砖烟囱控爆拆除与倾倒观测.pdf

第1 8 卷第3 期 2 0 0 1 年9 月 爆破 B L A s l l N G V 0 11 8N o ．3 ‰p ．2 。0 1 文章编号 l o o 】一4 8 7 x 2 0 0 1 0 3 一0 0 4 4 一0 3 砖烟囱控爆拆除与倾倒观测 房泽法1 ，梁锐2 ．孝建科2 ，李清芳2 1 ．武汉理工大学爆破研究所，湖北武汉4 3 0 0 7 0 I2 ．甘肃兰金民用爆炸高新拄术公司．甘肃兰州7 3 0 0 0 0 摘要介绍了在复杂环境条件下琦蝈囱爆破拆除的谩计与爆破蛀果．对爝由的倾倒过程、爆渣堆积范国 进行了详细讨论。 关■词烟囱；控制爆破；折瞻爆玻 中田分类号T D2 3 5 ．4 6文献标识码A C o n t r o l l e dB l a s t i n ga n dC o l l a l s eS u r V e y i n go fAC h i m n e y F A N Gz P 一知。，叫 ⅣGR “产，J 。，J 缸”一k 2 ，L ，Q 抽g 一如“9 2 1 ．w u h a nu n l v e r s i t yo fT e c h n o h y ，w u h a n4 3 0 0 7 0 c h I n a ； 2 ．G a n s uR e s e a r c hI n s t i t u t eo fC h e m i c a l ，I 。a n z h o u7 3 0 0 0 0 。C h i n a A b s t r a c t T h ed e m o M o nde s i g na n dt h e b b s t m ge f k co ft h eb r I c kc h 】m n e yw i t hc o m p l j ∞t e ds u r r o u n d 】“g s a r ed 嘲| b e d ．T h ec o u r s eo fc o 】1 a p s m gc h i m n 8 ya n dt h eb I j c kd e b r i Ⅲc u m u l a t l o ns c o p ㈨ed i s c u s s e d ． K e yw o r d s c h i m n e y ；c 帆t r o l b l a s t i n g l d e m o l l t l o nb I 甜1 n g 1 工程概况 拟拆除的烟囱为砖结构，高4 0m ，始建于l9 5 8 年。o ～4 ．5m 标高处，烟囱的外径为4 ．3 6m ，壁厚 为o ．7 4m 不含耐火砖内衬 ，其下部有宽1m 、高 3m 、厚o ．5m 的圆拱形烟道口与南边的锅炉房相 连通。4 ，5 ～1 3m 标高处，烟囱外径为4 ．1 lm ，壁厚 为o ．6 2 m 。1 3 ～2 2 m 标高处烟囱外径为3 ．6 m ，壁 厚为o ．4 9m 。2 2 ～3 lm 标高处，烟囱外径为3 ．0 6 m ．壁厚为o ．3 7m 。3 1 ～4 0m 标高处，烟囱外径为 2 ．om ．壁厚为o ．2 4m 。内衬为厚O ．2 4m 浆砌耐火 砖，耐火砖与烟囱筒壁之间的距离为o ．2m ，其问用 粉煤灰充填。烟囱总体积约为l6 8m 3 。经测量，烟囱 中心线向南偏4m m ，向西偏1m m 。 拟拆除的烟囱位于中国科学院近代物理研究所 试验工厂院内。烟囱北8m 处是一条东西走向的围 墙，围墙内储电线杆上挂有东西走向的三组电缆线， 围墙外是宁卧庄宾馆大院。烟囱南部2 ．3m 处有两 套除尘设备需保护，5 ．6m 处是一个旧锅炉房。东南 1 9m 处是试验工厂内的厂房，厂房长1 1 0m 、宽2 3 m 、高1 5m 。烟囱西3 2m 处是两栋六层宿舍楼。爆 图1 爆区环境图 单位m 破时应保证宿舍楼、厂房、围墙及电缆线的安全。烟 囱东部有一条宽约2 2 m ，长约6 0 m 的狭长地带。爆 收稿日期2 0 0 l 0 5 0 8 作者简介房泽法 1 9 5 4 一 ．男{ 武汉武汉理工大学爆破研究所副教授．硕士 万方数据 第1 8 卷第3 期房泽法等砖烟囱控爆拆除与倾倒观测 破环境见图1 。 2 爆破方案 根据被拆除烟囱的结构尺寸及爆区周围环境， 决定选择向东定向倾倒的爆破方案，使烟囱倾倒在 宽2 2m 、长6 0 m 的狭长地带内。 3 爆破切口设计 3 ．1 切口参数 1 切口位置。烟囱下部有一个南北走向的圆拱 形烟道口与之相连，且在烟道口上部4 ．5m 处有一 道圈梁．故爆破切口下底线的位置应避开烟道口，布 置在圈粱上方O ．5m 处。 2 切口形状。切口展开形状采用正梯形，在梯 形内两倒各开1 个定向窗。实践证明这种形状的爆 破切口可有效地防止烟囱倾倒时后坐。爆破切口形 状尺寸见图2 。 3 切口长度。切口部位外周长为1 2 ．9m ，取外 周长的o ．6 2 倍．计算得爆破切口展开长为8 ．om ， 支撑部位展开长为4 ．9m 。 4 切口高度。切口部位筒体壁厚为o ．6 2m ，取 其厚度的2 倍．则切口高为1 ．2m 。 田2 爆破切口展开图 单位m 3 ．2 支撑强度拉核 对于高耸建筑物的拆除，切口部位的装药引爆 后．切口内的爆渣抛出，切口形成。此时．切口处剩余 的支撑体承载烟囱上部的重量，并起支座作用，使高 耸建筑物在偏心距和自重作用下产生倾覆力矩。该 倾覆力矩促使高耸建筑物向预定方向倾倒。当高耸 建筑物转动一定角度后 约5 。～15 。 ，切口处的支撑 体在水平分力作用下失稳，高耸建筑物下坐，但此时 向预定方向倾倒已成定局。要使切口形成后，支撑体 在l ～2s 内不被压跨，起到支座作用，以保证高耸 建筑物按照预定方向顺利倾倒，在进行高耸建筑物 拆除设计时，应对支撑部位进行瞬时动压强校核。采 用下式进行校核 d b P ，S 式中P 为切口上部建筑物的重力，N ；S 为切口部 位支撑体的横截面积，m m 2 ； 为动载系数，文献[ 1 ] 中取女 1 ，文献[ 3 ] 中取女一2 。对于切口部位的支撑 体，切口一旦形成，切口上部高耸建筑物的荷载立即 作用于支撑体上，应视为动载荷，笔者采用文献[ 3 ] 的取值。 经计算，支撑体砖的动压强口一1 ．4 8N ，m m ． 此结果小于砖结构允许抗压强度[ 6 ] 一2 ．5 3N ／ m m 2 ，故支撑部位不会瞬时跨塌o 。。 3 ．3 内衬处理 用风镐开完爆破切口两侧的定向窗口后．将部 分内衬预拆除。内衬预拆除量占切口爆除量的2 j 3 - 保留部分与主爆孔同时爆破。 4 爆破参数设计 4 ．1 孔网参数 孔距n O ．4m ；排距6 一O ，3 m ；孔深L o ．3 j m 。如图2 炮孔采用矩形布置。 4 ．2 药量计算 图3 炮孔负担面积示意母 本次爆破采用乳化油炸药，密实装药结构。瞬发 电雷管串联爆破网络。 对于厚壁筒体．炮孔负担的爆破体积为扇形体． 如图3 所示，单孔药量采用下式计算 Q K Ⅱ6 R r 0 j 2 R 式中K 为炸药单耗，g ／m3 ；R 、r 分别为切口处筒体 外、内半径，这里分别为2 ．0 5m 、L4 3 5m ；d 为切口 处筒体壁厚，d 一．R r o ．6 2m 。 将数值代入上式计算得Q 一6 3g 。取每孔6 0g 进行试爆，根据试爆效果每孔药量最后定为7 5g ，此 时炸药单耗为12 0 0g ／m 3 ，飞石最大飞散距离为1 5 m ．但经适当防护，没有对周围被保护建筑物及电缆 线造成任何损害。 5 爆破安全 5 ．1 爆破振动 本次爆破单响最大药量为3 ．1k g ．爆破离最近 保护目标8m ，由萨道夫斯基公式算得爆破振动速 度为2 ．3c m ／s 。计算结果表明，爆破振动小于国家 爆破安全规程之规定，故爆破振动不会对周围建筑 物造成危害。 S ．2 触地振动 万方数据 慑破2 0 q 1 年9 且 烟囱倾倒时产生的触地振动与被爆体的质量、 结构、重心高度、触地点土质刚度有关。对于砖结构 的烟囱．爆后倾倒过程中简体即在空中解体，折断而 后分段触地，故一般不会对被保护物造成危害。 5 ．3 爆破飞石的防护 在爆破切口处覆盖竹排夹浸水草袋，遮挡飞石， 凭借“往工程经验，这种防护可有效地将飞石飞散 距离控制在1 0 m 内。 6 爆破效果 6 ．1 烟囱倾倒过程描述 本次爆破采用数码摄像机拍摄，经电脑软件的 后期处理，每秒钟可得到2 4 ～5 0 幅照片，因此可对 烟囱倾倒过程进行反复观测和较为详细的分析。 烟囱起爆0 ．4 1 7s 后爆破缺口内的爆渣才被抛 出，此时烟囱开始缓缓地向设计方向倾倒。起爆3 ． o o os 后，烟囱顶部向倾倒方向仅仅移动了5 ．8m ． 转动角度为8 ．32 。。起爆3 ．0 4 2s 后，筒体倾斜了约 旷一烟囱根部切口支撑体出现压碎折断并有砖渣掉 下。起爆3 ．8 7s 时支撑体的压碎折断现象加剧，筒 体伴有下坐。起爆3 ．5 0s 后，简体倾斜了约1 2 ．9 。， 在距离烟囱顶部2 0m 处筒体开始折断，此后上下 两段简体作不同的转动。起爆4 ．5s 后 下段简体与 烟囱原位的夹角即转角为4 0 。，上段简体的转角为 2 3 ’．即上下段筒体的交角为16 3 。。起爆5 ，0 8 3s 后， 下段简体的转角为6 0 。，上段简体的转角为3 0 。，上 下段简体的交角为1 5 0 。。起爆5 ．6 2 5s 后．烟囱下半 简体触地解体，此刻上半筒体平动速度很大，但转动 速度较小，其与烟囱简体原位的夹角仅为3 4 。，郎在 0 ．6 4 2s 内上段筒体只转动了1 。，而下段简体却转动 了3 0 。，此刻上下两段筒体组成的交角为1 3 0 。。起爆 6 ．4 6s 后，烟囱上半筒体触地解体，上下段筒体触地 时间相差0 ．8 3 5s 。 6 ．2 烟囱倾饲后爆渣堆积尺寸 烟囱倾倒长度为4 6m ．个别砖渣最大触地飞溅 距离为5 5m 。烟囱倾倒长度为烟囱高度的l 2 9 5 倍。烟囱无后坐，有一块厚o ．8m 、长2 ．6 4m 的环形 砖砌体位于切口支撑部位。 烟囱倾倒后的侧向堆积宽度烟囱原位处为1 0 m ；距离烟囱原位3 0m 处为1 5m ；距离烟囱根部原 位4 6m 处为2 0m ；个别小砖块侧向飞散最远达2 0 m 。烟囱倒向准确，在距烟囱原位4 6m 处测量．向南 偏离设计倾倒中心线2 ．0m ，这是困烟囱未爆前已 向南倾斜4m m 所致。周围建筑物及电缆电线安然 无恙。 参考文献 I 马维贤．砖混结构水塔的控制爆破拆除口] ．爆破．1 9 9 8 4 4 7 5 0 ． 2 江正荣．朱国粱．简明施工计算手册[ M ] 北京中国建 筑工业出版社．1 9 9 3 ．8 8 9 ． 3 熊祖钊，钟冬望，李云宝喇性烟宙爆破拆除理论与实践 探讨．爆破 增刊 ．1 9 9 8 ．1 5 8 l 一8 4 ． 万方数据