砖烟囱定向倾倒拆除控制爆破.pdf

第2 8 卷第3 期 爆破 V o l 2 8N o 3 2 0 1 1 年9 月B L A S T I N GS 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 3 砖烟囱定向倾倒拆除控制爆破 许名标1 ’2 1 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 ；2 ．义乌工商学院建筑与艺术学院，义乌3 2 2 0 0 0 摘要介绍了运用定向倾倒控制爆破技术拆除l 座4 8m 高砖烟囱的成功实践。根据现场实际，合理选 择了爆破方案、爆破缺D 形状与尺寸、爆破参数、爆破网路，预开定向窗与倒向窗。分析了一些爆破安全问 题，提出了一些安全技术措施。爆破达到了预期效果。 关键词定向爆破；拆除爆破；爆破参a t ；爆破安全；砖烟囱 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 8 0 0 3 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no fB r i c kC h i m n e yw i t hD i r e c t i o n a lD u m p i n g X U i l ／矗n g ．b i a 0 1 ’2 1 ．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 ；2 ．Y i w uI n d u s t r i a la n dC o m m e r c i a l ，C o l l e g eo fA r c h i t e c t u r e a n dA r tB r a n c h ，Y i w u3 2 2 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h es u c c e s s f l l le x p e r i e n c eo fu s i n ge x p l o s i v ed e m o l i s h i n gaf o r t ye i g h tm e t e rh i g hb r i c kc h i m n e yw i t h c o n t r o l l i n gd u m p i n gd i r e c t i o nW a gi n t r o d u c e d ．B a s e do ns i t ec o n d i t i o n ，w ec h o s er e a s o n a b l yt h eb l a s t i n gs c h e m ea n d p a r a m e t e r s 。s u c ha sb l a s t i n gc u ta n di t ss i z e ，f i r i n gn e t w o r k ，o r i e n t a t i o nw i n d o w ．S o m es a f e t ym e a s u r e sw e r ep u tf o r - w a r db a s e do nb l a s t i n gs a f e t yq u e s t i o n ．I ta c h i e v e st h ed e s i r e dr e s u l ta n dp r o v i d e sar e f e r e n c ef o rs i m i l a rp r o j e c t s ． K e yw o r d s d i r e c t i o n a lb l a s t i n g ；e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；b l a s t i n gp a r a m e t e r s ；b l a s t i n gs a f e t y ；b r i c kc h i m n e y 1 工程概况 某市有1 座砖烟囱需拆除，为了确保施工安全 和施工工期，决定采用控制爆破方法将该烟囱爆破 拆除。该烟囱高约4 8m ，底部0 ．4m 处外半径 2 ．5m ，周长1 5 ．7m ，壁厚6 2c m ，外表完好无裂痕。 烟囱东边与一高1 ．0m 、宽1 ．2m 的烟道相连，且 1 0m 处有一待拆除的砖窑，5 0m 处有一南北走向的 低压供电线，1 2 0m 处为水库管理办公区；西邻废旧 待拆车棚约2 0m ，北距该市幸福水库约1 5 0m ，南侧 1 0 0m 范围内无重要建构筑物。图1 为爆区环境平 面示意图。 收稿日期2 0 1 0 0 5 2 5 作者简介许名标 1 9 7 8 一 ，男，讲师，在读博士研究生，从事爆破工 程、安全工程研究。 E ．m a l l x m b 3 0 5 1 2 6 ．锄。 图l 爆区环境平面示意图 单位m 2 爆破方案 根据烟囱周围的环境条件、烟囱的结构特征，应 万方数据 第2 8 卷第3 期许名标砖烟囱定向倾倒拆除控制爆破 8 1 用建构筑物倾覆失稳原理，考虑到烟囱西北侧空旷， 定向倒塌场地较好，决定采用以北偏西2 0o 为倾倒中 心线、左右偏差1 0 。的定向倾倒控制爆破拆除方案。 3 爆破技术设计 烟囱定向爆破拆除的关键技术是确保定向准 确、倾覆过程平稳、落地安全。烟囱横截面积小、高 度大，属于长杆力学模型，其倾覆过程中的下坐、后 坐及其偏转，对其倾倒定向及塌落范围的准确性影 响很大．2J 。因此，选择形状、大小合理的爆破切 口、定 倒 向窗，正确的爆破参数，精确的爆破网 路，均至关重要。 3 ．1 爆破切口 1 爆破切口位置和形状 以倾倒中心线为中心，在地面4 0c m 标高之上 设置正梯形爆破切口。 2 圆心角 ’ 即切口弧长对应圆心角，其大小对烟囱倾倒过 程中可能产生下坐、后坐或偏转密切相关。根据弹 塑性理论，理想的切口弧长应使倾倒力矩略大于结 构支持力矩的1 0 ％以上，因此，圆心角o t 5 ／4 8 ／7 1 8 0 2 2 5o ～2 0 6o ，取a 2 2 0O 。 3 切口长度 L 2 2 0 ／3 6 0 引 2 2 0 ／3 6 0 3 ．1 4 5 9 ．6m ， 取L 9 ．6m ，式中，D 为爆破切口处外直径。 4 切口高度 h 1 ．5 ～3 ．0 6 1 ．5 3 ．0 0 ．6 2 0 ．9 3 1 ．8 6m ，取h 2 ．0m 。式中，6 为壁厚。 3 ．2 孔网参数 1 最小抵抗线埘 6 ／2 0 ．6 2 ／2 0 ．3 1I n 。 2 炮孔间距o m ．w 1 ．4x 0 ．3 1 0 ．4 3n l ，取 口 0 ．5m 。式中，m 为炮孑L 密集系数。 3 炮孔排距b O ．8 a 0 ．4m 。 4 炮孔深度￡’ 2 ／3 8 2 ／3 0 ．6 2 0 ．4 1m ， 取L ’ O ．4m 。 5 钻孔直径d 4 0m m 。 6 单孔装药量Q q v q a b 6 0 ．6 0 ．5 0 ．4 0 ．6 2 7 4 ．4g ，取Q 7 5g 。 7 布孔方式采用梅花形布孔。 烟囱筒壁爆破孔网参数如表l 所示。 表1 烟囱孔网参数表 炸药选用咖3 2 咖型乳化炸药 竺囱h ／爹．6 辨／c _ l n 剐w 溉／c m 凇a 孔距／e m b 排／e 距m L 勰 ／c r n 撇兰鬻n 单l - 3 雩郸嚣0 ／g 量臌／k 彗g 量 m ’⋯一口／ k ． 4 86 23 15 04 04 050 ．67 53 ．6 3 ．3 定向窗、倒向窗 在选择合理的爆破切口长度、切口高度、孔网参 数的同时，为保证烟囱定向准确和支撑部位的力学强 度，严格按照设计计算预开定向窗和倒向窗口，4 ] 。定 向窗底边长取1 ．5m ，底角取3 0o 。将烟道口进行适 当处理形成1 个定向窗，再沿倾倒中心线对称开设相 同尺寸的另一个定向窗。沿倾倒中心线开设1 个高 2 ．0m 、宽1 ．0m 的倒向窗。确保预留截面不在爆破 时受到破坏，保证有足够的支撑强度。爆破切口、定 向窗、倒向窗位置如图2 所示，具体尺寸见图3 。 3 ．4 爆破网路 为确保爆破网路的准确性和可靠性，并使烟囱倾 覆过程平稳，防止静电杂散电流影响，采用非电导爆 管起爆系统，并保证倾倒中心线两侧爆破区段对称。 采用每个炮孔内装双发5 段非电毫秒雷管，孔外采用 导爆管作为传爆元件，四通作为连接元件，连接成复 式爆破网路，最后用起爆器 配击发笔 击发起爆。本 烟囱拆除爆破工程采用7 6 5 5 小型钻机钻孔，钻孔直 径4 0m m ，自地面0 ．4I l l 以上布置5 排炮孔，炮孔总 数4 8 个，总装药量3 ．6k g ，炮孔布置如图3 所示。 “ 、 二＼心 一 ≮∥妒 图2 爆破切口、定向窗、倒向窗位置图 4 爆破安全 4 ．1 爆破振动 爆破安全规程G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 规定，用质点 振动速度对建筑物的爆破振动安全进行控制，对于 砖结构房屋，允许安全振动速度t I 取2 ．0e m ／s 。萨 万方数据 爆破 2 0 1 1 年9 月 道夫斯基公式 t ， K Q ∽／R 。 式中Q 为最大齐爆药量，k g ；R 为爆源与保护点的 最近距离，爆点与待保护的水库管理办公区建筑物 的最近距离R 1 2 0m ；K 为与场地地质条件有关的 系数，取K 1 8 0 ；a 为衰减系数，取a 2 ．0 。 计算得t ， 7 ．3 4 1 0 _ 3 c m ／s 2e m ／s 。可见，爆 破振振动不会对需保护的建筑物造成不利影响。 ／厂0 9 0 。0 9 9 OOO9 0 ＼ ／0oo●o ooooO ＼ 耄I麓 OooOol o ooOo竣 V 4 0 0 、 一 氏9 6 1 0 ＼ 。| ． 。l 启廊疗幽‘l ；E 向窗 个检查、验收。 4 爆前将烟道与烟囱彻底断开，将避雷针在 烟囱底部切断。 5 为防止静电和杂散电流影响，采用非电毫秒 导爆管起爆技术；为控制爆破飞石，在烟囱装药部位 采用双层草垫和1 层竹笆进行严密连续的安全防护。 6 为减弱烟囱触地质点振动速度，防止落地 后产生飞溅碎石，在距烟囱2 0m 处倒塌轴线上每隔 5m 铺设一条草垫防溅缓冲带，带长2 0m 、高度由 1m 逐渐增加到2m 。 7 为防止烟囱倾倒时前冲，用编织袋装土在 距烟囱6 0m 处的倒塌轴线上筑设一道长8m 、宽 3m 、高3m 的阻冲挡土墙“ J 。 图3 爆破切口及炮孔布置展开图 单位m m 5 爆破效果与结语 4 ．2 触地振动 参照中国科学院工程力学研究所提供的塌落振 动速度公式 秽， 0 ．0 8 ，1 门／R7 1 6 7 式中，为触地冲量，， M ’ 2 9 日7 忱；尺7 为需保护建 筑物与烟囱触地中心的距离；日’为塌落烟囱重心落 差；肘’为塌落烟囱的质量。 经计t ，’ O ．6 7 5e m ／s 2c m ／s 。可见，距离最近的 需保护的建筑物是安全的。 4 ．3 爆破飞石 爆破飞石计算公式 吩 4 0 d ／2 ．5 4 式中R ，为个别飞石飞散距离，m ；d 为钻孔直径，c m 。 计算得飞石距离为6 3m 。根据同类爆破工程 经验，采用上述孔网参数、装药量和严密防护，飞石 飞散最大距离不会超过2 0m 。考虑到有可能出现 个别意外飞石，特设定以烟囱为中心、2 0 0m 为半径 的圆形警戒区。 4 ．4 安全技术措施 为确保烟囱倾倒方向可靠准确，倾覆运动过程 安全平稳，根据烟囱结构强度特征、环境条件和爆破 控制理论，采用如下主要安全技术措施 1 用经纬仪精确确定缺口位置、倾倒中心线， 并用黑油漆在烟囱上标出。 2 为保证烟囱定向准确和支撑部位的力学强 度，采用密集孔、小药量松动爆破技术，借助风镐，严 格按照设计尺寸预开定向窗和倒向窗。 3 钻孔时用钢管、竹跳板搭设脚手架，四周用 安全防护网围住。严格按照爆破设计钻炮孔，不得 擅自改变孔网参数和炮孔位置，装药前对炮孔要逐 随着一声闷响，烟囱底部喷出一团尘雾，烟囱先 向下沉，约2s 后开始缓慢向倒塌方向倾斜，随后倒塌 速度加快，落地产生的振动较小，倒向准确，无后座现 象，无飞石出现，未对周围环境造成任何损坏。爆后 观察，烟筒大部分已经解体，网路中所有雷管均已准 爆。爆破效果良好，达到了预期控制爆破的目的。 1 倾倒方向与设计无偏差，爆破效果良好，表 明爆破设计合理，安全技术措施可靠。 2 实践表明，在倒塌轴线上设置防溅缓冲带和 阻冲挡土墙，能有效地减小烟囱倒塌触地时的冲量及 对地面的振动强度，防止破碎物反弹飞溅和前冲。 3 爆破前，在缺E l 两侧预先人工开设定向窗， 能有效地控制缺E l 的破坏作用范围，防止出现后坐 现象，提高烟囱倒塌方向的准确性。 4 预先在爆破倾倒中心线对称开设倒向窗，增 加烟囱倒塌方向的l 临空面、减小缺口轴心部位的支撑 力，有利于烟囱定向倾倒。还可减少炮孔个数及装药 总量，有利于控制单响最大起爆药量、降低爆破振动。 参考文献 R e f e r e n c e sl [ 1 ] 房泽法．控制爆破[ M ] ．武汉武汉理工大学出版社， 2 0 0 3 ． [ 2 ]王玉杰．爆破工程[ M ] ．武汉武汉理工大学出版社， 2 0 0 r 7 ． [ 3 ]张恒伟．烟囱定向倒塌拆除控制爆破[ J ] ．爆破，2 0 0 6 ， 2 3 2 7 0 - 7 1 ． [ 4 ]游力克．复杂环境下6 0m 砖烟囱定向爆破[ J ] ．爆破， 2 0 0 5 ，2 2 1 6 9 - 7 0 ． [ 5 ] 冯春林，李长山，黄伟，等。4 8m 高砖混烟囱定向爆 破拆除[ J ] ．南华大学学报 自然科学版 ，2 0 0 9 ， 2 3 4 2 0 - 2 2 。 万方数据