特殊构造砖烟囱定向爆破拆除.pdf
第34卷 第2期 2017年6月 爆 破 BLASTING Vol. 34 No. 2 Jun. 2017 doi10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2017. 02. 018 特殊构造砖烟囱定向爆破拆除 王爱华 ( 宁夏天宏爆破有限公司, 银川750011) 摘 要 介绍了定向控制爆破技术拆除一座烟囱、 水塔的结合体, 拟爆结构物地坪以上27 m处设置钢筋混 凝土结构水箱, 致使重心高于一般烟囱, 其外壁采用 12 mm钢筋网箍和60 mm厚混凝土进行加固。周边 环境复杂, 距高压配电房仅1. 4 m, 为避免地坪处+ 0. 5 m烟道口对定向的影响, 将爆破切口位置提高到 +3. 0 m处; 为减小触地振动、 防止倾倒过程中出现后座, 采用梯形切口, 爆破切口长度取其周长62%, 爆破 切口高度取1. 4 m。为克服烟囱外壁加固层和圆拱墙体钻凿深度不准确的影响, 同排相邻炮孔采用一深、 一 浅的布置方式, 其炮眼深度差值2 ~3 cm, 装药结构应用正、 反向起爆综合技术。采用开挖减震沟、 设置缓冲 带控制爆破振动等措施, 爆破效果理想, 保证了邻近建筑物及设施安全。 关键词 定向倒塌;控制爆破;砖混结构;后坐;倒梯形切口;正、 反起爆法 中图分类号 TU746. 5 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X(2017)02 -0096 -04 Directional Explosive Demolition of Special Brick Chimney WANG Aihua (Ningxia Tianhong Blasting Co Ltd,Yinchuan 750011,China) Abstract The directional blasting is used to demolish a combination of chimney and water tower. The reinforced concrete water tank at 27 m high makes the gravity center of chimney higher than ordinary chimney. The outer wall is strengthened by 12 mm steel bar hoop and 60 mm thick concrete reinforcement. The surrounding is complicated, which is only 1. 4 m away from the highvoltage distribution room. In order to avoid the influence of the flue hole at +0. 5 m on the orientation,the blast cut location is enhanced to +3. 0 m level. The trapezoidal cut,whose length is 62% of its circumference and the height is 1. 4 m,is used to reduce the touchdown vibration and the back movement during the process of the dumpling. The layout of one deep by one shallow hole with 2 ~3 cm difference,with combi ning the top initiation and end initiation,was chosen to overcome the influence of outer reinforcement layer and the inaccurate of the drilling in the arch wall. The approach of vibration damping ditch and the buffer zone was adopt with other method,such as elaborate design and construction,which keeps the blasting effect well and the adjacent build ings safe enough. Key words directional collapse;controlled blasting;brick frame;back movement;inverted trapezoidal inci sion;front and back shooting methods 收稿日期2017 -01 -28 作者简介王爱华(1984 -) , 男, 工程师、 工学学士, 从事矿山工程爆 破施工和管理工作, (Email)404618316@ qq. com。 1 工程概况 中国人民解放军第五医院内有1座烟囱, 因节 能减排需爆破拆除。该烟囱周围环境复杂 东北侧 距高压配电房1. 4 m, 距离医院公寓楼20 m; 东南面 距离电工值班室平房9. 2 m, 距制氧室25 m; 北侧距 医学工程科办公楼20 m; 西南侧距离肝病治疗中心 48 m; 西南侧为空旷地, 可供烟囱倾倒, 环境如图1 所示。 该烟囱高约32 m, 砖混筒式结构。在地坪以上 +4. 2 m处烟囱外直径3. 6 m(外部周长11. 3 m) , 万方数据 壁厚550 mm; 在+ 25 m标高处烟囱设置1个钢筋 混凝土结构储水水箱,水箱外部直径2. 3 m;在 +32 m标高处, 烟囱外径1. 2 m, 壁厚240 mm; 烟囱 筒身采用MU10的烧结普通粘土砖和M2. 5的混合 砂浆,外壁采用 10 mm钢筋网箍(300 mm 300 mm)和60 mm厚混凝土进行加固,内衬为 240 mm耐火砖, 烟囱外壁与内衬之间有50 mm间 距, 烟囱筒身在+ 0. 5 m标高处西北侧有1个烟道 高2 m、 宽1. 5 m。见图2。 图1 烟囱周围环境示意图( 单位m) Fig. 1 Surrounding of chimney(unitm) 图2 烟囱结构示意图 Fig. 2 Chimney structure diagram 2 爆破方案与爆破参数 2. 1 爆破方案 (1) 倒塌方向 根据待爆破烟囱地理位置、 周围环境和烟囱构 造、 结构特征分析, 该烟囱位于旧城居民聚集区, 高 压配电室、 制氧室、 肝病中心和住院部对爆破飞散物 和振动要求较高, 为确保肝病中心设备正常运行, 和 高压配电室房屋安全, 比较决定采用“朝西南方向 定向倾倒” , 及爆破切口中心线朝肝病治疗中心后 屋角, 由全站仪定出爆破切口中心线位置。 (2) 爆破切口设计 由于烟囱距离东北侧高压配电室仅1. 4 m, 为 确保烟囱倾倒过程不发生任何后座, 并按预定方向 顺利倒塌, 经过比较后, 决定采用倒梯形切口, 梯形 切口特点是它的三角形部分在建筑物倾倒过程中可 以起到一定的支撑作用, 使倾倒过程平稳, 有效防止 后座[ 1]。爆破切口位置是保证烟囱准确倾倒的重 要环节, 该烟囱烟道口朝向西北, 距离地面标高为 +2. 5 m, 其上部为一道钢筋混凝土圈梁。圈梁高 度为400 mm, 为避免烟道口对倾倒方向的影响, 决 定在圈梁以上做爆破切口, 即爆破切口底部标高设 在+3 m处。 一般烟囱等高耸建筑物定向爆破中切口长度范 围在其周长62% ~64%之间是比较安全合理的[ 2], 考虑到该烟囱上部的钢筋混凝土水箱构造, 为减小 触地振动和防止倾倒过程中出现后座, 宜取小值, 因 此爆破切口上部展开长度取烟囱外部周长的62%, 实取为7 m。爆破切口高度根据经验公式h =(2 ~ 3)δ计算,考虑烟囱外壁 10 mm钢筋网箍和 79第34卷 第2期 王爱华 特殊构造砖烟囱定向爆破拆除 万方数据 60 mm厚混凝土加固层对构筑物底部直径和预留截 面钢筋极限抗弯力矩的影响, 以及烟囱上部水箱构 造对重心的影响[ 3,4], 实取为 1. 4 m。 (3) 定向窗和预处理 为保证烟囱倒塌过程能按设计方向准确倾倒, 在爆破切口两侧预先采用风镐开凿2个定向窗, 窗 口的高度取1. 0 m, 上宽取1. 0 m, 定向角为45。烟 囱避雷针、 附属管线进行切割处理, 爆破缺口范围内 内衬全部采用风镐人工剔除, 考虑内衬塌落危险, 隔 1 m预留20 cm的柱体作为支撑, 待其它内衬砖处 理完毕, 施工人员在烟道口外部用钢管捣掉柱体。 2. 2 爆破参数 烟囱爆破切口内的炮眼采用梅花形方式, 为克 服烟囱外壁加固层和圆拱墙体钻凿深度不准确的影 响, 同排相邻炮孔采用一深、 一浅的布置方式, 其炮 眼深度差值2 ~3 cm, 装药结构应用正、 反向起爆综合 技术[ 5], 如图 3所示。爆破参数见表1。采用手风钻 钻孔, 炮孔直径d =42 mm, 炮眼装药采用2#岩石乳化 炸药( 30 mm药卷) , 实际装药过程中, 爆破切口中 心部位和底部一排炮孔装药量增大到110 g[ 6]。 ○浅孔孔底反向起爆●深孔正向起爆 ○End initiation in shallow hole ●Top initiation in deep hole 图3 烟囱梯形爆破切口及布孔示意图( 单位cm) Fig. 3 Blasting trapezoidal cut and the hole arrangement(unitcm) 表1 爆破参数表 Table 1 Blasting parameters 壁厚 δ/ cm 孔距 a/ cm 排距 b/ cm 孔深 l/ cm 排数/ 个 孔数/ 个 切口 高度/ m 切口 长度/ m 炸药单耗 g/ m3 单孔药量 q/ g a) 总药量/ kg 55353026/295721. 47130090/11012 注a) 爆破切口中心线位置14个炮孔, 底部一排炮孔装药量为110 g。 3 起爆网路 为降低爆破振动对保护对象的影响, 采用非电 导爆管微差起爆系统, 分两段起爆。爆破切口中间 采用MS1段非电雷管, 两侧分别采用MS3段非电雷 管, 每个炮孔装2发非电雷管形成交叉复式网路, 每 10发非电雷管组成一簇用2发瞬发非电雷管连接。 孔外非电导爆管雷管簇联成一束后用1发导爆管雷 管引爆, 起爆网络用激发针和高能起爆器起爆。 4 安全校核 4. 1 余留截面抗压能力校核 由于待拆除烟囱上部构造特殊, 倒塌环境苛刻, 为防止不发生后座按预定方向顺利倾倒, 需对砖烟 囱余留截面抗压能力进行校核, 一般砖砌体的抗压 强度[σ]压=15 MPa, 根据爆破切口上部展开长度 取烟囱外部周长的62%, 取烟囱开口角223。对应 爆破开口弧长L = R(223/180)π =(3. 6/2) 1. 239π =7 m, 余留截面面积为S′ =(137/360) 89爆 破 2017年6月 万方数据 π(R2- r2)=0. 658 m2, 则由于烟囱重量引起的压 应力为σ压=(258. 45 103 9. 8)/0. 658 = 3. 849 MPa≤[σ压] , 说明爆破切口形成时, 烟囱不 会产生后座。 4. 2 爆破地震效应校核 烟囱爆破时产生的地震效应和采用以下公式进 行设计校核 V = kk′(Q1/3/ R) α 式中V为烟囱爆破引起保护对象质点振动的 速度,cm/ s;Q为烟囱爆破中最大一段起爆药量, 取 Q =6 kg;R为保护对象到烟囱的距离,R = 50 m; kk′、α分别为爆破振动波传播介质影响系数和衰减 指数,kk′ =75,α =1.5。则V =0.5196 cm/ s <3 cm/ s, 可知爆破时产生的振动能够满足安全要求, 不会影 响周围建筑物安全。另外, 由于烟囱为砖混结构, 倾 倒时砖结构筒体基本以散体形式塌落,冲击较 小[ 7], 但考虑烟囱上部水箱构造的触地塌落振动影 响, 在烟囱倾倒方向30 m处, 设置一条长20 m、 宽 1. 5 m、 深2 m的减震沟, 并通过铺设缓冲层减小冲 击或避免筒体直接冲击地面, 降低烟囱塌落的振动 效应。 5 安全防护措施 5. 1 爆破飞石的防控 根据理论计算和类似工程实践经验, 烟囱爆破在 无防护条件下个别飞石最大飞散距离可达40 m, 而 烟囱紧邻高压配电室, 周围有多栋建筑物, 需对爆破 飞石采预防技术措施, 并加强防护, 以降低飞散距离。 (1) 设计合理的起爆序列和最佳延期时间, 以 减少爆破飞石。 (2) 炮孔堵塞时严禁堵塞物中夹杂碎石。 (3) 根据现场试验结果, 确定合适的装药量, 严 禁多装药。 (4) 烟囱筒壁上的爆破部位用安全网、 湿草垫 和竹席等防护材料覆盖5 ~ 10层, 局部需要加强处 覆盖10 ~15层。 (5) 紧邻烟囱的高压配电室和电工房门窗用竹 夹板进行遮挡防护, 高压配电室西北侧用钢管、 竹篱 笆搭设高8 m宽15 m的挡墙, 以防飞石的溢出, 对 周围的建筑物及门窗产生危害。通过多次工程实 践, 采用上述方法进行防护后, 个别飞散物的飞散距 离不会大于10 m, 对周围建筑物不会造成危害。 5. 2 烟囱触地飞溅物的控制 为防止烟囱触地后, 反弹引起溅石, 爆前对烟囱 倒塌范围内的碎渣进行清理, 并通过铺设缓冲层减 小冲击或避免筒体直接冲击地面, 沙袋缓冲带从距 烟囱根部10 m处开始沿倾倒方向由稀到密布置数 道。根据经验, 爆破缓冲带沙包在烟囱顶部加宽、 加 高。落点处防冲墙宽3 m、 高2 m, 其余宽2 m、 高 1. 5 m, 如表2、 图4所示。 表2 缓冲带敷设设计表 Table 2 Design of buffer zone 第一道缓冲带 第二道缓冲带 第三道缓冲带 防冲墙 距离/ m规格/ m距离/ m规格/ m距离/ m规格/ m距离/ m规格/ m 108 2 1. 5188 2 1. 52410 2 1. 52810 3 2 图4 缓冲带布置示意图 Fig. 4 Schematic arrangement of a buffer zone 5. 3 杂电、 射频电的影响和控制 为杜绝高压配电室、 制氧室和附近高压线缆产 生的杂电、 射频电给装药工作带来的安全隐患, 本工 程网路采用非电系统, 彻底杜绝杂散电流的影响。 6 爆破效果 烟囱起爆后按设计倾倒方向倒塌, 没有发生爆 破飞石、 触地飞溅物和后座、 前冲现象, 如图5所示。 (下转第147页) 99第34卷 第2期 王爱华 特殊构造砖烟囱定向爆破拆除 万方数据 atmospheric particulate matters[J]. 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