61m高砖砌烟囱定向控制爆破拆除(1).pdf

3 2 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 1 卷第3 期 6 1 m 高砖砌烟囱定向控制爆破拆除幸 武双章顾文彬夏卫国王振雄秦入平 解放军理工大学工程兵工程学院 江苏南京，2 1 0 0 0 7 [ 摘要] 根据烟囱周围环境和自身结构特点，通过选择合适的切1 1 形式、设计合理的爆破参数及采取适当的预 处理和安全技术措施，获得了良好的爆破效果。采用照相及摄像技术对烟囱的倒塌过程进行了观测，对结果进行 分析后获得了其倒塌过程的规律烟囱起爆后6 0 0 0m s 内，相对高度下降很慢，占初始相对高度的4 ．3 9 ％；在6 0 0 0 鹏以后，烟囱倒塌倾角迅速加大，总体上呈现边下坐边倒塌且先慢后快的特点。 [ 关键词]砖结构烟囱定向控制爆破切口形状倒塌过程 [ 分类号] T U 7 4 6 ．5 r l y 2 3 5 ．3 7 1 工程概况 南京市高淳县开发区因开发建设需要，须将某 砖瓦建材厂内的一座烟囱拆除。烟囱高6 1 m ，为石 灰沙浆砌筑的砖结构。离地面4 ．0 0I n 处烟囱外径 4 ．5 2m ，周长1 4 ．2 0m ，壁厚6 0c r t l ，元内衬。烟囱南 侧3 5 0i n 处为高压动力线；东侧5 01 1 1 处为待拆配电 房；北侧2 0m 处为厂区动力线，1 2 3I n 处为乡村道 路，1 3 2n l 处为待拆厂房；西侧1 2 2m 处为待拆办公 楼，1 0 5m 处为待拆厂房，9 8r n 处为待拆厕所和厂 房。该烟囱周围环境较好。 2 爆破方案设计 2 ．1 爆破总体方案 爆破拆除烟囱通常有3 种方式可供选择，分别 为定向倒塌、折叠倒塌和原地坍塌的方式】。大量 工程实践表明，采用定向倒塌的控制爆破拆除方案 可以达到既安全、快速又经济的目的。根据烟囱周 围环境条件，本工程采用定向向南偏西2 0 。方向倒 塌的爆破拆除方案。 2 ．2 切口形状、位置及尺寸I “1 根据烟囱的结构特点，本次烟囱爆破拆除采用 正梯形切口，为方便钻孔施工和安全防护，切口底边 离砖窑体上表面0 ．5m ，离地面4 ．0m 。切口最大高 度取值不小于壁厚的1 ．5 3 ．0 倍H ’7 】，实际取切口 高为壁厚的2 ．0 倍，即日 1 ．2 m 。根据以往工程经 验，合适的切口长度是周长的3 ／5 2 ／3 【3 刮，故本工 程选择切口长度为周长的3 ／5 ，即切口长L 8 ．5 m ， 对应的切口圆心角为口 8 ．5 ／1 4 ．2 x3 6 0 0 2 1 5 ．4 9 。 2 ．3 爆破参数m l 】 根据本爆破工程特点和施工现场设备情况，钻 孔机械设备使用0 4 0n l l l l 的风钻，垂直于烟囱筒壁 钻孔。 1 最小抵抗线彤取切E l 处烟囱壁厚的一半， 即形 8 ／2 3 0 e r a ； 2 药孔间距口d 1 ．2 0 1 ．6 0 W 3 6 4 8 c m ，取吐 5 0 e m ； 3 药孔排距b b 0 ．8 0 一1 ．0 0 d 4 0 5 0 e m ， 取6 4 0 e r a ； 4 药孔孔深￡z 0 ．6 7 0 ．7 0 6 4 0 ．2 4 2 c m ，取2 4 2 e r a ，6 为烟囱切口爆破部位筒壁壁厚； 5 单位体积耗药量q 根据以往爆破拆除砖结 构烟囱的经验，壁厚6 0 e r a 时，取q 8 8 0 9 5 0 9 , ／m 3 ， 有风化腐蚀现象时取小值，完好时取大值。本工程 中烟囱筒壁完好，且周围环境较好，可以适当增加单 耗2 0 ％- 2 5 ％，q 1 0 6 0 1 1 9 0 9 ／1 0 f t ’； 6 单孔药量Q 1 Q I q a 晒 1 2 7 1 4 3 9 ，为了加 强切口处烟囱筒壁砖砌体的破坏，实际施工时从下 至上第1 排取3 0 0 孔，第2 排取2 6 7 9 ／孔，第3 排 和第4 排取2 0 0 孔； 7 布孔排数n n 躺4 , - 1 4 排。 采用梅花形布孔，共布孔5 4 个，炸药采用2 。岩 石乳化炸药，共装药1 3 ．0k g 。切口形状和炮孔布置 示意图如图l 所示。 2 ．4 预处理措施 在切口的两侧对称处采用人工或机械的方式开 设两个形状和尺寸完全相同的三角形定位窗，定位 窗高1 ．2m ，宽1 ．0I n ，如图l 所示。这样基本保证 了烟囱结构的对称性，同时还可以有效地限制烟囱 ●收穑日期2 0 1 2 - 0 1 ．1 7 作者简介武双章 1 9 7 7 - ，男，讲师，主要从事炸药爆炸及其应用方面的研究工作。E - 眦d s h s n s l m 1 6 3 ．锄 万方数据 2 0 1 2 年6 月6 1 m 高砖瑚烟囱定向控崩爆麓拆除武双章等 圈1 切n 形状和炮孔布量不意图 单位m 切口两傍在爆破时的破坏范围，确保由爆破形成的 切口范且符合设计要求。 2 ．s 起爆网路 为确保炮孔装药能够被可靠起爆．每个炮孔内 的药包均由2 发导爆管雷管引爆，采用复式塑料导 爆管起爆网路，从炮孔引出的导爆管雷管脚线每1 0 一1 5 根采用。梳辫子4 方式由2 发导爆管雷管} f 爆． 所有雷管均采用M s d 段导爆管雷管．每个炮孔的 2 发导爆管雷管脚线分别梳人不同的。辫子”中，。梳 辫子”导爆管雷管脚线最后通过四通联接成复式塑 料导爆管起爆网路，确保每个炮孔中的雷管均由双 路导爆管引爆。最后，从该网路中引出两路导爆管 总起爆网路至起爆点，由高压脉冲起爆器击发完成 起爆任务。 3 安全防护措施 1 根据烟囱周围环境特点，主要采用主动防护 措施，在最上面一排孔上部5 0c m 左右环向间隔1 ．5 2 ．0m 布设I 排膨胀螺丝或者水泥钉．紧挨在膨 胀螺丝或水泥钉上方沿烟囱外筒壁环向固定l 圈铁 丝。最好在铁丝通过膨胀螺丝或水泥钉时在其上缠 绕2 朋，以固定该圈铁丝．后续竹笆的搭设需要绑扎 在该圈铁丝上。采用I 层竹笆相互搭接．搭接宽度 不小于l O c m ，爆破切口炮孔范围全封闭防护。最后 轴向阃隔0 ．5m 左右沿环向绕3 道铁丝固定竹笆； 2 在烟囱倒塌方向为正在拆除砖窑体的工地． 离烟囱底部约1 5m 处为已拆除部分砖窑体．碎渣可 以起到一定的襞冲、降低塌落振动的作用； 3 在烟囱倒塌方向约5 0m 远处为高出砖窑底 部地面约4 m 的地面放置砖坯，周围为开阔地带．可 以起到防冲墙的作用，防止烟囱头部在倒塌的过程 中向前冲。 4 曩破效果 起爆后．烟囱按照设计预定方向向南偏西2 0 。 方向倒塌，倒塌距离约4 7m ，为烟囱切口以上高度 的0 ．8 2 倍．地面I l 上高度的0 ．7 7 倍；宽度约为烟囱 直径的2 倍；烟囱根部其它方向碎砖块范围为5 m ； 烟囱筒体倒地解体充分，有效地竣小了后续施工的 作业量，爆破取得了嘲满成功。 个别碎砖块最远飞散距离为烟囱西侧6 0m 。分 析原因主要有两个方面一是单位炸药消耗量偏大， 为正常值的1 ．4 0 2 ．3 6 倍；二是防护较弱，只采用 了I 层竹笆对切口装药部位进行覆盖防护。如果烟 囱周围环境较差。为了有效减小爆破飞石的飞敢距 离，降低其危害。需要适当降低单耗g ，并且采取切 实有效的防护措施，例如采用双层草帘加双层竹笆 对爆破切口范围进行全覆盖防护，如有必要还可再 在其上覆盖1 2 层钢丝网以加强防护。 5 倒塌过程分析 在倒塌过程中．烟囱下 部运动角速度比上部的角速 度大。从图2 所示的快速照 相资料中可以看出。在烟囱 下部约3 1 5 处发生断 裂‘4 ⋯。 对烟囱倒塌过程进行了 一．全程跟踪照相和摄像”’“’， 咄- o 魅p 嗣■一通过对照片和视频资料的分 圉2 烟囱断裂图 析。获得了烟囱倒塌倾角随 时阃变化曲线．如图3 所示。图中有3 条曲线，曲线 I 为烟囱倒塌过程中发生断裂后上段筒体轴线相对 于垂直方向之问的夹角；曲线2 为烟囱饲塌过程中 下段简体轴线相对于垂直方向之问的夹角；曲线3 为烟囱头部中心与最初烟囱切口下沿所在圆周圆心 之间的连线，相对于垂直方向之同的夹角。从曲线 3 中可以看出．烟囱的整个倒塌过程持续时问约1 2 B ，在起爆后6 0 0 0m 内。曲线的切线斜率较小。表明 烟囱倒塌的速度较慢；在6 0 0 0 啪以后，曲线的切线 斜率增大较快，表明倒塌速度也不断加快。从图3 中可以看出．曲线1 和曲线2 在约5 6 8 0 m 时开始分 离。表明此时烟囱开始发生断裂，主要原因为烟囱下 段筒体和上器简体倒塌的角建度不同所致．且烟囱 下段的倒塌角速度大于上段的饲塌角速度，出现了 烟囱上段简体倒塌落后于下段筒体的现象．并且随 着时间的继续。这一现象更加明显，这也从另外一个 角度反映了图2 所示的断裂现象。烟囱倒塌至约 钟 ∞ 柏 ∞ 孓∞ 柏 ∞ ∞ I o o 口l O S m s 田3 烟囱翻塌角度瞳时闻变化田 鲴 万方数据 - 3 4 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第4 1 卷第3 期 9 ．7 s 和l O ．5 s 时，烟囱下段和上段筒体的轴线与垂 直方向之间的夹角分别约2 6 。及1 8 0 ，说明烟囱在整 个倒塌过程中并非绕某个固定塑性铰做定轴转动， 而是呈现边下坐边倒塌的特点，这在一定程度上减 小了倒塌距离。 烟囱头部相对于切口下沿的高度随时间变化曲 线如图4 所示。从图中可以看出，烟囱在起爆后 6 0 0 0m s 内，相对高度h 下降很慢，占初始相对高度 的4 ．3 9 ％，表明这一阶段烟囱倒塌速度较慢。倒塌 倾角较小；在起爆后6 0 0 0I r i s 以后，相对高度h 减小 很快，几乎成一直线下降，倒塌倾角迅速加大。直至 完全倒塌至地面。 图4 烟囱相对高度随时间变化图 6 结论 1 在爆破周围环境条件允许的情况下，尽可能 充分利用烟囱自身及其周围建筑物的结构特点，减 少施工量。本文采用常用的定向精度好的正梯形切 口形式，在切口两侧的对称端采用人工或机械方法 开设形状和尺寸完全相同的两个三角形定位窗，它 们能有效地保证切口的爆破破坏范围．同时还可以 减小钻孔作业的施工量； 2 通过对倒塌过程的全程跟踪照相及摄像资 料的分析，获得了烟囱在倒塌过程中呈现的特点及 规律，不是通常认为的绕固定塑性铰做定轴转动，而 是呈现边下坐边倒塌的特点。因此，可以通过合理 地选择爆破切口形式和设计爆破参数，使烟囱在倒 塌过程中边下坐边倒塌，最终达到减小倒塌距离的 爆破效果； 3 起爆后烟囱在倒塌过程的最初约6 0 0 0 璐 内，倒塌速度较慢；在6 0 0 0 必以后，烟囱边下坐边 倒塌的过程不断加速，总体上呈现先慢后快的特点。 参考文献 [ 1 ] 田厚建，毛益松，刘炳琪．实用爆破技术[ M ] ．北京 解放军出版社，1 9 9 9 3 0 9 - 3 2 2 ． [ 2 ] 冯叔瑜，吕毅，杨杰昌，等．城市控制爆破[ M ] ．第2 版．北京中国铁道出版社，1 9 9 6 ． [ 3 ] 李玉岐，谢康和．焦永斌，等．砖烟囱爆破切口形状对 切角和切口高度的影响分析[ J ] ．爆破，2 0 0 4 ，2 1 1 4 7 ．5 0 ． [ 4 ] 刘小春，吕力行．6 0 m 烟囱的定向爆破拆除[ J ] ．煤炭 科学技术，2 0 0 1 ，2 9 1 0 2 3 - 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