厚壁砖结构烟囱爆破拆除.pdf

第2 9 卷第2 期 爆破 Ⅷ2 9N o 2 2 0 1 2 年6 月 B L A S T I N GJ t m ．2 0 1 2 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 2 ．0 2 ．0 2 3 厚壁砖结构烟囱爆破拆除 磨季云1 ，周运奎2 ，金沐3 ，段卫东1 1 ．武汉科技大学理学院，武汉4 3 0 0 8 1 ；2 ．中原爆破工程有限公司。武汉4 3 0 0 6 1 ； 3 ．中铁港航局集团爆破3 2 程公司，广州5 1 0 6 6 0 摘要结合工程实例。说明了厚壁砖结构烟囱爆破时．为了定向准确，爆破缺口稍大于1 ／2 即可，此时，烟 囱倒塌过程一般不会发生后坐、下坐现象。为使砖烟囱壁爆体充分破碎，蚱筠单耗取值应该在1 0 0 0 ∥m 3 左 右，不宜太小。采用双层建筑钢网，用铁丝扎紧, - j - 以严密防止烟囱爆破飞石。 关键词 厚壁烟囱； 定向爆破； 炸药单耗； 震动控制 中图分类号T U 7 4 6 ．5文献标识码A文章编号1 0 0 1 - 4 8 7 X 1 2 0 1 2 1 0 2 - 0 0 8 7 一0 4 S o m eE x p e r i e n c ea b o u tT h i c kW a l lB r i c kC h i m n e yB l a s t i n gD e m o l i t i o n M O ．1 i - y u n l ，Z 1 4 0 UY u n ．k u i 2 ，删M u 3 。D U A l VW e i - d o n 9 1 1 ．C o l l e g eo fS c i e n c e ，W u h a nU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 81 ，C h i n a ； 2 ．Ⅵ, ／u h a nZ h o n g y u a nB l a s t i n gE n g i n e e r i n gC oL t d 。W u h a n4 3 0 0 6 1 ，C h i n a ； 3 ．C h i n aW a i l w a yP o r ta n dB l a s t i n gP r o j e c tE n g i n e e r i n gC oL t d ，C , u a n g z h o u5 1 0 6 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t C o m b i n e dw i t har e a lb k 出I l ge n g i n e e r i n g ，at h i c kw a l lk c kc h i m n e y sa r eb l a s t e di Bd e m o l i s h e dh y ． T oe o n l ．m lt h ec o l l a p s i n gd i r e c t i o na c c u r a t e l y ．t h eb a r s tg a pw ∞日吐口al i t t l em mt i mh a l fo ft h ec h i m n e y sg i r t h ．I n c a s eo fc h i m n e yc o l l a p s i n g ．t h ep h e n o m e n o no fr e c o i l i n ga n ds q u a t t i n gw i l ln o t ∞c I l rt o Ⅻmt h ef u l l yb r o k e n ，t h e 。e x p l o s i v ef a c t o rs h o u l db ei n1 0 0 0 辱／m ’o r8 0 ，w h i c hc a n tb et o os m a l l ．U 眈d o u b l el a y e re o m l l u e t i o r ls t e e ln e t sw e m u s e dt op r e v e n t Ⅱy i n gr o c ki nt h ep m c e 蚰o fc h i m n e y sb l 胂6 n gd e m o l i t i o n ． K e yw o r d s t h i c kw a l lc h i m n e y ；d i r e c t i o n a lb l a s t i I I gd e m o l i t i o n ；e x t 口l o e i v ef a c t o r ；i i b r a t i o nc o n t r o l 砖结构烟囱的爆破拆除是一种常用的控制爆破 工程。目前，砖结构烟囱的爆破技术已经成熟。对 各种形状、结构、环境条件下的砖烟囱，在爆破拆除 时人们采用不同的爆破技术可以使之实现定向倒 塌引、折叠倒塌、定向倒塌与原地倒塌相结合的形 式来完成H ] ，甚至可以利用砖结构烟囱的下坐来完 成狭小范围内的烟囱爆破，一般定向都很准确。但 在资料查阅过程中发现，在计算烟囱爆破单孔装药 量时，对于砖结构烟囱，特别是厚壁砖结构烟囱炸药 单耗的选取差别很大胪。“。下面，结合一个厚壁砖 收稿日期2 0 1 l 1 2 3 0 作者简介磨季云 1 9 6 2 一、，男．武汉科技大学工程力学系主任，硕 士．副教授，研究生导师，主要从事工程爆破和力学研究工 作， E m a i l m o j i y a n h o t m a i l ．m 。 结构烟囱的爆破实例，提出我们的几点经验。 l 工程概况 襄樊保康县黄湾村砖瓦厂位于保康县城西侧， 砖瓦厂有一砖结构烟囱需要爆破拆除。该烟囱高 5 0m ，由1 0 0 。红砖、5 0 。水泥石灰混合砂浆砌筑，底部 外径5 ．5m ，距地面ln l 处烟囱壁厚约1 。2i n 。 待拆烟囱位于村内，烟囱西侧距烟囱1 5I n 有l 排居民楼；烟囱东侧1 2I l l 为待拆砖瓦厂厂房；烟囱 东南方向为砖瓦厂原砖坯存放场；烟囱南侧约1 5n l 有2 根架空厂用电线，2 0i 1 1 左右为3 根架空工业用 电电线；东南向8 0m 左右沿清溪河有2 栋居民楼； 烟囱北侧距烟囱加m 有几栋居民楼，具体环境详见 万方数据 爆破2 0 1 2 年6 月 烟囱周围环境示意图1 。 图l 砖结构烟囱周围环境示意图 单位m F i g ．1 S k e t c ho ft h ec h i m n e yc i r c u m s t a n c e u n i t m 2 爆破设计 2 ．1 爆破方案 从待拆烟囱的周围环境可以看到，该烟囱在东 南方向有一定的倒塌空间。因此，爆破方案确定为 定向爆破，如图l 中所示，设计爆破后烟囱向南偏东 2 5 。方向倾倒。在烟囱底部0 ．5m 以上炸一缺口， 使烟囱在其自重的作用下失稳倒塌， 2 ．2 缺口形状的确定 本次爆破选择正梯形爆破缺口，两侧倾角取为 3 59 。 2 ．3 开口长度的确定 烟囱爆破，爆破缺口长度一般为烟囱周长的 1 ／2 2 ／3 。对砖结构烟囱因为其抗拉强度很低，为 了控制爆破倾倒方向，一般取较小的爆破缺口。本 次爆破，取烟囱爆破缺口长度稍大于砖结构烟囱底部 周长的1 ／2 ，设计取爆破缺口长度L 1 ／2 ～2 ／3 3 ．1 4x 5 ．5 8 ．6 1 1 ．5 m ，实际取L 9 ．5n l 。 2 ．4 开口高度的确定 为了确保爆破缺口形成后，砖结构烟囱能够顺 利倒塌，且有足够的触地冲量，以便大部解体，根据 大量的类似工程实践，开口高度取2 ．01 1 3 。 2 ．5 定向窗的确定 为了确保烟囱倒塌时定向准确，一般在爆破缺口 两侧需要开定向窗。本次爆破也在爆破缺口两端对 称的开2 个定向窗，如图2 所示，定向窗长度约1m 。 2 ．6 爆破参数的选择 在砖结构烟囱外壁，从地面以上0 ．51 1 1 1 向上沿 烟囱壁打垂直孔，孔深f 0 ．8m 。最小抵抗线W 8 ／2 0 ．6n l 。取孔距a 0 ．6m ，排距b 0 ．5m ，共 钻孔5 排。底排1 3 个孔，最上面一排8 个孔。 图2 爆破缺口及炮孔布置示意图 单位m F i g ．2 S k e t c ho ft h eb u r s tg a pa n db l a s t i n gh o l e t m i t m 2 ．7 单孔装药量的确定 烟囱爆破常用的单孔装药量的计算公式有2 个，一个为半经验半理论的体积一面积计算公式圳 Q ， g l A q 2 y 1 式中Q 为单孔装药量，g ；f 为定位系数，此处取为 1 ．0 ；q 。为面积系数，q I c 1 ／W ；q 2 为体积系数；A 为 爆破体被爆裂的剪切面积，m 2 ，此处，A 惦；V 为爆 破体破碎体积，m 3 ，此处，V 鳓。 一个为体积计算公式睁n 】 Q k a b H 2 式中Q 为单孔装药量，g ；k 为炸药单耗，g ／m 3 ；n 为 炮孔间距，m ；b 为炮孔排距。m ；日为爆破深度，1 1 1 ，此 处，H 6 。 在式 1 、式 2 中，、A 、V 、口、b 、6 与炮孔所在位 置和孔网参数有关，在孔网参数确定后，即为定值。 但q 。、q 、k 可根据经验选取，不同的人所选取的数 值差别很大。 对于式 1 ，文献[ 7 ．B ] 对浆砌砖体中给出的参 考数据为 g l 3 5 4 5 ／W ，q 2 1 0 0 。代入公式 1 计 算得 单孔装药量Q 1 ．0 4 5 ／0 ．6 0 ．5x1 ．2 1 0 0 x 0 。5x 0 ．6 1 ．2 8 1g 对于式 2 ，文献[ 5 ] 取k 5 2 0s ／m 3 、文献[ 1 0 1 1 ] 建议取k 4 0 0 6 0 0 g ／I l l 3 、文献[ 9 ] 建议取 k 3 0 0 4 0 0 ∥m 3 、文献[ 1 2 ] 对厚壁砖砌体建议 取k 2 7 0 3 0 0 g ／m 3 、文献[ 7 ] 建议取k 8 0 0 ～ 1 0 0 0 g ／m 3 而文献[ 6 】对厚壁砖砌体建议取 蠡 1 0 0 0 1 2 0 0 g ／m 5 。 由式 2 ，k 取值在 3 0 0 1 2 0 0 g ／m 3 之间，可 以计算得单孔装药量Q 玩坍7 - 3 0 0 1 2 0 0 o ．6x 0 ．5 1 ．2 1 0 8 - 4 3 2 g 。 从式 1 和式 2 的计算结果看，式 1 的计算 万方数据 第2 9 卷第2 期磨季云，周运奎，金沐，等厚壁砖结构烟囱爆破拆除 8 9 结果偏于保守；而式 2 对于k 取值不同时，计算值 差别很大。 我们在实际工程中，采用试炮的方法来确定药 量。根据经验，在开定向窗时，在底排和倒数第2 排 矩形的选取4 个炮孔，每个炮孔装2 0 0g 乳化炸药 试炮。结果，装药爆炸后，炮孔发生冲孔，在烟囱内 壁。有l 层大约1 0c m 左右的砖层剥落，烟囱外壁仅 有一些细小的裂缝，砖体完整。可见试炮药量偏小。 在另一边定向窗处，采用同样的方法，将药量增加到 3 0 0g ，装药爆炸后，爆炸范围内的砖体基本破碎，但 没有抛出。 考虑到砖烟囱的爆破要求定向准确，需要将爆 破缺口范围内的砖体彻底炸碎、炸散，则必须装药充 足。所以，在实际工程中，考虑到底部炮孔飞石不易 飞远，底部第1 排炮孔每孔装药4 0 0g ，底部第2 排 炮孔3 0 0g 、4 0 0g 间隔装填，上部3 排炮孔装药 3 0 0g 。这样既能将底部砖体充分破坏，形成足够完 整的爆破缺V I ，有可以控制飞石距离。 2 ．8 起爆网路设计 为了保证砖结构烟囱外壁上所有炮孔同时安全 准爆，采用复式导爆管起爆网路，即每个孔中装2 发 雷管，同一孔中的雷管连接在不同的回路中，用电雷 管引爆导爆管雷管。 3 安全校核 由于爆破点地处居民区密集的地区，应对可能 产生的爆破危害予以足够的重视。通常城市室外爆 破需特别控制的爆破危害主要是爆破震动、空气冲 击波、飞石和噪音。本次爆破的装药点多，药量较为 分散，单个药包药量小，待爆体有空旷的临空面，而 且每个炮孔装药后用黄泥紧密堵塞，因此空气冲击 波和爆破噪音对四周建筑物和人员的危害很小，可 以不予考虑。． 3 ．1 爆破振动安全计算 根据爆区环境可见，受爆震影响最大的是待爆 体西侧的居民楼，其为砖结构建筑物，距待爆体的距 离大约1 5m 。根据我国爆破安全规程有关规定，砖 结构居民楼允许的震速为y 允 3e m ／s ，在此条件下 所允许的齐发最大装药量为Q ，由下式确定【副 Q 一 忐 讥 式中R 为爆破中心到建筑物的距离，本设计中为 R 1 5m ；y 允为建筑物安全振动速度，取％ 3e r n ／s ；K 、a 为地震波传播的介质的系数，根据工程 实际，类比相关工程，取a 2 ．0 ，K 1 5 0 ；K ’为衰减 系数，由于装药比较分散，取K ’ O ．5 。 ，1、3 ／2 Q “5 3 【赢 。2 7 k g 而本次爆破共用药量1 7 ．5k g ，可见烟囱爆破时 炸药爆炸产生的的震动不会对周围环境造成危害。 3 ．2 烟囱触地产生的震动安全校核 高耸建筑物的倒塌，必须预防二次震动的危害。 建筑倒塌冲击地面引起振动大小与待爆体的质量、 刚度、重心高度和触地点土层条件等有关，中国科学 院工程力学研究所根据大量的实测数据提出了触地 震动公式 K 0 ．0 8 ，1 ／3 ／R 1 6 7 式中E 为爆破坍塌物触地引起的地表振动速度， e m ／s ；矗为坍塌物重心触地点距建筑物的距离，m ； ，为坍塌物触地冲量，， M 2 9 H “2 。M 为坍塌物 的质量，k g ；g 为重力加速度，m ／s 2 ；日为爆破坍塌建 筑物重心落差，m 。 由待爆烟囱的建筑施工图通过计算可知，待爆 烟囱质量大约为1 2 1 0 5k g ；重心高度约2 2m ，烟囱 重心触地处距最近的居民楼大约2 3m 。烟囱触地 冲量， 2 ．5X 1 0 7N s ，代入公式，可算出居民楼的 地表振动速度E 0 ．0 8 [ 2 ．5x 1 0 9 ∽／2 3 ] l6 7 5 ．8 7e m ／s ，该值大于居民楼的允许振动速度，因此 在烟囱倒塌的触地时应采用一定的措施降低烟囱倒 塌触地引起的震动。 本次爆破在烟囱的设计倒塌方向线沿烟囱倒塌 中心线，距烟囱1 5m 、2 5m 、3 5m 、4 5 m 处分别垫4 道高I ．51 3 1 ，宽1 ．5m 、长9m 的土埂，土埂上铺垫草 袋，草袋上再覆盖2 层彩条塑料布，这样既降低了烟 囱的触地振动，又可防止烟囱倒塌触地产生飞石。 3 ．3 爆破飞石飞散距离的估算和防护 爆破飞石的飞散距离是划定爆破安全警戒范围 和确定防护等级的主要依据。对控制爆破飞石的飞 散距离，目前尚无成熟的计算公式，大连理工大学的 李守巨【l 引，通过对几十例拆除爆破工程产生的飞石 数据进行回归分析，得到无覆盖条件下飞石距离与 单位炸药用量之间的关系 L ， 7 0K O ．船 式中L 为无覆盖条件下拆除爆破飞石的飞散距离， m ；K 为拆除爆破单位用药量，k g ／m 3 。本次爆破实际 单位用药量为1 ．2k g ，计算得0 7 0 1 ．2 0 一 7 7m 。 可见对本次爆破飞石必须进行防护。具体措施 是在布置有炮孔的烟囱外壁包覆2 层彩条塑料布， 外层再包覆2 层建筑用钢网，然后用铁丝扎紧，严防 飞石飞出。 万方数据 爆破 2 0 1 2 年6 月 4 爆破效果 爆破在上午1 0 3 0 进行，随着指挥长起爆命令 的下达，在一声沉闷的爆破声后，砖烟囱静止大约 2s 钟，然后开始缓缓倾倒。在烟囱的整个倒塌过程 中，未出现薄壁砖烟囱常出现的下坐和后坐现象，也 没有爆破飞石飞出。烟囱严格按照设计方向倒塌， 烟囱的中心线和设计倒塌方向线基本重合。土埂在 烟囱倒塌冲击下坍散，草袋散开，塑料彩条布翻起， 但倒塌过程中未见碎块飞起。烟囱倒塌后解体充 分，基本坍散在中心线1 0m 范围内。通过爆破前后 照片、录像对比，不管是震动还是飞石都没有对周围 民房造成任何影响，周围居民和甲方反映良好。 5 结语 本次厚壁状结构烟囱爆破实践说明 1 砖结构烟囱爆破时，为了定向准确，爆破缺 口不宜太大，稍大于周长的1 ／2 即可。 2 对于厚壁砖结构烟囱，单孔装药量不宜采 用体积一面积式 1 进行计算。在采用体积式 2 进行计算时，考虑到弯曲厚壁烟囱挟制作用大，炸药 单耗k 取值应该在1 0 0 0g ／m 3 左右，取值不宜过小。 3 厚壁砖结构烟囱，在爆破缺口取值稍大于周 长的1 ／2 时，倒塌过程中一般不会发生后坐和下坐。 4 在烟囱爆破是采用双层建筑锕网，用铁丝 扎紧后可以很好的防止爆破飞石。 参考文献【R e f e r e n c e s [ I ] 孙远征，龙源，范磊，等．在复杂环境中的砖混烟 囱定向爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 7 ，2 4 2 5 4 ．5 7 ． [ 1 ] S U NY u a n z h e n g ，L O N GY u o n ，F A NL e i ，融a 1 ．D e m o l i t i o n o fb r i c k - 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