1、大型连体筒仓撤除爆破技术 1.工程概况与特点北京永定门粮库位于崇文区永定门外沙子口，根据北京市建设规划，库区内建、构筑物将全部撤除，拟新建现代商业及居民区。粮库中心有32个钢筋混凝土筒仓，筒体之间均为钢混凝土连接，整体性强，稳定性好。每个简体直径6m，壁厚0.18m，地面以上筒高45m，地下室标高为-4.5m。实际上32个筒仓以沉降缝为界分为南北两组，每组16个，底部由面积26m26m、厚1.4m的钢筋混凝土底板作根底，中间设沉降缝，两组筒仓的顶板和地面盖板连接在一起。每组筒仓顶部设有两道圈梁，仓顶盖板上部为钢结构屋架，将两组筒仓连成一体。筒壁全部为双层钢筋网，立筋为F16mm螺纹钢，间距25
2、0mm，环向筋由下而上分别为F14mm、F12mm、F10mm螺纹钢，间距200mm，内外环筋之间采用F6500700的联系钢筋焊接，柱部处联接钢筋加密，混凝土标号为259号，每个简体重约350t。该筒仓撤除爆破的要求为：地面以上筒体翻转倾倒，解体充分，塌落振动不超过平安规程规定。该连体筒仓撤除爆破的特点为：一次爆破撤除的简体高度大、数量多，而且连体筒仓的高度比较小，结构稳定，翻转倾倒困难。根据查新结果，在迄今为止的国内筒仓群爆破撤除中，这次爆破撤除的筒仓数量最多、面积最大、高度最高。2.整体爆破撤除方案建(构)筑物撤除爆破倒塌方式可分为原地塌落、定向倾倒等多种方式。待撤除连体筒仓外形高47m
3、，宽25m，高宽比为1.8，重心高度23m。最为经济的方案是在结构体下部通过爆破形成一个三角形切口，使连体筒仓在自重作用下整体定向倾倒。然而对多种形式的切口所进行的计算说明，由于整个连体筒仓的高宽比太小，难以整体倾覆，即使整体结构能够倾倒，因倾覆力矩较小筒体结构也难以解体，不能产生良好的摔碎效果。经反复研究认为：通过预处理，将整个连体筒仓分割成4个独立的结构体，高宽比就会增大，能满足倾覆翻转的要求。具体的处理方法是：首先沿沉降缝位置将连体筒仓的顶板、屋架和地面盖板切开，割断南北两组筒仓结构上的联系；然后在连体筒仓南北向中心线偏西的筒壁上切割出一条宽510cm的上下贯穿缝，这样就将整个连体筒仓分
4、成了4组，分别定为北西组、北东组、南西组、南东组。每组2排，每排4个筒体，如图1所示。由于爆区东侧为撤除后的大片空地，西侧是暂时保存的房屋，北侧为工作塔楼撤除后的空地，南侧为滞后撤除的圆筒仓库，所以各组筒仓全部向东方向倾倒。另外，将32个连体筒仓分成4组后，通过设计合理的起爆时差，使各组按要求顺序倾倒，可减小同时触地的冲击力，降低触地振动。通过反复研究认为，采用此方案，不但能使连体筒仓可靠倾倒，而且可确保平安。3.撤除爆破设计(1)爆破切口设计要保证多排连体筒仓顺利定向倾倒，准确设计爆破切口是至关重要的。由于分割后的各组连体筒仓都向东倒塌，爆破切口的设计应考虑前组(北东组和南东组)向东倾倒时不
5、会影响后组(北西组和南西组)继续向东倾倒。为此，前后组的爆破切口设计应有区别，前组的三角形切口向上张口，而后组的三角形切口向下张口，如图2所示。根据计算，要想使每组筒仓的重心O。移至支撑面以外，三角形切口角度应到达25以上，因此前组的炸高计算如下：H1CAtg25=6.06m。设计中为确保筒体顺利倾倒，北东组和南东组筒体的最大炸高H，取为8m，北西组和南西组筒体的最大炸高日2取为7m。从图2上可看到，前组的爆破切口一旦形成，筒体能快速翻转倾倒。由于后组爆破切口的支点已抬高，且三角形上切口线向内折转，只要起爆时差控制得当，就能使前、后组在翻转过程中不会发生相互影响，确保各组筒体顺利倾倒。图2爆破
6、切口布置与倾倒方向(2)预处理预处理主要包括三个方面：预切缝。沿沉降缝位置先将连体筒仓的顶板、屋架和地下室盖板切割开，割断南北筒仓结构上的联系；再在南北对称轴线偏西的筒壁位置自上而下开凿出宽510cm的贯穿缝，缝间钢筋全部切断，顶部圈梁和钢屋架也必须断开。这样，就将整体的32个连体筒仓分割成4组，定向爆破体的高宽比就增大到3.4，容易实现定向倾倒。北东、南东组筒仓的预处理。这两组处在倒向的前侧，对其中的2号、3号、18号、19号筒体，用液压镐破碎筒壁，撤除高度为8m；再用液压镐撤除6号、7号、22号、23号简体的前半局部筒壁，撤除高度4m。此外，外侧简体非连接处的局部筒壁也用液压镐撤除，其余的
7、l号、4号、17号、20号以及5号、8号、21号、24号筒体的非连接处的筒壁，按照设计的三角形切口范围，由人工用风镐撤除，保存的筒体连接柱，需钻眼爆破，见图3。北东、南东组每组需保存6个待爆破的连接柱。北西、南西组筒仓的预处理。由于液压镐无法伸人这两组筒仓内部，预处理工作根本上由人工风镐进行。三角形切口区域内的筒壁用风镐切出上、中、下三条空洞，作为定向窗。只要在连接柱上钻孔，爆矿后切口就能形成。这两组筒仓的预撤除区和钻孔爆破区如图4所示。图3北东和南东组筒壁的预处理图4北西和南西组筒壁的预处理(3)连接柱爆破参数设计由于切口范围内筒仓非连接处的薄壁局部已被预处理，需要爆破的只有简仓连接处形成的
8、厚实连接柱体，但连接柱的断面形状为中间薄两头厚，如图5所示，如何合理布置炮孔和装药量是爆破成功与否的关键。通过反复比较确定，炮孔垂直纵轴，两侧以中心轴为准对称布置，每排7个炮孔，排距为0.3m。炮孔的深度、间距、药量不等，以到达均衡爆破、简化施工的目的。根据试炮结果，内部连接柱爆破的炸药单耗取2kg/rn3较适宜，炮孔的深度和装药量为：中心孔L0=23cm，q0=75g，其余孔依次为Ll=25cm，ql=100g；L2=30cm，q2=100g；L3=45cm，q3=200g。图5连接柱的炮孔布置断面图(4)起爆顺序由于受场地条件限制，32个钢筋混凝土连体筒仓必须全部向东倾倒，并且只能进行一次
9、爆破。为此，4组简体必须顺序延时爆破，起爆时差设计的原那么为：北侧先起爆，而且北东组开始向东倾倒后再起爆北西组；南侧比北侧稍后起爆，这样就可使各组筒体的触地时间完全错开。实际各组起爆顺序如下：北东组(1号8号筒仓)为第一组，1段毫秒雷管(0s)引爆；南东组(17号24号筒仓)为第二组，2段半秒雷管(0.5s)引爆；北西组(9号16号筒仓)为第三组，5段半秒雷管(2s)引爆；南西组(25号32号筒仓)为第四组，6段半秒雷管(2.5s)引爆。由此实现了北侧比南侧组先0.5s起爆，东侧组比西侧组提前2s起爆。4.平安防护措施(1)飞石防护爆破飞石防护主要针对外侧炮孔爆破产生的飞石，内部连接点的爆破可
10、不采取防护措施。对外侧炮孔除了控制炸药单耗外，还应设飞石防护帘。飞石防护帘用筋笆、草袋和废旧胶皮带制作，挂在炮孔部位距筒壁0.5m处，主要是东、北两个方向的炮孔需做加强防护，严格控制飞石距离，其它方向作一般防护。(2)振动控制如何降低塌落振动是这次撤除爆破需要解决的主要问题之一。由于此前连体筒仓旁边的工作塔楼采用了机械破碎法放倒，倒塌触地时引起了较强的地面振动，150m以外的居民小区振感强烈，个别住户房屋发生开裂，居民纷纷投诉。此次地震问题反响到崇文区政府、北京市政府，北京电视台还作报道，造成了严重影响。此前放倒的工作塔楼长22m、宽8m、高度为50m，总质量约3000t；而32个连体筒仓的高
11、度47m，总质量12022t。假设不采取有效减振措施，必将产生更为严重的振动灾害。本次爆破撤除采取的主要减振措施有以下几方面：(1)分组延时爆破。32个连体筒仓被分成4组，每组筒体总质量只有3000t；分4段引爆，段间时差大于0.5s，使各组简体倒地时激发的振动波不会叠加，有效地消减了振源强度。这是主动减振的重要措施。(2)倒塌场地设减振垫层。为了到达既有效减振、又节省本钱的目的，没有铺设其它材料，而只是将倒塌场地表层的砂性亚黏土挖松，松土厚度达2.5m。(3)开挖减振沟。在预期爆堆位置的前方及两侧开挖深3m、宽1.2m的减振沟，挖出的土堆放在减振垫层上。(4)爆破时用测振仪器对重要防护物进行
12、监测，且由甲方邀请有测振资质的第三方进行监测。5.爆破效果本次撤除爆破完全到达了预期的两大目的，即爆堆扁平，振动轻微。图6为32个连体筒仓分成4组顺序倒塌时的景象。筒体落地后全部解体，爆堆扁平层叠，为二次破碎和清运碴土提供了极大方便。根据北阳爆破公司的测振报告，本次撤除爆破对附近居民楼产生的振动影响相当轻微，140m以外居民楼的最大振动速度仅0.09cm/s，触地振动频率为625Hz，住户根本没有振感。爆破时飞石的最大距离约20m，说明飞石防护措施非常有效。图6连体筒仓顺序倒塌的情景6.体会对本次爆破有两点体会：(1)采用电起爆时，网路的检测必须细致。本次爆破对电起爆网路的复检不够，造成第一次引爆不成功，后来再次接线后才最终引爆所有炮孔。这次过失给了我们一个重要教训，即爆破网路检查中任一环节都不能疏忽，特别是对每个导线节头，都必须认真仔细检查，主线节头过多更是不容无视的过错。另外，这一过失还提醒我们，今后用电爆网路引爆非电网路系统时，引爆点不宜过多，最好不超过23个电爆节点。(2)在城市中进行撤除爆破，爆破尘烟过大的问题必须尽快解决。本次爆破受经费条件限制，根本没采取任何降尘措施，虽然爆破尘烟在5min内根本消散，但对附近居民仍造成了一些影响。对大型连体筒仓撤除爆破的降尘问题还有待进一步研究。
