特殊结构砖混烟囱爆破拆除.pdf

2 8 卷第3 期 爆破 V 0 1 ．2 8N o ．3 2 0 1 1 年9 月B L A S T I N G S e p ．2 0 1 1 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 1 ．0 3 ．0 2 2 特殊结构砖混烟囱爆破拆除 张亚文1 ，曹跃2 ，赵明生2 ，梁开水2 1 ．中国建筑材料工业建设西安工程有限公司，西安7 1 0 0 0 0 ；2 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 摘要 介绍了1 座高5 5m ，烟囱地坪处外径为4 ．1m ，内径为1 ．1m ，地坪以上3m 处外直径为4m ，内径 为3m 的砖混烟囱的定向控制爆破拆除。根据烟囱本身的结构特点将烟囱爆破切口底部提高到地坪以上 3 ．0m 处，采用内部钻孔的方法进行爆破施工，取得了较好的爆破效果。 关键词定向倾倒；控制爆破；砖混烟囱；内部钻孔 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 { 2 0 1 1 } 0 3 0 0 7 7 0 3 、E x p l o s i v eD e m o l i t i o no fS p e c i a lB r i c k - F r a m eS t r u c t u r eC h i m n e y Z H A N GY a w e n l ，C A OY u e 2 ，Z H A OM i n g ．s h e n 9 2 ，L I A N GK a i - s h u i 2 1 ．C h i n aB u i l d i n gM a t e r i a l sI n d u s t r i a lC o n s t r u c t i o nX i ’a nE n g i n e e r i n gC oL t d ，X i ’a l l7 1 0 0 0 0C h i n a ； 2 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ed i r e c t i o n a le x p l o s i v ed e m o l i t i o no fac h i m n e yw i t h5 5mh i g ha n dt h ee x t e r n a ld i a m e t e ro fc h i m ． n e yf l o o r4 ．1mw i t hi n t e r n a ld i a m e t e r1 ．1mi si n t r o d u c e d 。w h i c ht h ee x t e m a ld i a m e t e ra b o v et h ef l o o r4mi s3m a n dt h ei n t e r n a ld i a m e t e ri s3 m ．A c c o r d i n gt Os t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h ec h i m n e y ，t h eb l a s tc u ti sr a i s e d 3 ．0i na b o v et h ec h i m n e yf l o o r ，a n dt h eb l a s t h o l e sw e r ed r i l l e df r o mi n n e r ．t h e nt h eb l a s tr e s u l ti sb e t t e r ． K e yw o r d s d i r e c t i o n a lc o l l a p s e ；c o n t r o H e db l a s t i n g ；b r i c kf r a m ec h i m n e y ；i n n e rd r i l l i n g 1 工程概况 某重点工程选择一老砖瓦厂旧址建混凝土搅拌 站，老砖瓦厂内遗留一座砖混烟囱须尽快拆除。该 烟囱周围环境尚较简单烟囱北侧约5 0i n 空中有南 北走向的2 2 0k V 高压输电线；西北方向约1 2 0m 有 村庄民宅；正西、正南方向约3 5m 为农田；东南方向 约1 5 0m 处有民宅及商铺。烟囱全高5 5m ，但底部 结构尚较少见烟囱自0 一 3m 为灰道，其外径 为4 ．1m ，内径为1 ．1m ，4 - 0 处南北向各开有高 1 ．1m ，宽1 ．0m 的拱形出灰口；烟囱自 3m 起为 一般烟囱，其外直径为4m ，内径为3m ，承重壁厚 收稿日期2 0 1 l 一0 2 2 2 作者简介张亚文 1 9 7 8 一 ，男。工程师，从事工程爆破的设许及施 工， E - m a i l 7 8 3 1 0 1 0 8 q q ．t o m 。 0 ．5m ，没有耐火内衬， 3m 处南向开有高1 ．1m ， 宽1m 的矩形烟道。 3m 处内径的突然变化使该 处烟道内形成了一个环形平台，见图l 。 一4 L 3 藿 y 毳 l I l ● 豸蓼 ●一 I 霾 缓 I I l ／ 1 ≯， y D 霉 一1 扩y 、‘y V 、 一0 剖面 图1 烟囱底部结构示意图 单位m 万方数据 7 8爆破 2 0 1 1 年9 月 2 控制爆破方案 1 倒塌方向 应用控制爆破拆除建 构 筑物，常用的爆破方 案有3 种形式定向倒塌、折叠倒塌、原地坍塌⋯。 根据烟囱自身结构和周围环境条件，为确保高压线 的安全、不损坏农作物，确定朝正东方向定向倾倒， 爆破切口区中心即朝向此方向，由经纬仪确定爆破 切口中心点。 2 爆破切口形状与尺寸 由于烟囱 3m 处结构突变，承重墙壁厚由 1 ．5m 突变为0 ．5m ， 3m 处还开有烟道口，若按 常规在地坪附近布置爆破切口，炮眼孔过深，孔药量 过大，其爆破引发的上部结构振动必定在 3m 处 发生巨大的应力集中，烟囱极可能在起偏前首先在 3m 处损坏，难以控制烟囱倒塌方向；而烟囱在 3n l 处由于壁厚突然变小，在内部形成一宽1m 的环状平台，且烟囱停用多年经风吹雨淋内部沾附 的煤尘很少该平台正好可用作自内向外凿眼的工作 平台，所以决定将爆破切口从烟囱 3m 处起布置， 即爆破切口底部标高设在 3m 处旧J 。 烟囱爆破切I I 展开形状为正梯形。爆破切1 3 下 沿外部展开长度取烟囱外周长的6 2 ％，实取为 7 ．7m ；爆破切口中央的最大高度取值为该处壁厚 的2 ～3 倍，实取为1 ．4m 。 3 定向窗 为提高烟囱爆破定向倒塌方向的准确性，在设 计的爆破开口区范围内的两端部预先开凿2 个定向 窗。其北侧定向窗利用风镐开凿长1 ．0m 、高1 ．0m 定向角为4 5o ；南侧定向窗部分与烟道重合，只需在 烟道西侧壁上开凿出长0 ．2 4m 、高0 ．2 4n l ，顶角为 4 5o 的贯通洞。 3 爆破参数 烟囱拆除爆破切口区的炮眼采用梅花形方式布 置旧J ，如图2 所示。为了施工方便，利用烟囱本身的 结构特性采从内向外穿孔。 图2 爆破切口尺寸及炮孔布置 单位i n 炮眼装药采用岩石乳化炸药。 炮孑L 直径d 3 8 - 4 0m m ；炮孔深度Z 2 4 - 2 6c m 。 外部炮孔间距口 3 5e m ；炮孔排距b 3 5c m 。 炸药单耗| | } 10 0 0g ／m 3 ；单孔装药量实取8 0g 。 为加强炸药爆炸能量对烟囱圆拱形壁体的均匀 作用和破碎能力，在钻凿炮眼时，可使相邻炮眼 同 排 一深 2 6e m 、一浅 2 4e m 。 在实施炮眼装药时，将爆破切口区中央部位及 底部一排炮眼的孔装药量增大到1 0 0g 。 4 起爆网路 采用毫秒非电导爆管雷管实现多段微差，电雷 管串联的起爆网路。烟囱爆破切口区中所有炮孔以 设计的倾倒中心线为对称轴，划分为3 个起爆时区。 以爆破切口区中央起始，各时区炮眼分别装入M S l 、 M S 3 、M S 5 三种段别毫秒电雷管。各区段炮孔的起 爆顺序从设计倾倒中心区开始，逐段向两侧定向窗 方向对称延时起爆。 5 安全校核 烟囱爆破切口上部烟囱简体高度有4 3m ，估算 切I I 上部烟囱的重心离切I 1 处高差H s 2 0m ，爆破 切口外直径D 4r n ，爆破切口高h 1 ．4r n ，按几何 关系可推算出爆破切口闭合瞬间烟囱重心偏移距离 X H g ‘h ／D 7m 。 该值已大大超过烟囱的半径，起爆后爆破切口 闭合瞬间上部烟囱仍受到较大的重力偏心矩的作用 必定将按设计方向倾倒】。 6 安全防护 烟囱定向倒塌爆破主要应防范爆破飞石、爆破 地震效应。 1 爆破飞石 根据理论计算和众多类似工程经验推测，烟囱 爆破在无覆盖的条件下，其爆破产生的个别飞石最 远飞散距离可能达到4 0m 。而烟囱北部高压线距 烟囱5 9r n ，故不需要覆盖遮挡。但是为了确保高压 线的绝对安全，为防止飞石的损害，采取以下安全措 施1 严格控制炸药量；2 布设爆破安全警戒线；倾 倒前方1 5 0m ，侧后方各1 0 0m ，爆破前1 0m i n 该区 域内的所有人员均必须撤出。 2 地震效应 烟囱爆破引起周围建筑物基础质点振动效应可 以下式表征 V 触’ 口∽／R 4 万方数据 第2 8 卷第3 期 张亚文，曹跃，赵明生，等特殊结构砖混烟囱爆破拆除 式中y 为烟囱爆破引起居民楼基础质点振动的速 度，c m ／s ；Q 为烟囱爆破中一段起爆的最大药量，取 Q 4k g ；R 为村宅离烟囱的距离，R 1 5 0m ；k k ’，a 分别为爆破振动波传播介质影响系数和传播衰减指 数，k k ’ 3 2 ．1 ，a 1 ．5 7 ，则 V 0 ．0 2 5c m ／s 该值远远小于爆破安全规程规定的建筑物 爆破振动安全临界值3c m ／s ，所以爆破振动效应不 至影响其周围建筑的安全，不需单独设防瞪】。 另外，由于烟囱为砖混结构，倾倒时大部分砖体 以散体塌落，不会有多大冲击力，故倒塌振动效应不 会影响其周围建筑的安全，不需单独设防。 7 爆破效果 烟囱起爆后约O ．2s 发生倾斜，约0 ．5s 后开始 下座，接着烟囱从顶部1 ／3 处断裂，随着倾倒过程的 进行，未触地前烟囱几乎全部在空中解体，最终以散 体形式触地，整个持续时间约为3s ，爆破完全达到 了预期的效果。 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 参考文献 R e f e r e n c e s 张继春，曾庆福，严军，等．成都华能电厂2 1 0m 钢筋 砼烟囱控制爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 2 4 1 - 4 5 ． 夏军，周明安，丁育青．烟囱爆破切口角度高度数值 模拟研究[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 4 7 0 - 7 3 ． 满建新，余德运．4 6m 砖烟囱设计后座爆破拆除[ J ] ． 爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 8 1 - 8 3 ． 薛峰松，姚新，夏志成．1 8 0m 钢筋混凝土烟囱控制 爆破安全分析[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 3 4 7 ．4 9 ． 赵周能，程贵海，张健平．紧邻被保护建筑的高层楼房 定向爆破拆除[ J ] ．工程爆破，2 0 0 4 ，1 0 4 4 0 ．4 3 ． 上接第7 3 页 各楼层几乎完全重叠，破碎效果也非常理想。 各楼房定向准确，未发生偏离，后坐亦得到有效控 制。爆破飞石和震动亦控制得较好，相邻马路上未 见飞石。爆破工作取得了非常圆满的成功。 表3 爆破振动参数 T a b l e3 B l a s t i n gp a r a m e t e r sf o rs h o c k [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 参考文献 杨元兵，刘国军．“L ”型砖混候车楼分体爆破拆除[ J ] ． 爆破，2 0 0 7 ，2 4 1 5 8 - 6 0 ． 韩传伟，贾永胜，罗奇军，等．两栋紧邻楼房的同时爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 7 ，2 4 2 5 8 - 6 1 ． 郑德明，余德远，曹跃．合肥1 7 层高楼原地坍塌拆 除爆破[ J ] ．爆破，2 0 0 6 ，2 3 1 4 9 - 5 1 ． 谭灵，王自立。谭雪刚，等．控制爆破拆除十六铺客 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 运大楼及申客饭店[ J ] ．爆破，2 0 0 5 ，2 2 3 7 6 - 7 9 ． 张立国，于亚伦，费鸿禄．导爆管复式叉起爆网路可靠 性分析及应用[ J ] ．爆破，2 0 0 3 ， 3 5 - 7 ． 汪旭光，于亚伦．拆除爆破理论与工程实例[ M ] ．北 京人民交通出版社，2 0 0 8 ． 汪旭光．中国典型爆破工程与技术[ M ] ．北京冶金工 业出版社。2 0 0 6 ． 冯叔瑜，吕毅，杨杰昌，等．城市控制爆破[ M ] ． 2 版．北京中国铁道出版社，2 0 0 0 ． 万方数据