机立窑生产线定向拆除爆破.pdf

2 0 0 8 年8 月机立窑生产线定向拆除爆破吴久荣等 机立窑生产线定向拆除爆破。 吴久荣①张志呈⑦肖定军。杨昕皓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 ②西南科技大学环境与资源学院 四川绵阳，6 2 1 0 0 0 阳笥要] 论述了钢筋混凝土框架结构定向拆除爆破的方案，提出了设计中应注意的几个问题。确定了梁、柱、墙 的爆破参数以及倾倒过程中的安全距离和安全防护措施。 [ 关键词] 拆除爆破爆破参数防护措施 [ 分类号] T D 2 3 5 ．3 7 3 1 工程概况 按照成都市总体环境保护规划，彭州市某公司 机立窑生产线厂房需要一并拆除，并委托四川省三 台巨能爆破工程有限责任公司实行爆破拆除。 水泥厂厂区位于彭州市小鱼洞乡草坝村，厂区 周围为农田。距厂区2 0 0 ．0m 以外有3 级公路通过 村民住宅区。外部环境比较简单。被拆建筑物，东 侧距成品库约6 ．0m ，距变电所1 3 ．0m 。被拆物倾 倒垂直距变电所外墙不足3 ．0m ，南边为开阔地，距 围墙约3 4 ．0m ，墙外为农田，西侧距原料仓6 ．0m ， 北侧距收尘房管道3 ．7m 。东、西、北边6 ．0m 以内 的建 构 筑物需要保护，其平面位置如图l 所示。 草坝水泥厂机立窑位于生产厂区西南边，塔式 机立窑房高2 0 ．5m ，配套房高2 8 ．5m ，总长1 9 ．0 m ，侧面钢筋混凝土框架宽9 ．51 1 1 ，共7 层，如图2 。 下面五层的楼板为现浇钢筋混凝土厚2 0c m ，楼板 为“ ”字形大梁现浇，梁宽3 5e m ，厚9 0e m 或3 0 e m 8 0c m 、3 0e m 7 0c m ，每个“静”字中问用方格小梁 a 预拆除后的房屋结构 收稿日期2 0 0 8 - 0 4 ．1 5 图1 待拆建筑物平面图 现浇，一般梁断面为4 0e m 3 0e m 、3 0e m 2 0C l n 。 纵横的砖墙，砖厚度为2 4c n a ，用水泥砂浆砌筑，并 在两面用高标号的水泥砂浆抹面，整体性好，拆除面 积1 1 0 0m 2 。 2 爆破方案的确定 b 拆除倾倒正面图 c 拆除爆破切口形状 图2 机立窑生产线房屋结构 单位m 万方数据 2 2 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4 期 根据周围环境和建筑物的结构，爆破方案应考 虑以下因素。 理论和实践可知，当被拆除的建 构 筑物周围 某一个方向有较为宽广的空场时，任何类型的砖结 构和钢筋混凝土框架结构均可采用定向倾倒方案。 定向倾倒的水平距离建 构 筑物边缘的距离 不小于建筑物高度的2 ／3 3 ／4 。根据计算窑房爆 破坍塌水平距离2 1 ．0 2 4 ．0m 。因此窑房南面地 面开阔至围墙内侧约3 4 ．0m ，使窑房自北向南定向 倾倒是比较合适的。 3 爆破设计 爆破拆除的基本原理是采用爆破高差、时间差 造成建 构 筑物失稳，继而在重力作用下使之产生 倾覆力矩，当倾覆力矩大于失稳力矩时，建 构 筑 物必然会朝预定方向倒塌。 3 ．1 爆破方案设计注意的几个问题 I 切口高度。立窑框架结构坚固，在设计切 口高度时，应加大爆破高度和楼层破坏高度，其破坏 区高度应该满足框架倾倒触地冲量，可使框架断裂 或基本解体。 2 窑房是框架结构。每层楼板有“撑”字型大 梁连接整体坚固。在窑房倾倒之前应将二、三层楼 平行倾倒方向的梁柱之间的节点加以破坏，以保证 施爆后整个框架的解体。同样对一、二、三层楼的墙 体亦应提前进行爆破或破坏。 3 对非倾倒方向立柱底部形成铰链。为使倾 倒保持良好的一致性，避免非倾倒方向立柱在不同 部位参差拆断，造成意外，非倾倒方向在立柱底部应 形成铰链。爆破时应该碎而不散，混凝土只需疏松 即可。 4 无后坐的技术措施。被拆爆体北侧距离吸 尘房的吸尘管道3 ．7m ，必须保证吸尘管安全，将铰 支点设在距地面1 ．0m 以内，严格控制切口大小，起 爆时差和药量使铰支切口在其他大型构件触地前最 先闭合形成铰支，利用结构倾斜倒塌的水平牵拉力 加大倾覆力及作用时间，提高倾覆惯性[ 1 】，这样是 能够确保无后坐的。 5 前后立柱的合理延时时问。前后排之间的 起爆时间是很重要的，如果前排立柱之间起爆的延 期时问过长，受力不均的高层框架可能会扭转倾倒。 在设计时应减少前后立柱的延期时间。众多经验证 明以0 ．5 0 0 ．6 5B 为宜。 3 ．2 爆破切口的形状和高度 该次爆破切口的形状采用三角形。 立柱的爆破切口的高度用下式计算口】 H B t g o t 1 式中日_ 爆高，m ； 曰楼宽，即前后立柱的跨度，m ； O t _ 下部立柱切割倾角，即切口倾角，取 4 0 0o 根据实际条件计算得4 ．1m 。 按照总体方案中加大爆破切口的原则和施工条 件，采用设计爆高日≥8m 。在一、二、三层依次降低 爆炸高度，即倾倒方向一层立柱爆高2 ．4m ，二层楼 立柱爆高2 ．0m ，三层楼立柱爆高1 ．2n l ，见图2 c 。 立柱形成铰链部位的最小爆高】 h 1 1 ．5 S 2 式中 立柱形成铰链部位的最小高度； 曰立柱截面边长，1 1 1 。 因此h 1X 0 ．7 0 ．7m ，实际取h O ．6 m 。 3 ．3 预拆除 本次爆破预拆除包括一、二、三层的墙体以及机 立窑，机立窑的承重立柱，机立窑生产线其他附属设 备，平行倾倒方向的横梁节点以及楼梯问。 3 ．4 爆破参数及装药量计算 炮孔直径 d 炮孔直径主要由施工条件决定。 本次爆破采用Y T P - 2 4 气腿式凿岩机，气腿型号F T 一 1 4 0 ，采用标准0 3 8m l n 的活钎头，钻孔直径3 8 4 2 n 3 ．1 1 l O ．最小抵抗线 肜 当爆破对象是矩形或正方形 梁、柱、墙等结构物时，它们的宽度或厚度B 的几何 尺寸很小时，最小抵抗线取梁、柱爆破断面中最小边 长或墙厚的一半，即形 如。 二 炮孔深度 工 炮孔深度取决于爆破体的几何 尺寸、轮廓形状、钻眼的难易程度和装药的分布情 况。 1 梁、柱和有两个自由面的墙。孔深应该使 装药中心到邻近各自由面的距离大致相同。正方形 钢筋混凝土立柱的炮孔深度取边长的O ．5 8 倍即L O ．5 8 B 。梁的炮孔深度梁为矩形，一般采用垂直 炮孔，当底部有临空面时孑L 深工 0 ．6 I t ，H 为临空面 以上粱的全高。 2 2 4c m 的墙体炮孔深度取1 5 c m 。 炮孔间距 a 炮孔问距包括梁、柱之间的间 距，墙的炮孔间距。 1 梁、柱的炮孔间距在四面临空的钢筋混凝 土承重立柱和梁的爆破中，炮孔的邻近系数m ，即 a ／W 的比值不宜过大，一般取r n 1 ．2 0 1 。2 5 。本 次爆破取m 1 ．2 0 。炮孔间距见表l 。 2 墙的炮孔间距墙体控制爆破一般采用水 平钻孔，炮孔间距一般取决于墙体厚度或抵抗线大 小及砖墙强度，而炮孔邻近系数取m 1 ．8 - 2 ．0 ，即 万方数据 2 0 0 8 年8 月 机立窑生产线定向拆除爆破吴久荣等 2 3 口 1 ．8 2 ．0 形，计算结果见表1 。 炮孔排距 b 炮孔排距包括一排炮孔，也有两 排及两排以上的炮孔。 1 梁、柱一般都是一排炮孔爆破。当物体很 大，爆破环境又不允许物体碎石飞散需进行两排或 两排以上爆破，通常取b 1 ．1 1 ．3 矾当各列 同时起爆时，b 0 ．5 1 ．O 形。 2 墙体爆破，一般取b D 。 长期的实践和科学试验证明，在相同的条件时， 爆落下来的介质体积总是与爆破的装药量成正比 的。这种装药量的大小与爆落的介质体积成正比的 变化关系式表示如下H 】 口 K V 3 式中Q 药包质量，g 或k g ； 昏- 单位用药量系数，g ／c m 3 或k g ／m 3 ； 弘_ 爆破体积，c m 3 或m 3 。 其中梁、柱、墙的单孔装药量按体积原理计算结 果见表l 。本次爆破共钻孔6 7 0 个，炸药用量共计 2 7 ．3 8k g 。 4 炮孔布置 炮孔布置是拆除爆破最重要的问题，它的效果 表现为拆除爆破质量。炮孔布置的原则是采用微分 原则和等能量原理进行布孔，使炸药尽可能均匀布 置于立柱和墙内，达到较好的爆破效果。 炮孔方向尽量与临空面平行，且临空面要尽可 能朝向场地比较空旷或环境简单的一侧，无临空面 时，一定要设法创造一个临空面。 立柱的炮孔布置是采用单排布孔的方法，梁与 柱的节点处布置是采用垂直炮孔每个节点布置3 个 炮孔。墙体下部布置3 排炮孔，采用梅花形或三角 形布置，两侧布置单排炮孔，墙角布置水平或垂直炮 孔，一般是3 个炮孑L 。 5 爆破网路设计 本次爆破采用电雷管单一的起爆技术。爆破各 楼层的梁柱节点的网路是各层的炮孔串联，然后与 其它楼层并联，如图3 所示。定向倒塌的立柱采用 微差爆破，前排立柱采用3 段毫秒延期电雷管，后排 立柱采用1 3 段毫秒延期电雷管，相差6 0 0m s 。后楼 层大梁节点也采用1 3 段毫秒延期雷管。 图3 爆破网路 6 爆破安全估计 6 ．1 楼房塌落范围估计 6 ．1 ．1 倾倒长度工。的计算 根据公式 1 工m 日一h l B 壶一1 4 式中 。第一切口的前沿高度，m ； B 房子的宽度，m ； 日房子的高度，m ； 理爆破切口角度，o 。 代人数据得L 。- - 3 3 ．5 - 4 9 ．5 0 ．5 5 * 3 4 ．7 m 房子高度2 8 ．5m ，烟囱高度5m 或L 。 2 8 ．5 - 4 9 ．5 0 ．5 5 2 9 ．7 m 6 ．1 ．2 后冲的估计 根据公式 厶 一寺 t 5 一般情况下取毛 。 x 4 2 m 。 万方数据 2 4 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4 期 6 ．1 ．3 前冲的估计 根据公式 ￡a 日一互 t B 壶一1 一弘t 6 工q 3 3 ．5 8 ．2 9 ．5 O ．5 5 一虿1 4 2 9m 6 ．1 ．4 侧冲估计【5 1 横梁向外拆断引起的侧冲由式 7 计算 工一 札 7 式中L 梁的单跨长度，m 。 本待拆体的单跨度长度为8 ．1m ，代入式 7 得 最大侧冲4 ．0 5m 。 砖墙引起的侧冲按式 8 计算 L 一 璧 8 式中K 松散系数； 口爆堆侧冲坡角，o ； 艿侧墙宽度，m ； B 房子宽度，m 。 砖墙引起的侧冲，其爆堆侧冲坡角与装药量和 爆破参数有关，一般为1 5 。一2 5 。。本次设计取爆堆 侧冲坡角为2 0 。，松散系数取1 ．3 。代人式 8 得 工。。．1 ．3x 0 ．2 4x 9 ．5 2 ．8 5 4 mL m 2 ～雌u 1 厶m 6 ．2 爆破振动的估计 建筑物拆除爆破所引起的地震效应，由于药包 分散，多面临空，其地震效应与埋地集中药包所产生 的能量，除破坏构件之外，很大一部分被爆生气体带 走，故利用萨道夫公式时，应引起注意。 3 ／万 t ， K 警 4 9 式中秒地面质点振动速度，e r a ／s ； p ～次爆破最大药量；k g ； 卜与传播介质有关的系数； a 衰减系数。 在估计时，取口 1 0 ．8 8k g ，K 1 5 0 ，a 1 ．5 ，距 爆心最近的建筑物是倾倒相反方向的收尘房风管。 计算后得到移 2 0 c m ／s 。从估计来看，1 0 ．8 8 k g 药量 对附近收尘房风管是有影响的，因此，在施工时必须 降低一次爆破的药量，故采用微差爆破。 6 ．3 爆破飞石 爆破飞石是指爆破时被爆物体中的个别碎块脱 离主爆堆而飞散较远的碎块。爆破飞石由于飞行方 向无法预测，飞行距离难以计算，往往会对爆区的人 员和建筑物造成威胁。因此拆除爆破中，对于爆破 飞石可能产生的危害应引起充分的重视。 个别飞石的飞散距离是划定爆破安全警戒范围 的主要依据，对于楼房拆除爆破在无覆盖物条件下 爆破飞石水平距离与单位用药量之间的关系用式 1 0 和式 1 1 进行估计∞3 n } ． ％ 2 0 鲁 2 1 0 W ， S 一 ％2 ／g 1 1 式中口。飞石初速度，m ／s ； 形- 一最小抵抗线长度，m ； S 。。飞石最远距离，m 。 经计算得出，本次爆破飞石最远距离为1 2 0m 。 6 ．4 空气冲击波 炸药爆破引起的空气冲击波在一定范围内可以 使人员伤亡，建筑物被破坏。空气冲击波造成的破 坏主要是超压与冲量作用的结果。建筑物或构筑物 在拆除爆破时，由于严格控制了药量一般只相当于 “减弱的松动爆破”，因而正确的设计，是不应当出 现冲击波危害。即使是对钢筋混凝土等框架结构的 破碎性爆破，冲击波也可以通过飞石的防护措施得 到减弱或消除。因此，由于施工采取了防护飞石措 施后，一般情况下可以不专门对冲击波进行防护。 6 ．5 爆破噪声和烟尘 爆破噪声是爆破产生空气冲击波的继续，是冲 击波不断衰减的结果。当冲击波衰减为声波即为爆 破噪声。众多的测试表明，与瞬发爆破相比，其他条 件相同的延迟爆破，其噪声降低约1 ／3 左右，而毫秒 微差爆破噪声降低1 ／2 左右，故不会对人体有影响。 本次爆破采用微差爆破和胶带覆盖立柱，对降低噪 声是有效果的。 爆破烟尘既有炸药反应的生成物即炮烟，又有 建筑物倒塌或振动而飞扬的尘土。拆除爆破在地表 以上进行时，爆破烟尘中的有毒气体一般不会构成 危害，主要危害是污染环境。其次是造成视线不清， 甚至导致交通事故。在施爆前，应通知周围居民临 时关闭门窗，并根据风向安排居民的撤离方位。 6 ．6 杂电干扰及早爆的预防 由于本次爆破采用电雷管，故对外来电的预防 非常重要。在装药和起爆阶段，应采用相应的监测 仪器，连续或间接地监测雷电、静电、杂散电和感应 电的影响，以确保安全。 7 安全防护及其爆破效果 本次爆破对飞石的控制和防护采取以下措施 1 合理确定爆破参数，慎重选择炮位，避免选 择在裂隙孔、洞、砖缝等薄弱面处。 2 提高炮孔堵塞质量，保证充填长度，选择密 下转第2 7 页 万方数据 2 0 0 8 年8 月一种新型雷管脚线自动打把机詹家杰等 2 7 东机械化工有限公司经过近一年时间的运行，使用 效果良好。 1 采用本设备扎把出的雷管脚线，清除了背 股现象，解把更方便，显著提高了产品质量。 2 原机械式打把机生产效率为每发2 ．2s ，本 设备为每4 ．0S 打2 发，平均为2 ．0S 打1 发，生产 效率有所提高。 3 设备操作简单，维护方便，故障率低，且出 现故障排除容易，使操作人员的劳动强度明显降低， 在不影响产量的前提条件下，操作员工的工作时间 减少了lh 。 4 一名操作员工可同时看管4 台自动打把 机，减少了操作人员。 参考文献 [ 1 ] 刘自铴，蒋荣光．工业火工品[ M ] ．北京兵器工业出 版社，2 0 0 3 ．8 ． [ 2 ] 成大先．机械设计手册 第2 卷，第4 版 [ M ] ．北京 化学工业出版社，2 0 0 2 ．1 ． C 3 ] 廖常初．大中型P L C 应用教程[ M ] ．北京机械工业出 版社，2 0 0 5 ． D e v e l o p m e n to faN e w t y p eA u t o m a t i cF l e x i b l eS t r a p p i n gM a c h i n ef o rD e t o n a t o rW i r e Z h a nJ i a j i e ①，Z h uG u o p i n g d ，G u oD e x i o ，Y uW a n g y a n g ① ①H u b e iR e s e a r c h D e s i g n i n gI n s t i t u t eo fM e c h a n i c a l ＆E l e c t r o n i cE n g i n e e r i n g H u l m iW u h a n ，4 3 0 0 7 0 ②H u b e iW e i d o n gM a c h i n e m y ＆C h e m i s t r yC o ．，L t d ． H u b e i i 咄，4 4 1 0 2 1 [ A B S T R A C T ] An e w - t y p ea u t o m a t i cf l e x i b l es t r a p p i n gm a c h i i l ef o rd e t o n a t o rw i r ec o m p o s e do f 鲫鹏a c t u a t e s ，p n e u m a t i c a n dt h ep r e c i s i o nm a c h i n e r yt r a n s m i s s i o n 哪i n t r o d u c e d ．T h i sm a c h i n ea d o p t e dt h eg l y p h 。Z ”t ob i n da n dC K Uc o m p l e t e2 0 d i f f e r e n tm o t i o n sa u t o m a t i c a l l ya n dp r o d u c e2p r o d u c t sc o n l J n u o u 8 l yb yP L Cc o n t r o l l i n gw i t h i n4s e c o n dt i m e ．I ts h o w e da d - v a n c e d ，c h a 朋c 矧s t i ∞，w h i c hW a Sh ig I d ye f f e c t i v e ，a u t o m a t i c ，a n dr e l i a b l ea n dw o u l db et h er e n e w a lp r o d u c to ft h et r a d i - t l o n a lm e c h a n i c a lt y p e ． [ K E YW O R D S ] d e t o n a t o rw i r e ，f l e x i b l es t r a p p i r I gm a c h i n e ，P L C 上接第2 4 页 个，炸药量为7 ．8 5k g 。爆破整窑生产线按设计要求 度大的材料作炮泥。 定向倾倒，爆堆集中在中部偏西。北侧吸尘房抽尘 3 为了减少爆破飞石的危害，在施爆过程中， 管道完好无损，东侧高压变电所围墙安全无损，爆破 对一、二、三层楼爆破部位的立柱进行多层近体防 取得了良好的效果。 护。第一层用废旧运输胶皮带，第二层用棕垫，第三 参考文献 层再用竹编篱笆和铁丝捆绑。[ 1 ] 郑德明，许振山，单翔．复杂环境下大型工业厂房拆除 为避免爆破振动和建筑物塌落触地所诱发的振 爆破[ J ] - 工程爆破，1 9 9 9 ， 4 3 6 - 3 9 ． 动危害，本次爆破采用等于或大于半秒差分段延期 [ 2 ] 蒋锐．岩体爆破文集 第2 集 [ M ] 北京冶金工业出 雷管来控制单段齐发药量和塌落触地所诱发的振动J i 反社, 1 9 8 5 1 7 2 _ 1 8 4 影响。爆破振动控制在国家爆破安全规程规定[ 3 ] 篓亭导，王型j 杜云贵爆破原理与设计[ M ] 重庆重 范胃内． 庆大学出版社, 1 9 9 2 1 1 8 。1 1 4 ”⋯苫孚分散多炮孔爆破作业，爆破冲击波不会对 阻3 雪惹袭是耋’杨土邑城市控制爆破‘M L 中国铁道 5 0 m 以外人或物产生影响。 C 5 ] 不同结构类型建筑物的爆堆分析及估算方法[ J ] ．爆 爆破是2 0 0 7 年1 2 月1 3 日实施，总炮孔6 7 0 破。2 0 0 3 ， 2 1 4 ． 个，药量2 7 ．3 8k g ，其中预拆除炮孔6 1 0 个，炸药量 [ 6 ] 杨人光，史家育．建筑物爆破拆除[ M ] ．北京中国建 为1 9 ．5 3k g 。立窑生产线房屋框架拆除爆破炮孔6 0 筑工业出版社，1 9 8 5 ． D e m o l i t i o no ft h eM e c h a n i z e dS h a f tK i l nb 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 乩m gZ h l e h e n g 。，X i n oD i 蛹u n o ，Y a n gX i n h a o a ①S h a n mB l a s t i n gZ n 咖e r i n sC o m p a n y S i e h u a nS a n t i a ，6 2 1 1 0 0 S o u t h w e s tU n i 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 0 0 [ A B s T R A c T ]Ad e m o l i t i o np r o j e c t0 far e i n f o r c e dc o n c r e t eb u i l d i n gb yd i r e c t i o n a lb l a s t i n gw 聃d i s c u s s e d ．S o m ep r o b - l e 脚w e r es u p p o s e dt ob e y e ne n o u g ha t t e n t i o ni nd e s i g n ．T h eb l ∞t i n gp m m n e t e mo fb e a m ，c o l u m na n dw a l l ，t h em i n i m u ms a f e t 、／d i s t a n c ea n ds a f ep r o t e c t i o nm e a s u r e si nt h ec o 岫eo ft h ed i r e e 6 彻a lb l a s t i n gw e l ℃p r e s e n t e d ． 【K E YW O R D S ] d i r e c t i o n a lb l a s t i n g ，b l a s t i n gp a r a n 圯t e m ，p r o t e c t i o nm e s B u r e s 万方数据