定向爆破拆除偏斜烟囱.pdf

3 0 爆破器材E x p l o s i v e M a t e r i a l s 第3 7 卷第5 期 定向爆破拆除偏斜烟囱。 吴久荣①张志呈②肖定军②温成润①扬国虎① ①四川三台巨能爆破工程有限责任公司 四川三台，6 2 1 1 0 0 参西南科技大学环境与资源学院 四川绵阳，6 2 1 0 0 0 [ 摘要] 文章针对偏斜砖结构烟囱的特点和复杂环境条件，论述了为保证烟囱准确定向倾倒而采取了预拆除、 优化爆破切1 2 1 设计、精确开凿定向窗等一系列技术措施。 [ 关键词] 拆除爆破偏斜烟囱定向倾倒 [ 分类号] T D 2 3 5 ．3 l 工程概况 四川省江油市马角坝前进砖厂，始建于8 0 年代 初，因国家产业政策调整，已经停产数年。2 0 0 7 年 夏季因雷雨使烟囱顶部偏移。江油市安监局多次下 达整改通知，限期拆除，并委托四川省三台县巨能爆 破工程有限责任公司承担该烟囱的爆破拆除。 烟囱东侧1 4m 为乡镇公路，沿公路旁为村民住 宅，南面3 8m 为现行白云岩加工厂。西面约2 9m 为高压线和变电所。北面有多年失修的村民住宅， 只有东南面具有一定宽度和长度的狭窄地带，如图 l 所示。 匿叶 废砖 图1 烟囱周围环境示意图 待拆烟囱为砖结构，高4 2m ，外径4m ，内径2 m ，外层壁厚6 0c m ，内层壁厚1 2c m 。内外层之间有 1 0c m 厚的隔热层。该烟囱修建期间就发现东偏 斜，至今最大偏距起点高度2 1m 。顶端中心偏移 0 ．8 7m ，直接威胁相距6m 的厂区公路和村民常用 道路，如图2 所示。 2 爆破方案和爆破拆除原理 根据现场环境条件和结构物存在的条件，烟囱 收稿日期2 0 0 8 - 0 4 ．1 5 倾倒方向选择东偏南1 5 。。倒 ．．；1 ．Q 7 m塌区域范围为约2 6 。夹角的扇 f n l 形区，要求定向精度很高，如图 ㈣3 所示。筒形烟囱爆破拆除原 Ⅲ 理如下拆除爆破是利用炸药 H _ T 爆炸作用，在建筑物的倾倒方 ⋯}向上，破坏某种形状，破坏一定 ⋯蠹 高度和长度的支撑体，并以保 ⋯i 留部分作为倾倒铰支。使整个 1 圹结构物失稳和重心偏移，在烟 囱切1 2 1 上部自重作用下形成倾 覆力矩。导致烟囱倒塌触地解 图2 烟囱结构 体。 A 一预计倾倒中心偏移位置；B 一设计倾倒中心线 图3 烟囱倒塌方向示意图 3 爆破切口设计 3 ．1 切口确定的原则 由烟囱爆破拆除的原理可知，爆破切口是利用 炸药作用在结构物壁的一定位置形成某种形状切 1 2 I 。因此，切1 2 1 设计是高耸建筑物设计的主要内容。 万方数据 2 0 0 8 年1 0 月定向爆破拆除偏斜烟囱吴久荣等 3 1 1 切1 2 是以倾倒中心线为中心向两边对称布 置，为使施工方便和爆破后的碎块飞散开，切口位置 不宜离地面太低，一般最低一排炮孔设在离地面0 ．5 1 ．0m 高处。 2 切1 2 1 长度切口长度通常是烟囱爆破起始 周长的3 ／5 2 ／3 。若切口长度太大会使留下的支 撑部分过小，反而容易使倾倒方向产生偏差，同时也 增大工作量；若切口长度过小，保留部分虽然能满足 构筑物爆破前的支承作用，但是可能会出现爆而不 倒的危险局面。 3 切口高度切口高度越高越能保证倾倒，但 是切口越高工作量越大，防护困难，对安全不利。实 践证明，爆破切口大时烟囱倾倒的速度快，而且伴有 下座现象。因此，在设计时可以根据需要来决定切 口的大小。有文献[ 1 ，2 ] 提出爆破切口高度与壁厚 有关。但众多设计者仍然推荐以烟囱壁厚为依据， 实践中总结以下计算公式 h 。 1 ．5 - 4 8 1 式中 。切口高度，m ； 6 烟囱壁厚，m 。 钢筋混凝土烟囱艿取最大值。砖结构烟囱壁厚 较大的烟囱占取最小值。 4 为保证复杂环境下定向准确和顺利倾倒， 应在切口的两侧设置定向窗，其作用是隔断爆破区 与保留支撑区，保证支撑区不因爆破而使其对称性 发生变化，同时保证切口闭合及简体倾倒的平稳性。 5 烟囱拆除爆破布孔位置的范围内，结构都 较复杂，除有进烟道和出灰口以外，有时还有除尘设 备等，其它开口和结构在设计和施工时都应予以慎 重考虑。有的烟囱还在一定部位有钢筋混凝土圈 梁。圈梁在切口上、下炮孔间距尺寸以外，对切口爆 破拆除无实质性的影响。如圈梁厚大，切口位置越 过圈梁或在圈梁钻孔同时爆破。 烟囱一般都有内衬，内衬是用耐火砖和耐火泥 砌成，强度不高，厚度为1 2c m 和2 4c m 。一般都主 张内衬和外壁同时爆破，以确保烟囱倾倒。 3 ．2 切口形状、长度和高度 切口的形状，要求在结构物初始倾倒阶段具有 辅助支撑。同时要求有施工简便、布孔规整和工作 量不大的特点。此次爆破采用倒梯形切口。 切口长度L 按下式计算 ，1， k 一寺 周长 一寺 1 2 ．3 7 ．3 8 ．2m 此次k 取8I l l 。 考虑到烟囱砖结构，切口高度取h 。 3x O ．6 1 ．8 m 。 4 爆破参数及装药量计算 4 ．1 孔网参数 孔深L 0 ．7 艿 0 ．7 0 ．6 0 ．4 2 m ，取0 ．4 I n o 孑L 间距a O ．8 占 0 ．8 0 ．6 0 ．4 8 m ，取O ．5 m o 排间距6 O ．8 口 0 ．8X 0 ．5 0 ．4 m 。 4 ．2 炮孔排列 切口部位共布置5 排炮孔，似倒梯形布置，其中 第一排炮孔1 7 个孔，第二排1 6 个孔，第三排1 5 个 孔，第四排1 2 个孔，第五排9 个孔，第六排8 个孔， 共7 7 个孔，如图4 所示。 OOOooo oo ooo O0OOoo O OOOOooo oOOo OOo oooOOOO OOOo o oooO O 000 0000 000 “尊 990 000000 00000 0o 。} d 卜一 0 ．5 m 图4 钻孔示意图 4 ．3 单孔装药量 单孔装药量按式 2 计算 q K a b 8 2 式中r 单孔装药量，g ； 卜装药系数，取9 0 0g , ／c m 3 ； 卜烟囱壁厚，c n l 。 q 9 0 0 x O ．4x O ．5x O ．6 1 0 8g ，取1 0 0g 。 总计药量7 ．7k g ，采用a 3 5n l n l ，长2 0 0l l l n l ，质 量2 0 0g 的硝铵炸药药卷。 4 ．4 爆破网路 选用同厂同批同箱瞬发电雷管，采用串联方式， 用1 8 0 0V 起爆仪起爆，起爆地点设在倾倒反方向大 于5 0m 的废旧窑内。 5 预处理 预处理对于烟囱定向爆破拆除具有重要的意 义。预处理烟囱的整体性受到一定程度的破坏，但 不破坏烟囱整体稳定性并能达到 1 减少爆炸材 料耗量，简化爆破网路，降低工程消耗； 2 改善烟 囱倒塌方向上质量的对称性、定向倒塌的准确性； 3 有利于烟囱顺利倒塌。 烟囱定向爆破拆除预处理和具体形式以及内 容，在工程实践中不尽相同，但大体上是一致的。例 如 1 定向窗，即在切口两端，开凿对称性定向 窗。一般用人工风镐开凿，也可用爆破方法，并将定 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 7 卷第5 期 向窗周边穿凿规整。 2 探槽窗，即在切口中心位置钻凿具有一定 尺寸和形状的沟槽。一方面可以探索到外层和内层 的结构，另一方面也可以确定结构体的强度，进而确 定硝铵炸药消耗量。 3 内衬的预处理。内衬对提高烟囱的稳定性 具有一定的作用，因此，对于爆破拆除具有影响的内 衬应在爆破拆除前进行预处理。但笔者在多个烟囱 拆除中，内、外层同时爆破。 4 烟道口的预处理【3J 。烟道口的预处理视其 与爆破切口的位置不同采用不同的处理方法。若烟 道口位于爆破切口标高处，可以作为定向窗和探槽 窗；当烟道口在切口的上方时，对其强度较低的道口 采取填充加固等方法进行预处理；烟道口位于切口 的下方时，一般不需要进行预处理。 5 对于其他有可能影响烟囱定向倾倒的部位 都应该进行预处理。例如有的烟囱建设有灰漏斗和 灰平台等。 6 安全防护“】 在烟囱施爆部分搭设木排加挂竹片、湿草袋，防 止个别飞石。在砖房附近的电线杆前堆砌沙袋，以 防冲击。爆破时要求有关部门临时疏散附近农民及 民工。 6 ．1 爆破地震波的控制 本次爆破在地表以上，一次起爆装药量控制在 最大装药量以内，倒塌范围较空旷，周围是软土农 田，因此，振动速度可以用下式计算 l Q R K s v ／K 3 式中秒质点振动速度； R 观测点到爆源的距离，m ； K 、a 与介质性质及距离等因素有关的系 数； ％与爆破体临空面有关系数。 本次爆破为内部装药，因为单个药量较小 1 0 0 ∥孔 ，距周边建筑物较远，很好地控制了爆破地震 波。为减少建筑物倒塌后对地面的冲击振动，在爆 破前，在预定的倒塌范围内，铺设松土堆，并开挖减 震沟。 6 ．2 爆破飞石控制 烟囱拆除爆破须使爆破破碎块全部抛出缺口， 应该采用减弱抛掷爆破。因此，装药量既不能太大， 以免形成爆破飞石；也不能过小，防止爆破碎块留在 缺口内影响倒塌方向。本次爆破对爆破缺口进行了 加强覆盖，爆破飞石控制在8 0m 以内。 7 爆破效果 1 倾倒情况起爆后，烟囱站立约2 ．58 左右， 然后开始倾倒。在倾至与地面约5 0 。一6 0 。时，烟囱 上部即1 ／3 1 ／2 处开始折断 摄影推测 。 2 倾倒方位与预倾倒中心偏1 4 0 ，基本一致。 3 爆破达到预期效果，没有任何飞石冲击房 屋、设备和牲畜，个别飞石达到5 1m ，爆破成功。 8 偏斜烟囱爆破拆除注意的问题 从砖烟囱拆除爆破的重力引起的倾覆力矩的原 理出发，偏斜与倾倒方向具有以下几种情况，将产生 不同效果 1 偏斜方向与倾倒方向相同，有利于拆 除爆破； 2 偏斜方向与倾倒方向相反，不利于拆除 爆破，会发生烟囱部分下座； 3 偏斜方向与倾倒方 向垂直或斜交，不利于定向倾倒，偏斜烟囱的倾倒方 向只有个偏转角。因此在设计中要注意实际倾倒 方向，以及周密设计倾倒中心偏离位置。 参考文献 [ 1 ]郗庆桃．有关烟囱爆破倾倒的几个问题[ J ] ．爆破， 1 9 8 6 ， 5 3 0 3 2 ． [ 2 ] 金骥良，顾毅成，史雅语．拆除爆破设计与施工[ M ] ． 北京中国铁道出版社，2 0 0 4 ．1 5 6 1 5 7 ． [ 3 ] 刘强，商振儒．烟囱定向爆破拆除的预处理方法[ J ] ． 爆破，2 0 0 1 ， 3 4 7 - 4 9 ． [ 4 ] 张志呈，王刚，杜云贵．爆破原理与设计[ M ] ．重庆重 庆大学出版社，1 9 9 2 ．1 1 8 1 1 4 ． [ 5 ] 冯叔瑜，吕毅，杨士昌．城市控制爆破[ M ] ．北京中国 铁道出版社，1 9 8 5 ．1 2 ． [ 6 ] 杨人光，史家育．建筑物爆破拆除[ M ] ．北京中国建 筑工业出版社，1 9 8 5 ．3 ． D e m o l i t i o no faL e a n i n gB r i c k s t r u c t u r a lC h i m n e yb yD i r e c t i o n a lB l a s t i n g W uJ i u r o n g ①，Z h a n gZ h i c h e n g o ，X i a o1 i n 西u n o ，W e nC h e n g r a n ①，Y a n gG u o h u o ①S a 】【岫B l 呲i I l g 啪r i n gC o ．，L t d ． S i c h u a nS a n t a i ，6 2 11 0 0 ②S o u t h w e s tU n ／v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y S i c h u a nM i a n y a n g ，6 2 1 0 1 0 [ A B S T R A C T ] W h e r e a st h ec h a r a c t e r0 fl e a n i n gb r i c k s t r u c t u r a lc h i m n e ya n dc o m p l i c a t e dc o n d i t i o ni nt h i sp a p e r 。aS e - r i e sdm e a t l x e m e n t w c r ci n t r o d u c e dt Om a k et h ec h i m n e yc o l l a p s et Ot h ec o r r e c td i r e c t i o n ，e g ，p r e - d e m o l i t i o n ，t h eo p t i r a i s e dd e s i g no fb l a s t i n gc u t ，a n dt h ee x a c t l ye x c a v a t e dd i r e c t i o n a lw i n d o w ，e t O ． [ K E YW O R D S ] d e m o l i t i o nb l a s t i n g ，l e a n i n gc h i m n e y ，d i r e c t i o n a lc o l l a p s e 万方数据