高耸钢筋混凝土烟囱爆破拆除三例.pdf

第2 0 卷第3 期 爆破 V 。l2 f N 。3 2 0 0 3 年9 月B L A S T l N Gs c p2 0 0 3 文章编号1 0 0 l 一4 8 7 x 2 0 0 3 0 30 0 5 00 3 高耸钢筋混凝土烟囱爆破拆除三例 杨仁华 国防科学技术大学应用物理系，湖南长沙4 1 0 0 7 3 摘要介绍了三座分别高1 0 3l n 、1 0 0m 、7 0m 的钢筋混凝土烟囱定向倒塌爆破拆除的情况，给出了爆破 方案、爆破参数、安仝防护措施和爆磕效果。 关键词拆除爆破；钢筋混凝土烟囱；定向倒塌 中图分类号- I 、D2 3 53 7文献标识码A T h r e eE x a m p l e s0 fD e m o l i t i o no fT O w e rR e i n f O r c e d C o n c r e t eC h i m n e yb yB l a s “n g y A N GR P n 一 ““ D e p t o fA p p lP h y s i c so fS c i c n c e ，N a t i o n a lU n i v e r s i t yo fD e f e n s eT e c h n 0 1 0 9 y A b s t r a c t T h r e er e i n f 。r c e dc o n c r e t ec h i m n e y sw i t hh c i g h t so f1 0 3I n ，1 0 0m ．7 0mr e s p e c t i v e l yw e r ed e n 】。l i s 】1 e db yd i r e c t b n a Ic o l l a p s i n gb l a s t i 咏T h eb l a S t i n gp r o g r a m ．p ar a l n e t e r s ，s a f e t yp r e c a u t i 。工1 5a n dt h cb I a 时j n gr e s L l l l sa r eD f c s c n t e d ． K e yw o r d s d e I n 。l i t i o nb l a s t i n g ；r e i n f o r c e dc o n c r c t ec h i m n e y ；d i r e c ￡i o T l a lc 0 IJ a p s i n g 1北京某部1 0 0m 高钢筋混凝土烟 囱 1 ．1 工程概况【1 “1 该烟囱高1 0 0m ，为钢筋混凝土筒式园形结构， 内衬用红砖砂浆砌筑而成，外筒采用2 0 0 号钢筋混凝 土整体浇筑，内衬与外筒之间充填2 ．5c m 厚石油沥 青。外筒身布纵向和环向筋，0 ～1 0m 标高，网格为 1 9 0r 砌1 5 0m m 、纵向筋为士1 6 螺纹钢，横向筋为孛1 2 螺纹钢。 00m 标高处，烟囱外径为7 ．3m ，混凝土 壁厚为4 0c m ，内衬红砖厚为1 2m l 。标高 1 0 0m 处，外筒直径为23m ，外筒坡度为2 ．5 ％。在烟囱底 部正南方向有一高24m 。宽1m 的门框。标高 50m 处简内有一水平隔板。烟囱总重量约为1 收稿日期2 0 0 30 2 2 0 作者简介杨仁牛 1 9 6 4 一 ，男；倍阳总参工程兵科研互所剐研究员 长沙国防科学拄术太学技术应用物理系在读博上生， 7 U U t 。 烟囱周围环境复杂，四周均有试验室、厂房等 建筑物，西1 0m 处为厂房，南4 0m 处为试验室，东 南角5 0m 处为化学品库，东3 5m 处为厂房，北4 5 m 处为变电所。只有东南方向上有2 8 。夹角的扇形 地域可供倒塌，但倒塌的长度仅有8 0m 左右，8 0m 以外为农田。 根据以上环境，确定烟囱倒塌方向为南偏东 2 5 。。 1 ．2 爆破切口设计 切口形式为两边三角形切口与矩形切口的组合 形式。切口总弧长为烟囱外圆周长的O6 2 倍，切几 弧长为1 42 0m ，支承块弧长为87 3m ，矩形部分切 口高为1 ．5 m 。切口底标高为 O5m 。两侧预切 三角形定向口弧长为2 m ，高为1n ，，三角形顶角为 3 0 ’。三角形定向口采用风钻沿三角形三边钻密孔 后，切断三边连接钢筋，然后在块体上钻孔，装少量 炸药炸碎。 万方数据 第2 0 卷第3 期 饧仁华高耸钢筋混凝土烟囱爆破拆除三例 5 1 13 爆破参数设计 13 ．1 布孔参数 预先用人工拆除掉爆破切口部位的内衬红砖。 在外箭壁上钻孔．} L 深， 2 5m 1 ，孔距n 3 0c m ， 排距6 3 0c m ，采用梅花形布7 L ，共布6 排孔。每 排3 0 个孔。 l 32 装药参数 下三排单孔装荮量为7 5g ，9 0 孔共装药67 5 0 g ，上三排单孔装药量为5 0g ，9 0 } L 共装药45 0 0g ， 总装药量为1 12 5 0g 。 14 爆破网路 采用串并联爆破网路，用军用瞬发8 号电雷管， 3 8 0V 交流电起爆，保证每条支路电流大于3A 。 15 其它预处理技术 门框预先爆除；爆前预先切断支撑板块中心线 两边各5 根竖筋；预先爆除 5 ．Om 标高处的水平 隔板。 l6 安全防护措施 对爆破飞石的防护措施为在烟囱爆破部位外 2m 处塔设2 ～3 层竹笆围栏，对邻近厂房的玻璃做 遮拦保护，人员撤离到2 0 0m 以外。 减振措施为在倒塌线和邻近建筑物之间，顺倒 塌线方向开挖深1 ～2m ，宽O ．5m 的隔振沟；在倒 塌方向上距烟囱根部3 0 ～6 0m 地段上设置厚1m ， 上宽8m ，下宽9 m 的炉碴堆积体。 17 爆破效果 整个烟囱从起爆到完全倒地约1 2s ，烟囱与设 计倒塌线偏离约5 ’角，沿倾倒方向烟囱的破碎情况 如下O ～3 0m ，稍有裂纹；3 0 ～6 0m 破裂，稍扁；6 0 ～1 0 0 m 充分破碎。 2 湖北枝江某部1 ∞m 高钢筋混凝土烟囱 2 ．I工程概况‘”4 0 该烟囱为钢筋混凝土简式圆形结构，高1 0 3m ， 筒身采用2 5 0 号钢筋混凝土整体浇筑。标高 Oo o m 处，简身外径为8 ．7 2m ，壁厚3 6c m ，筒身为双层 布筋。 0 ～ 1 0m 标高，外层纵环筋网格为1 5 0 m m ．内层纵环向筋网格为3 0 0m m ，纵环筋均为 1 8 螺纹钢。标高 1 0 0n 1 处，筒身外径为22m 。标 高 36m 和十7 ．2 m 处各有一横隔板。烟囱底部 正西方向有一高22 6m ，宽l8 6m 的门框。经计 算，烟囱总重11 7 8t 。钢筋混凝土量4 7 1m 3 。 周围环境为北m1 95 0 ．6n l 处为厂房，东侧3 26 m 处，南侧3 47m 处均有建筑物，西侧3 0m 和3 2 m 处地下埋有南北走向的上、下水管道和1 万v 高 压电线，4 0m 处有～南北走向的围墙，围墙外为鱼 塘，鱼塘北边为农田。 22 倒塌方向与爆破切口 根据以上环境和烟囱结构，确定倒塌中心线方 向为西偏北4 0 。，即朝围墙外农田方向倒塌。 标高 O ．0m 处圆周长2 74 2m ，取切口总弧 长为圆周长的O ．6 2 倍，即切n 总孤长为1 70 2m ， 支撑板块长度为圆．1 刮长的0 ．3 8 倍，长度为1 04 0 m ．切口形式为梯形切口形式，两边为顶角为4 5 。的 三角形，中间矩形切口高为18m 。在爆破前预先 在两侧开三角形定向口，定向口弧长l5m ，高15 m ，顶角4 5 。，底标高为 02m 。并在与门框对称 位置开设一对称口，对称口宽22 m ，高1 ．8 m 。爆 破切口展开图见图1 。 图1 1 0 3m 高钢筋混凝土烟囱爆破切口展开图 单位m 23 爆破参数设计 布孔参数为7 L 深， 2 3c m ，} 【．距q 2 5c m ， 排距6 2 5c m ，布孔形式采用梅花形，布8 排孔，每 排3 6 个孔，共2 8 8 个孔。 装药参数为每孔装一个药包，每个药包为6 6g 乳化炸药，2 8 8 个孔共装药1 9 ．2k g 。 2 ．4 爆破网路 采用串一并联爆破网路，用军用瞬发8 号电雷管 起爆，采用R M 一2 0 0 0 型起爆器起爆，保证支路电流 大于3A 。正式施爆前进行l l 爆破网路试验。 2 ．5 其它预处理措施 爆前对标高 3 ．6 m ， 7 ．2 m 处两隔板进行预 处理。全部炸掉；爆前预先切断支撑板块所有外层纵 向筋和保留板块对称线两侧的各1 4 根钢筋；预先炸 掉门洞两边门框，并割断钢筋。 2 ．6 安全防护措施 在烟囱爆破切口外l5m 处塔设1 ～2 层竹架 板围栏阻挡大部分爆破飞石飞出；对邻近厂房的玻 璃做遮档保护；人员全部撤离到2 0 0m 以外。 27 对地下埋设的上下水管道殛高压电缆的保护措施 在管道、高压电缆上面挖隔振沟，沟顶盖厚钢 万方数据 5 2爆破 板．钢板上堆圆木和土袋，减弱烟囱落地对管道、高 压电缆的冲击。 2 _ 8 爆破效果 整个烟囟从开始倾斜到完全落地约1 2s ，基率 按预定方向倒塌 见图2 ，中心线约偏离4 。角。爆 破飞石无一飞山，但烟囱落地时溅起的飞土和保留 板块钢筋拉断时飞出的碎混凝土块砸碎了一些窗玻 璃。沿倾倒方向烟囱破碎情况如下0 ～4 0m 基本 完好，底丽稍有裂纹，4 0 ～6 0m ，烟囱筒体下半全 碎，上半有大量裂缝，6 0 ～1 0 3m 基奉破碎，稍加处 理。钢筋可全取出。烟囱头部个别飞块飞离约1 0m 远。烟囱南侧0 ．5m 处控制室只出现了细微裂缝。 上下水管道被砸裂，有大量水冒出，高压电缆无损。 罔2 烟囱倒塌情景 3 洛阳玻璃厂7 0m 高钢筋混凝土烟囱 31 工程概况“1 1 该钢筋t 昆凝土烟囱为采用2 0 0 号混凝土整体浇筑 的筒形结构．在标高 O0 0 m 处，烟囱外径为5 ．3 m ， 外壁厚2 9c n 、，内衬耐火砖厚2 4c m ，中间石棉厚2 0 c m ，简身纵环筋网格为1 3 0m I n 1 0 0m m ，纵向筋 为十1 6 螺纹钢，环向筋为} 1 2 园钢筋。在标高 6 5 m 处，筒身外径为2 ．0m 。烟囱底部正南方向有一 高2 ．5m ．宽19m 的烟道口，门洞柱宽04m ，厚 06m 。经计算烟囱钢筋混凝土方量约2 0 0 一，总 重量约5 0 0t ，含筋量约1 3t 。 烟囱东1 3m 处为预先拆除的熔化车间，东6 8 m 处为预先拆除的厂房；南边3m 为预先拆除的锅 炉房，南6 0 m 为工厂犬门，大门外为市区干道；西 2 0 m 为同时拆除的砖烟囱，西4 5 m 为厂区大道，上 下都有大量管道，西6 5m 为厂房；北5n 1 为空压机 房，北5 0m 为厂区路，北6 8n 1 为第二生产线厂房。 3 ．2 倒塌方向与爆破切口 根据烟囱结构及周围环境，烟囱只能向东边倒 塌，考虑到烟道口对爆破切口的影响，确定倒塌方向 为东偏南1 0 。方向。 困壁厚较薄，所以支承部分需取大一些，即取印 口弧长为圆周长的O6 倍，圆周长1 6 ．5m ，切口弧 长为99 m ，支承部分弧长为6 ．6m 切口采用梯形切口形式，切n 高度为l8m ．拒 爆破切丌北侧预切三角形定向u ．定向口弧长18 m ，三角形顶角4 5 4 ，切口下杯高 02n 1 。南侧边缘 线为烟道口西门棒西边线。在切口中心线开设一个 高18m 、宽08m 的定位口。 3 ，3 爆破参数设计 切口位置的内衬耐火砖预先用人工砸掉，} { 在 外筒壁上布孔。孔深f 2 0c m ，排距n 3 0m 、， 7 L 距6 2 5c m ，采用梅花形布孔形式，布7 排孔，每 排1 5 个孔，共计1 0 5 个孔。 装药参数为下三排单孔装药量6 5g ，4 5 个孔， 共装药29 2 5g 上四排单7 L 装药量5 5g ，6 0 个扎．共 装药33 0 0g ，1 0 5 个孔共装乳化炸药62 2 5g 34 爆破网路 采用军用瞬发8 号铜电雷管起爆，用串并联爆 破网路，3 8 0v 交流电起爆，保证每条支路电流大丁 3A 。 35 其它浈处理 爆前用小药量炸掉烟道口两边门框；预先切断 切口板块所有纵向钢筋；预先切断支承板块中心线 两侧各1 4 根钢筋。 36 安全防护措施 烟囱落地对离烟囱约6 0m 处重点保护建筑物 的振动速度为⋯ v o0 8 [ 王坐毒华坐P 4o 。。洮 此值小于框架结构建筑物安全振动允许伉5 c m ／s ，且烟囱倒地时大部分是落在已爆破拆除的』 房的堆碴上，所以，烟囱落地震动不会危害周围建筑 物安全。 爆破飞石的防护措施为在烟囱圆周方向卜塔 设2 ～3 层竹笆围拦．挡住爆破飞石和支承板块折断 时飞石；在邻近建筑物玻璃上用竹笆遗档；人员仓部 撤离到1 5 0 m 外。 37 爆破效果 从烟囱开始倾倒到完全倒地约经过8s ，熘囱完 全按预定方向倒塌，后座现象很少，后面竹笆围栏没 有动。沿倒塌方向上0 ～2 0m 基本完好，且在2 0m 处折断，2 0 ～5 0m ，全部落人地下室基坑中，基本破 碎，5 0m 处折断，5 0 ～7 0m 落在坑外地坪上，完全 破碎。烟囱头部没有摔出。爆破后离烟囱5m 处 的机房无任何损坏。 下转第7 I 页 万方数据 7 4 爆破 坝，这充分说明文中2 例定向爆破所采取的减振措 施起了很大作用，同样说明触地点地层特性对于减 振具有十分重要的意义。 7 减振措施分析 根据我国G B 6 7 2 28 6 爆破安全规程中规定炸 坛 药爆炸产生的爆破振动预测公式” K 掣 。 n 和基于量纲分析基础上推导的考虑地层性质的建筑 物倒塌的触地振动速度预测公式 7 。K f 血趔垡＼ ＼ R ／ 进一步讨论高大建筑物定向爆破倒塌触地减振措 施。 对于建筑物爆破拆除产生的地震振动问题的控 制与减振，主要针对以下2 个方面1 减小因炸药爆 炸而引发的地震振动；2 减小建筑物倒塌的触地地 震振动。 为此，根据建筑物的结构特点，1 采用分段微差 是减小第1 种激励震源的最为有效的方法，即减少 一次起爆的炸药量a ；2 采用折叠分段倒塌，减小 建筑物一次倒塌触地的质量”。和倒塌高度H ，减小 触地冲击能；3 改善触地介质的性状，如在倾倒侧 堆砌疏松的砂土，堆砌人工土坝，即减小地层介质的 纵波速度c 。从公式 7 还可看出参数c 为2 次方， 同时知道改变参数C 比改变其它参数要容易的多， 同样参数C 对振动速度的影响则更加明显，这同样 说明在建筑物倒塌触地的地点铺松土对于减振的重 要性，例l 和例2 也充分说明这一点。这也是减小第 2 种激励震源的十分有效的方法；4 从地震波的传 播途径考虑，挖减振沟可以十分有效的降低振动强 度；5 如有条件可沿待爆破物四周挖开，减小向四 周传播的地震能量，籍此降低地震振动。 2 侧A 级定向爆破就是充分利用了以上的减振 措施和方法，使得建筑物倒塌触地振动得到有效的 控制。因此，建筑物倒塌的触地振动完全可以控制是 可行的。 参考文献 n ]吕淑然，胡剐，杨军建筑物倒塌触地震动横扭研 究[ J ] ．工程爆破，2 0 0 2 3 1 6 ～2 0 【2 ] z h o uJ i a h 丑n ．J mB a o t a n gA n a I y s k 。fG r o I m dV m r a l i o n C a u s c db yC b U a p 5 eo fH j g hC h i m n 8 yS t r u c t u r e sb yB l a s r _ i n g [ A ]T hs e v e n t hI n t c r n a t i o ns y m p o s l u m 。nR o c k F r a g m e n t a t i o nb yB l a s t i n g [ c ]B c 椭g ，2 0 0 2 6 2 5 ～ 6 2 8 ． [ 3 ] 杜力．钢筋混凝土建筑物在爆破拆除时的振动厦噪 声的研究[ J ] 爆破，1 9 9 5 4 5 6 ～6 l [ 4 ] 李翼棋，马煮贞爆炸力学[ M ] 北京科学出版社． 1 9 9 l 【s ] 沈青，倪锄非，李雉新．力学中的相似方法与量纲理 论[ M J 北京科学出版社，1 9 8 2 上接第5 2 页 [ 1 ] 冯叔瑜 1 9 8 5 [ 2J 杨仁华 参考文献 城市控制爆破[ M ] ．北京中国铁道出版社 1 0 【Jm 高钢筋混凝土烟囱的定向例塌爆破 [ J 】爆破．1 9 9 7 ，1 4 1 5 8 ～6 0 ． [ 3 ] 杨 溢．8 0m 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