2022年聚能切割爆破在拆除特大型钢结构厂房中的施工技术研究 .docx
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1、精品_精品资料_聚能切割爆破在拆除特大型钢结构厂房中的施工技术讨论解放军理工高校工程兵工程学院二零零二年九月可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_掌握爆破拆除多应用于混合结构、框架结构等建(构)筑物的拆除, 而钢结构的掌握爆破拆除是一个全新的课题,目前国内仍没有这方面胜利实例及相关体会可供借鉴.聚能装药做为一种特殊的装药形式,多应用于军事领域,它可以将炸药爆炸时的爆炸能集合起来,达到对金属穿孔、切割、破坏等目的,如穿甲弹、破障弹、线型反坦克履带雷等.航天工业上利用聚能装药的特性, 形成线型切割器,切割金属结构,实现运载火箭的各级脱离.采纳线性聚能装药的爆炸来快速切割钢结构物,达到拆除
2、钢结构物目的,这在理论上是成立的,实际上能否成立,仍有很多问题有待解决.上海宝钢集团第一钢厂,为建设国内最大的不锈钢基的,需将原其次炼钢车间厂房拆除,其拆除目标是在安全的前提下达到快速拆除整个车间,为不锈钢基的建筑节省珍贵的时间.该车间主厂房总计占的 32200M2,东西长 318M,南北宽 110M,其中,钢砼框架结构厂房占的 14560M2,钢结构厂房占的 17640M2,整幢厂房总建筑面积69505M2,爆破目标南侧 50M 为上海市重点爱护单位吴淞煤气厂制气车间,北侧 100M 为厂内正在生产的高炉锅炉房及化学水处理站.国内该类厂房拆除施工多采纳“倒装法”拆除,“倒装法”拆除:一是安全
3、性差,二是工期较长,三是成本较高,无法满意工程建设需要,迫切需要一种新的拆除施工方法.结合上钢一厂二炼钢拆除的实际工程,对聚能切割爆破在拆除特大型钢结构厂房中的施工技术进行如下讨论.一、进行工程勘察1. 工程简况1.1 概述:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_工程的点:宝山区长江路735 号,拆除对象为上海一钢厂二炼钢厂房及厂房内的大型基础.二炼钢厂房由钢结构主厂房和钢筋混凝土结构厂房组成,其中:钢结构主厂房包括:加料跨、过渡跨、精炼跨,钢筋混凝土结构的厂房包括过渡跨及出坯跨.建、构筑物分布情形见附图1 总平面图.高炉南高炉锅炉房路化学水处理站钢二转北路二100M炉 子跨 ( 倒
4、 装法 拆加料转过渡跨跨待爆钢结构厂房二精炼跨东切割跨出坯跨丁字跨待爆钢砼结构厂房切割跨出坯跨路路出坯跨二转南路钢零50M吴淞煤气厂制气车间公 辅 路路图 1、环境平面示意图1.2 拟拆除的建、构筑物结构简况:1.2.1 钢结构主厂房加料跨厂房为大型钢结构厂房(钢结构梯型屋架).长318m,跨度 19.7m,屋面标高最高为 +24.6m,天窗屋面高为 +29m,屋面为大型砼预制板,山墙为镀锌瓦围护结构.加料跨厂房与炉子跨厂房共用G 列厂房柱,柱距18m,与过渡跨厂房,共用F 列房柱.过渡跨厂房为单层钢结构厂房,屋面为钢结构梯型屋架,预制砼屋面板.长 240m,跨度 6m,柱距 6m,屋面高 +
5、20.0m.跨内搭设有各种操作室、外表室、值班室、调度室、分析室等建构筑物.精炼跨为单层钢结构厂房(屋面为钢结构梯型屋架,大型预制砼屋面)长306m,跨距 29m,柱距一般为 6m,最大为 12m:屋面标高 +18.8m,天窗可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_屋面标高 +22.13m,山樯为镀锌瓦围护结构.1.2.2 钢筋混凝土结构厂房(该部分厂房为混凝土立柱结构,不是本篇的重点,略)1.2.3 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.1.3 拆除区域的周边环境1.3.1 周边环境:东侧为二转东路,二转
6、东路东侧约150M 为待拆除区.南为二转南路,南侧50M是上海吴淞煤气厂制气车间,爆破区距要保 护目标约100M,西为钢二路,钢二路西面为不锈钢工程的建设工的.北面为二转北路,爆破区距要爱护的化学水处理站及高炉锅炉房约100M.建筑物与周边的距离见图1 的平面示意图.1.3.2 的下(上)管线及危急品处理:管道、架空电缆线、设备等由指挥部托付相关单位拆除,危急品容器及场所(包括各种化学处理池)已由厂方清理洁净、并在施工前出具相关证明.二、确定技术指标1. 工期要求1.1 业主方案不锈钢工程是宝钢集团的重点技改工程,总投资达壹百多亿,建设空间必需保证.其次炼车间是上钢一厂效益最好的车间,多生产一
7、天就多一份效益.拆除其次炼钢车间,是为不锈钢建设工程扫除障碍,最短时间内拆除其次炼钢车间才能实现生产与建设效益的最大化.拆除方案为: 3 月15 日二炼钢停产, 6 月 30 日实现全部拆除施工,为后续建设扫除障碍.1.2 我方方案依据受控有序,安全可行的总体要求,在满意业主要求的前提下,适当留有余的,我方的工期方案为:3 月 20 日开头拆除施工, 6 月 10 日完成全部拆除施工,总计80 日历天.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. 安全要求南侧的吴淞煤气厂,北侧的高炉锅炉房要确保其安全,确保施工人员的安全.2.1 爆破震惊2.1.1 确定爆破振动标准国家爆破安全规程 G
8、B6722-86规定的爆破的震安全距离规定如下: 一般建筑物和构筑物的爆破的震安全性应满意安全震惊速度的要求,主要类型的建 构 筑物的面质点的安全震惊速度规定如下:a. 土窑洞、土坯房、毛石房屋1.0cm/s .b. 一般砖房、非抗震房的大型砌块建筑物2 3cm/s .c. 钢筋混凝土框架房屋5.0cm/s.为确保爱护目标的安全,确定本工程的安全爆破振动标准为:2.0cm/s .2.1.2 爆破的震安全距离运算对于拆除掌握爆破,爆破的震安全距离可按下式运算R=( KK /V) 1/ Qm式中: R爆破的震安全距离, m.由于本工程中的吴淞煤气厂是不行移动的,必需保证其安全,即爆破的安全距为R=
9、50m.Q炸药量, Kg.齐发爆破取总炸药量.微差爆破或秒差爆破取最大一段药最.V的震安全速度, cm/s.本工程取 V=2.0cm/s . m药量指数,取 1/3 .K、 与爆破点的势、的质等条件有关的系数和衰减指数,可按下表一、选取,或试验确定.K系数, K =0.25 1,近爆源且临空面少时取大值, 反之取小值.有资料认为KK =7.06 , =1.36 .表一、爆区不同岩性的 K、 值岩性K可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_坚硬岩性501501.3 1.5中硬岩性150 2501.5 1.8软岩性250 3501.8 2.0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_
10、由于本工程采纳的是掌握爆破,其装药又是外部装药,为保证安全, 取 K=150、 =1.5就由上式可反求出一次齐爆药量Q=177.8 也可用萨道夫体会公式V=KK( Q1/3 /R) ,cm/s式中各符号代表含义与上式相同.进行被爱护目标振动速强度验算.得: V=0.094 cm/s ,该值远远小于国家标准,故可以确保安全.2.2 爆破空气冲击波超压2.2.1 确定爆破空气冲击波超压标准表二、空气冲击波对建筑物的破坏等级5破坏等级建筑物被破坏的程度超压P 101 砖木结构完全破坏2.0, Pa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2 砖墙部分倒塌,土房倒塌1.0 2.0可编辑资料 -
11、- - 欢迎下载精品_精品资料_3 木结构梁柱倾斜,部分折断,砖结构房顶撕掉,墙部分移动或裂缝,土墙开裂或局部倒塌0.5 1.0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4 木板隔墙破坏,木房架折断,顶棚部分破坏0.3 0.55 门窗破坏,屋面瓦大部分掀掉,顶棚部分破坏0.15 0.3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_6 门窗部分破坏,玻璃破坏,屋面瓦部分破坏,顶棚抹灰脱落7 砖墙部分破坏,屋面瓦部分翻动,顶棚抹灰部分脱落0.07 0.150.02 0.07可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_表三、空气冲击波超压对人体的损害情形可编辑资料 - - - 欢迎下载精
12、品_精品资料_5号损害程度超压P( 10 ,损害情形Pa)1稍微0.2 0.3稍微挫伤2中等0.3 0.5听觉、气管损耗、中等挫伤、骨折3严峻0.5 1.0内脏严峻挫伤、可能造成死亡4极严峻1.0大部分人死亡序可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5由表二、表三确定本工程的安全超压值取P=0.03 102.2.2 爆破空气冲击波超压运算公式Pa.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于目前的掌握爆破及常规爆破中对外部装药掌握爆破的空气冲击波超压没有特的的运算公式,只能借用现有的运算公式进行运算: P=( 14*Q/R3+4.3*Q 1/2 /R 2+1.1*Q1/3 /R
13、) 105,Pa由该公式运算得表四表四、药量、距离、超压关系表可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_超压值5(10 Pa)距离( M)30050.0420.0250.0200.0160.0120.0100.0080.00680.0490.0300.0230.0200.0140.0110.0090.008100.0540.0320.0250.0210.0150.0120.0100.008120.0580.0340.0270.0220.0170.0130.0110.009140.0610.0360.0280.0230.0180.0140.0110.009160.0630.0380.030
14、0.0250.0180.0140.0120.010180.0670.0390.0310.0260.0190.0150.0120.010200.0700.0410.0320.0260.0200.0160.0120.010220.0720.0420.0330.0270.0200.0160.0130.0115080100120160200250可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_药量()可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_声压级5超压( 10 Pa)建筑物损坏状况( dB)1690.06窗玻璃开头破裂1711740.08 0.1窗玻璃部分损坏1771800.15 0.2窗框和
15、外廊木窗破坏24260.0750.0770.0440.0450.0340.0350.0280.0290.0210.0220.0170.0170.0130.0140.0110.011由表四可以得出在100M 位置,安全超压的最大单次齐爆药量为:16.2.3 爆破噪声2.3.1 爆破噪声安全标准爆破噪声对建筑物的损坏,见表五表五、爆破噪音对建筑物的损坏为确保爆不对四周建筑物,特殊是南侧的吴淞煤气厂及北侧高炉锅炉房及化学水处理站的安全,确定安全声压标准为169dB.2.3.2爆破噪声运算公式声波强度 BB=20*Lg( P/P0), dB式中: B声压水平,表示声波强度,dB. P测点声压, N/m
16、2.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_-5P0基准声压(正常听到最小声压)210N/m2.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_用该公式可以对爆破噪声超压进行安全校核.就一齐爆 16 炸药时,在 100m位置其爆破噪声为 163.5dB .该值小于安全值,爆破不会对爱护目标造成破坏.3 钢立柱爆破切割指标确定3.1 典型钢立柱结构可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_本工程中待爆破切割的典型钢立柱结构如图2 所示.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_L12609020 14L2001416920-452015900-660 1615900可编辑资料
17、 - - - 欢迎下载精品_精品资料_-620 1616795-620161679513001300可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 2.1 典型立柱下部结构示意图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_-4752065 16-868 148840-450 167265-450 168840-868148840-450 168840-868 148840可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 2.2 典型钢立柱上部结构示意图3.2 钢立柱待爆破切割部位厚度统计钢立柱待爆破部位厚度统计如表六所示.表六、钢立柱待爆破部位统计序号部位厚度数量1D、E、F 轴下柱
18、16 110*22D、E、F 轴上柱14 1103G(1 8、22 43)轴上柱20 15*24G(1 8、22 43)轴上柱16 155G( 9 21)轴上柱30 6可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_6G( 9 21)轴下柱16 6由该表可以得出, 16 是本次爆破切割钢立柱的主体,为便利加工切割器,确定 16 为本次爆破的主要切割指标.由于待切割的钢立柱所处的状态与试验要切割的钢板的状态不同,一个为受压态,一个自由态,为确保证切割器工作牢靠,确定切割器的最小切割厚度指标增加20%,即切割器的最小切割厚度为20 .三、挑选切割器1. 聚能切割爆破的原理在某种特定药包外形的影响下
19、,可以使爆炸的能量在空间重新安排, 大大增强对某一个方向的局部破坏作用,装药的这种作用叫做聚能效应.利用装药的聚能效应,将炸药加工成肯定的外形,再罩上药型罩(如金 属、玻璃等材料),可制成切割器,它使炸药爆炸产生的能量会聚成一条直线或一个面,形成金属射流以及相伴其后的杵体,这种金属射流和杵体具有很强的穿透才能,作用在金属等物体上,产生洞或切缝.12341、炸药. 2、聚能罩. 3、杵体. 4、射流图 3.聚能切割器作用原理示意图理论和试验说明,炸药的性质、装填密度、聚能穴的外形、药型罩的材料和厚度是打算切割器切割才能的主要因素.2. 确定切割器罩材料延展性好的其聚能切割成效好于延展性差的材料,
20、装药密度大的爆破成效好于装药密度小的切割器.通过试验,最好是选用铜、铅等做罩体,选用压装的法生产的聚能装药.在压装法生产的装药又分为分体压装法生产和整体压装法生产,这两可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_种方法同样可以达到设计的装药密度,但分体压装法生产的装药不利于施工,整体压装法生产的装药可以便利的进行施工安装.只有铅可以实现整体压装法生产,确定选用铅管整体压装法生产的聚能切割器.3. 切割器参数爆破目标:材质: 45#钢.厚度: 16 .罩体:角度: 90.母线长: 15 .厚度: 2 .3装药:炸药类型: R852.密度: 1.69g/cm ,线密度: 350g/m四、超大型
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