80m高钢筋砼烟囱的爆破拆除.pdf

第1 9 卷第1 期 2 0 0 2 年3 月 爆破 B L A S T I N G V n l1 9N ol M a r2 0 0 2 文章编号1 0 0 l 一4 8 7 xC 2 0 0 2 叭一0 0 4 9 一0 3 8 0 m 高钢筋砼烟囱的爆破拆除 杨溢1 ，张智宇1 ，沈朝虎2 ，庙延铜1 ，杜云鹤2 ，穆大耀1 ，王勇2 1 昆明理工大学，云南昆明6 5 0 0 9 32 ．成都军区工程科研设计院，云南昆明6 5 0 0 3 1 摘要论述了控制爆破拆除钢筋砼烟囱的方案设计与力学计算、爆破参数确定、施工方法、安全防护措 施、震动监别和爆破效果。 关饕词拉寺】爆破拆除；钢筋砼烟囱；定向倒塌 中圈分类号T 【] 2 3 5 ．3 7 文献标识码A D e m o l i t i o no f8 0 m h i g hR e i n f o r c e dC o n c r e t eC h i m n e yb yB l a s t i n g Y A N GY l I ，z H A N Gz h i 一，“t ，s H E NC h d o 一} L H 2 ．M l A OY u n g n ”g l ，D UY M n 妇．w n H gY 0 n 9 2 1K u n m i ”gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n 0 1 0 9 y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a ； 2 ．R e s e a r c ha n dD e s i g nI n s t i t u t eo fE n g i n e e r i n gS c i e n c e o fc h e n g d uM f I i t a ’yD i s t r i c t ．K u n m i n g6 卯0 3 I ，c h i n a A b s t r a c t T h ep r q g r a md 画g no fd e m o l i s h j n gr e j n f o r c e dc 。n c r e t ec } l i m n e yb yc o n t m I I c db l a s t i n g ．m e c h a n l c s c a I c u I a t I 。n ，d e 汜肌i n a t i 锄o fb l a 5 t i n gp a r a m e t e 糟，i mp J e m 鼬阳t j o nm e f h o d ，5 a f e t yp r e c a u t I o 札s ，“b r a t I o nm 0 ⅡI t o r - l “ga n dt h eb 【a s t i n gr c s u l t sa r ed i s c u s s o dl nt h i sp a p e r K e yw O r d s D c m 乩t l o nb yc o n t r o l l e db l a s n n g ；R e i n f o r c e dc 。n c r e T ec h l m n e y ；D i r e c t l o n a Ic o I I a p s l n z 1工程概况 宜威电厂因改建工程，需拆除1 座高8 0m 的钢 筋砼烟囱。该烟囱底部外半径为48m ，顶部外半 径为3 ．3m ，壁厚为4 0c m ，4m 标高以下为单筋布 设 1 8m m 。内衬为单层红砖，隔热层厚8c m ，钢 筋砼总方量3 9 4m 3 ，自重10 5 0t 。烟囱周围环境见 图l 。 2 爆破方案设计 2l 烟囱倒塌方式及切口位置确定 根据烟囱周围环境，通过查阅烟囱的原始设计 资料和现场实测获得的烟囱结构、各部位尺寸、相邻 建筑物的方位和距离等数据，并充分考虑业主提出 收稿日期2 0 叽一l l 0 7 作者简介杨溢 1 9 6 5 一 ，男；昆明昆明理工大学讲师、 在职博上生． 的爆破拆除质量、安全和工期要求，经反复比较，采 用定向倒塌方式。爆破切口位置在距地面6 0c n l 以上，中线为两个出灰口中间，倒塌方向见图1 。 圈1 烟囱岗围环境示意图 单位m 2 ．2 切口形式殛尺寸 根据以往多次爆破拆除烟囱的经验以及参考国 内外有关8 0m 钢筋混凝土烟囱爆破拆除资料，此 次爆破方案的爆破切口形式为梯形。切口对应的圆 心角为2 2 0 ‘，烟囱外周长L 3 0m ．故切口长度为 1 8 ．3m ，切口高度取2 ．4n ，夹角n 为4 5 。，如图2 所 公脐 万方数据 5 0 爆破 2 0 0 2 年3 爿 不。 图2 爆破切口炮孔布置示意图 单位m 2 ．2 ．1切口高度的验算 烟囱自重为尸 l0 5 0t ，烟囱重心位置距地面 Z ， 3 3m ；立筋直径为1 8m m ，弹性模量E 22 1 0 5 M P a 。 1 失稳高度按底端固定、顶端不能转动的欧拉 压杆公式，其失稳高度为 ≠2 ／N E 8 ～ P 。 式中N 为切口范围内钢筋根数，N l O O ；尸。为 临界荷载，P 。 P ／2 ，k 。 代人 1 式计算得 ；O5 3 m 。参考国内8 0 m 钢筋混凝土烟囱爆破拆除工程实例，实际炸高H 24m ，能确保烟囱失稳。 2 切口闭合时，烟囱重心偏移距离如图3 所 示．切口闭合时烟囱重心的偏移距离 困3 切口闭台时烟囱重心的偏移距离 s 1 互t a n 卢 乏t a n [ a r c L a n H ／s 2 ] 五H ／s 2 2 式中S 2 尺】 R l s i n 2 0 。；R l 为烟囱底部外半径， R l 48m 。代人数据求得s l 二1 24m ，则s 1 尺1 。 2 ．2 ．2 稳定性核算 烟囱预处理后，其剩余壁体的支撑面积约为 8 ．7 6 m 2 ，由于烟囱荷载而引起的压应力d 1 ．0 9 M P a ，而烟囱混凝土的抗压强度口， 2 0M P a ，吼 a 。故预处理后烟囱不会由于荷载作用使剩余壁体 压碎而坍塌。 2 ．2 ．3 余留截面的静力学计算 爆破后切口形成瞬间，余留部分圆环截面除承 受烟囱自重产生的压应力，还承受大偏心弯曲压、拉 的应力，如网4 ，x 为中性轴。 已知爆破切口所对圆心角为2 2 0 。．截面形心坐 标 _ 1 r s i n 口 ／o 3 式中口 7 0 。，求得y 1 35 4n l 。 l ， ≮彦l 艮。么 i 图4 余留截面不意困 余留截面惯性矩 L 譬 2 。 s ’n 2 。一警 4 式中a 为壁厚，a 0 ．4m ，等效半径r 46m 。 求得J 3 ．8 3 m 4 。 抗弯截面模量w 可根据下式计算 对于x 轴上边的受拉区 w 拉 譬堡等等≯亟 5 对于x 轴下边的受压区 职。 譬生篡訾意些 6 求得眠＆ 3 ．6 1m ’，吼 l9 5m 3 。 烟囱自重产生的偏心受压弯矩M G y 1 33 6 3 1 0 6k g m 。 薄壁圆环截面上的应力可根据下式计算 受压区。压 G ／F M ／w ，压 7 受拉区。拉 G ／FM ／w 。拉 8 式中F 为烟囱余留截面面积，F 44 9 6m 2 。代人 求得4 医 2 1 ．1 M P a ，4 拉 一7 ．8 M P a 负号表示拉 应力 。 爆破切口形成瞬间，余留圆环截面的受压区所 受的压应力4 压 d 。 2 0M P a ，故受压区被压碎，受 压钢筋屈服弯曲，且受压区继续扩大；在受拉区．随 着筒身倾倒，混凝土裂缝不断拉宽直至拉力完全由 钢筋承受，以后在水平推力和拉力的共同作用下，受 拉钢筋屈服弯曲，继而颈缩断裂，最终导致整个截面 丧失承载力。 2 ．2 ．4 风力影响 根据流体力学原理，作用于烟囱上的风力 △P o ．7 y o V ≥／ 2 9 o0 4 6 V ， 9 式中，o 为空气密度，y o 12 9k g ／m 3 ；g 为重力 一I』 万方数据 第1 9 卷苇I 州杨溢等8 0m 高钢箭砼烟嘲的爆破拆除 加速度，取98 t ，I ／s 2 ；为风速．按8 m ／s 计算。 求得△，’ 29 4 4 b ／m 。 施加于烟囱上的风弯矩 M 虬 △P R H 2 1 0 式中R 为等效半径，R 7 第十7 顶 ／2 ；H 为等效 高．H 取烟囱高的0 ．7 倍。 求得M H 37 4 1 0 4k g m ，而烟囱自重产生 的受压弯矩M 二3 ．7 2 1 0 6k g - m ，M M M ，所以 风弯矩可以忽略不计。 2 ．3 爆破参数 炮孔直径d 4 0m m ；最小抵抗线w 2 0c m ； 炮孔间距Ⅱ 3 0c m 炮孔排距6 口 3 0c m 炮孔 深度L 2 6c m ；炮孔总数N 2 8 4 个；炸药单耗取 1 2 0 0g ／m 1 ，单孔装药量实际取4 5g ；总装药量为 Q 总 1 27 8k g 。 24 定向窗 为了保证烟囱顺利倒塌，起爆前在爆破切口两 端各设1 个高0 ．7 5m 、宽07 5m 的三角形定向口， 将立筋切断；并在倒塌中心部位进行试爆．开一个高 24m 、宽3m 的定向窗，将立筋切断，如图2 所示。 2 ．5 起爆网路 采用导爆索与导爆管混合起爆网路，用瞬发导 爆管雷管一次起爆所有炮孔。爆破共用雷管2 8 4 发．炸药1 2 ．7 8k 。 26 安全防护措施 为了防止飞石，在整个爆破切口部位挂敷一层 麻袋和一层草席，并用铁丝扎牢。 3 震动校核 3 ．1 爆破震动校核 根据萨道夫斯基公式 、， K ’K ，Q ／R 。 1 1 式中O 为装药量．1 2 、7 8 妇；K 、口为与地形地质 条件有关的系数与衰减指数，本丁程中取K 1 5 0 ， al5 ；K7 为爆破拆陈修正系数，取K7 j ，4 ；R 为爆心与建筑物距离，1 4 01 1 1 v 为爆破引起的质点 垂直震动速度，c m 。 经计算，爆破引起的震动速度v 0 ．1 3c m ／s ， 对距爆破点1 4 0m 的新厂房不会产生不良影响 3 ．2 烟囱塌落震动校核 塌落震动对周围建筑物的影响，按照中科院工 程力学所提供的塌落震动速度公式计算 y7 00 8 ，1 一／R ’ 16 7 f 1 2 式中j 为触地冲量，J M7 2 媚’ 1 ，2 ；M ’为塌落 构件质量，k ；H7 为塌落构件重心落差．n 1 ；尺7 为 H 标点与构件触地中心的距离，m 。 求得烟囱倒塌触地在新厂房产生的震动速度为 v ’ 02 8c m ／s ，故不会对新厂房产生不良影响。 4 爆破效果分析 此次爆破效果很好，烟囱完全按预定方向倒塌， 爆堆集巾，块度破碎．在距烟囱1 4 0 m 的新厂膀实测 得爆破震动速度为0 ．1 3c m ／s 、塌落震动速度为 O ．2 8c m ／s ，均未超出爆破安全规程要求。烟囱在切 口闭合瞬间，烟囱上部约1 ／3 处出现折断，这是由丁． 烟囱下落时，在切口闭合后烟囱下坐产生反作用力 且烟囱使用几十年，强度已显著降低所致。 参考文献 [ 1 ] 扬人光．史家育．建筑物爆破拆除[ M ] ．北京中国建 筑工业出舨社，1 9 8 5 ． [ 2 ]赵福兴．控制爆破工程学[ M ] 西安西安交通大学出 版杜，1 9 8 8 ． [ 3 ] 龙潦，纪永适，张可玉．高耸简形结构物撰破切口计斡 原理研究[ J ] 工程爆破．1 9 9 5 ，1 2 1 6 2 I 【4 ]张广华．张智宇，扬溢，庙延锕．昆明市南窑火毁建筑 物的控制爆破拆除[ j j ．‘【程爆破，2 【 【 o ，6 4 3 0 一3 3 [ 5 ] 李忡丰．成永华，刘畅碱小惠烟囱定向倒塌着地振地 的一种尝试[ J ] 爆破，2 0 0 l 1 6 6 6 8 ． 万方数据