侧加一个降噪箱，来降低爆破产生的爆破噪声。3、效果3.1爆破效果钢砼结构部分厂房分别于4月16日、4月21日进行，爆破后主体爆堆高小于3米，四周环境没有受到任何影响，爆破完全成功。钢结构部分主厂房4月21日对钢结构的丁字跨进行聚能切割试爆，单次起爆药量仅3Kg，爆破后，噪声不大，厂房倒塌彻底，爆破成功。4月27日对主厂房西侧66m进行了正式爆破，单次起爆药量17Kg，没有实行降噪措施及防破片措施，爆破后，爆破噪声较大，钢屋架和钢立柱完全脱离着地且堆高小于4m，但个别钢立倾斜后高度约8m，个别破片飞散距离达150m，爆破较为成功。5月13日、5月21日，对钢结构厂房的主体进行了聚能装药切割限制爆破，由于措施得当，爆破后，200m噪声为133分贝，爆堆高度小于4m，吴淞煤气厂制气车间、高炉锅炉房及化学水处理站的正常生产未受任何影响，爆破破片最大飞散距离小于100m，爆破取得完全成功。3.2工期效果厂房原支配在6月31日前，完成地坪以上厂房的拆除施工。整个拆除工程虽然机电设备拆除延期了20天，但由于接受了聚能装药的切割爆破，5月27日，地坪以上全部建筑全部拆除清理完毕，节约了34天工期。4、几点体会4.1面对新课题，技术准备必需充分。为进行本次爆破，成立了特地的课题小组，对施工中可能遇到的问题进行充分的理论分析、实爆试验、模拟试验、平安校核等技术准备，做到心中有数。4.2逐步推动，不断优化方案。由于本次钢结构厂房的限制爆破拆除为国内首例，没有成功阅历可供借鉴，施工中，不求单次爆破量的大小，慢慢推动，不断总结阅历，优化改进方案，确保总体爆破效果。4.3加强监护确保平安。由于钢结构厂房结构的特殊性，在爆破前，必需对钢立柱进行软化处理。在进行软化处理时，除对施工人员加强平安监护外，对厂房的整体稳定性在平安校核基础上进行应力、应变监测，确保厂房整体爆前稳定。4.4聚能装药切割爆破大有可为。本工程的成功实施，由于措施得力，确保了爱惜目标的完全，说明大型全钢结构物接受外部装药同样可以达到限制爆破拆除平安、快速的目的，为聚能装药切割爆破开拓了一个新的领域，聚能装药切割爆破在今后经济建设中大有可为