46m砖烟囱设计后坐爆破拆除
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第 2 6卷第 1 期 2 0 0 9年 3月 爆破 BLAS TI NG V0 1 2 6 N o 1 Ma r 2 O 0 9 文章编号:1 0 0 1 4 8 7 X(2 0 0 9)0 1 0 0 8 1 0 3 4 6 m 砖烟 囱设计后坐爆破拆除 满 建新 ,余德 运 (1 江苏交通工程咨询监理有限公司,南京 2 1 0 0 0 4;2 滁州爆破公司,滁州 2 3 9 0 1 1)摘要:在倾倒空间不足和工期较 紧的条件下,通过控制爆破切 口的长度设计使烟囱倾倒过程中产生后 坐,从而缩减烟囱的定向倒塌长度,成功地对 4 6 m高砖结构烟囱进行定向倒塌爆破拆除。对类似工程有一 定的参考价值。关键词:爆破拆 除;设计后 坐;定向倒塌 中图分 类号:T U 7 4 6 5 文献标识码:A De mo l i t i o n o f 4 6 m Br i c k e d S mo k e S t a c k t h r o u g h P l a n n ed Re c o i l Bl a s t i n g MA N J i a n-x i n ,Y U De-y u n (1 T h e L t d o f J i a n g s h u T r a ff i c E n g i n e e r i n g C o n s u l t a n d S u r v e i l l anc e,N a n j i n g 2 1 0 0 0 4,C h i n a;2 C h u z h o u B l a s t i n g C o,C h u z h o u 2 3 9 0 1 1,C h i n a)Abs t r a c t:A b ri c k s t r u c t u r e d s mo k e s t a c k w i t h a h e i g h t o f 4 6 me t e w a s s u c c e s s f u l l y d e mo li s h e d t h r o u g h c o n t r o l l i n g t h e l e n g t h o f b l a s t i n g c u t i n o r d e r t o r e coi li n g a n d r e d u c e s t h e d i r e c ti o n a l c o l l a p s e l e n g t h u n d e r l i mi t e d c o l-l a p s e s p a c e a n d s h o r t p r o j e c t t i m e e n v i r o n m e n t s T h e s e w e r e u s e f u l f o r b l a s t i n g d e m o l i t i o n d e s i g n o f s i mi l a r p r o j e c t Ke y wo r ds:b l ast i n g d e mo li t i o n;p l an n e d r e c o i l;d i rec ti o n al c o l l a p s e 引 言 在爆破切口 形状和高度确定的情况下,烟囱倒塌 过程中产生后坐,主要取决于爆破切 口的长度及烟囱 材料强度。利用烟囱倾倒时对预留承载面的压力 使承载部分结构受压破坏而产生后坐,促使烟囱加速 折断,能有效地缩减烟囱的定向倒塌长度。通过控制 爆破切 口长度而使烟囱倾倒过程 中产生后坐,成功地 爆破拆除了一座高为 4 6 m 的砖结构烟囱。1工程概况 1 1 环境 概况 拆除烟 囱位于来安长年医药玻璃制品有限公司 院内。烟囱周围环境复杂,其东侧 7 7 m是公司 2 层厂房;南侧 6 1 m是公司 3层厂房;西侧 1 3 4 m 收稿 日期:2 0 0 81 1 0 1 作者简介:满建新(1 9 7 2一),男;南京:江苏交通工程咨询监理有限 公司工程师 围墙外有民房;北侧厂房距离烟 囱4 0 7 m。其 周围 环境如图 1 所示。1 2烟 囱结构概 况 烟囱全高4 6 0 m,系砖结构,底部筒体为水泥 砂浆砖砌体,自 外向内分别为承重砖壁、隔热层和耐 火 内衬,厚度分别为 5 0 c m、8 c m和 2 4 c m。烟 囱地 坪处外直径为 3 7 m,烟道顶 0 3 m处外直径为 3 4 m,烟道顶部离地坪高度为 0 8 m。2 拆除方案选择 烟囱周围环境复杂,只有北侧倒塌空间最大,但 仅 4 0 7 m。烟囱定向倾倒需要的长度大于其高度 的 1 O 一1 2倍的倒塌空间,显然北侧空间不能满 足。又因施工期限较紧,只有 3 d,提高爆破切口高 度需要搭置脚手架,在时间上不允许。经研究决定 采用烟囱倾倒时设计产生后坐来减小倒塌长度。为 避开烟道 门的影 响,爆 破切 口底边 位于烟道 顶 0 3 m处,即离地坪高度为 1 1 m处,利用控制爆破切 口 爆破 2 0 0 9年 3月 图1 爆破区域环境平面图(单位:m)长度实现倾倒过程中发生后坐,切口区分2 段起爆,第 1 段起爆创造倾倒所需切 口长度,第 2段起爆创 造后坐所需切 口长度。为确保倒塌方 向和降低装药 量,对烟囱内衬进行预处理。爆破切 口底边设计在烟道顶 0 3 m处,即离地 坪高度为 1 1 m处,切 口处外半径 R=1 7 m,壁厚 b=0 5 m,拟拆除砖结构烟囱高 4 6 0 m,砖的密度 P=l 9 0 0 k g m ,切 口上部重量约为 3 0 1 8 7 9 k g,砖 的抗压强度为 o r =2 x 1 0。P a,把相关参数代人式(3)中计算可得:7 2 m。砖结构烟囱定向倾倒爆破拆除切口长度取切口 处周长 的 6 2-6 4 时爆破效果较好,倾倒过程中 不会产生后坐 J。根据 以上结论,爆破切 口第 1段起爆 为实现烟 囱的定向倾倒,切口长度取切 口处周长的6 3,即 L =3 4 x 叮 r x 6 3 =6 7 m;爆破切 口第 2段起爆为 实现烟囱在倾倒过程中产生后坐,切 口总长度 L =8 0 m(含 厶)。4 其他爆破设计 爆破切 口中央的最大高度取值不小于壁厚的 1 5-一 3 倍,实取最大高度:h=1 8 m;炮孔直径 d=4 2 m m;炮孔深度 z=3 8 e m;炮孔间距 17,=5 0 e ra;炮孑 L 排距 b=5 0 c m;炸药单耗 1=1 2 0 0 g m ;单孔 装药量 q:=1 5 0 g。3 后坐分析及爆破切 口长度选择 5 起爆网路设计 在爆破切口形状和高度确定的情况下,烟囱倒 塌过程 中产生后坐主要取决于爆破切 口的长度及烟 囱材料强度。烟 囱在倾倒 时产生后坐,是 因为对预 留承载面的压力使承载部位结构受压破坏,承载部 位对上部结构丧失支撑能力。切口长度与结构强度 的关系为:切 口长度越大,则预 留承载面越小,结构 强度也越小。当预留承载部位的所受压力大于其极 限承载能力,其承受不了上部结构的重力而破坏,此 时上部结构整体下坐,其间上部结构已发生倾斜,上 部结构将由内向外挤压承载部位,最后导致后坐产 生。预留承载部位的压力大于其极限承载能力,即:FA c (1)一n 式中,A=(2 R bb )J U U 爆破切口长度:爆破切 口分 2次起爆,采用孔内微差起爆 网路。第 1 次起爆切口长度 L =6 7 m,炮孔内装 h i S 2段 非 电导爆管雷管。根据实践经验和相关资料可知,烟囱从静止运动至倾斜约 8 O。时,其倾倒方向基本 确定,所需时间为 l 1 5 2 1 5 m s L 6 J。故第 2次起爆 切 口区炮孔 内装 MS 5段非 电导爆管雷管。爆破切 口区域 内孑 L 内雷管分布如图 2所示。图2 爆破切口炮孔布置及区域孔内雷管布置图(单位:m)=2 霄 (1 一 )(2 6 爆 破 振 动 校 核 式中,为预留承载部位支撑力,可近似认为等于 G(即 上部结构重量),N;A为预留部位承载面积,m 2;o rC 为结构抗压强度,P a;0 为预留承载部位的圆心角,。;R 为切口处烟囱外半径,m;b为烟囱的壁厚,m。由式(1)、式(2)得:2 一 丁 _ 11 0 西 (3)I 仃r I 二 一 D J 砖结构烟囱倒塌后触地解体,触地冲击振动可 以不考虑。本次爆破主要考虑爆破震动对西侧 1 3 4 m 围墙外的民房的影响。拆除爆破产生的地 面质点峰值振动速度按公式(4)计算。V=触(Q 力 R)。(4)式中,为烟囱爆破引起居民楼基础质点振动的速 第 2 6卷第 1期 满建新等4 6 m砖烟囱设计后坐爆破拆除 8 3 度,e m s;Q为本 烟囱爆破 中一段起爆 的最大药量,k g,(本次爆破 中,MS 2段一次齐爆 孔数 最多,为 4 2 个,最大药量 Q=4 2 x 1 5 0 g=6 3 k g);R为民房离 烟囱的距离,R=1 3 4 m;触、0分别为爆震波传播 介质影响系数和震波传播衰减指数,胁 3 2 1,n=1 8,则 V=0 9 c m s。该值远小于 爆 破安全规程 规 定 的一般砖 房 建筑物爆破振动安全临界值 2 e m s,所 以本次爆破 震动效应不至影响围墙外民房的安全。7 安全措 施 本次爆破中除 了主要考虑爆破飞散物造成的危 害外,还应该对烟囱倒地后产生 的飞石和碎块采取 必要的防护措施。从上述安全验算可知,爆破振动 产生的影响不大,主要是 防止爆破飞石及触地产生 的二次飞石。具体安全防护措施有:1)对爆 区炮 眼全 部覆 盖遮 挡,先用 草袋 覆 盖 后,再挂上 1 层竹笆,然后用 2层竹笆之 间夹 1层草 袋再覆盖 1层,以阻减飞石 的飞 出速度和距离;2)对烟 囱倒塌方 向的病房 门窗用竹笆挡起来,防止爆破飞散物对其破坏;3)严格控制 炸药量,采 用毫秒微 差爆破 技术,减小一次齐爆药量;4)在减少施工工作量且确保倾倒方向精确性 的前提下,在爆破切 口边线上装药孔外侧再加预裂 孔,如 图 2所示;5)为确保烟囱倾倒方向的精 准性,爆 前剪断贯 穿到顶部连接避雷针的钢筋;6)适 当增大爆破安全警戒范 围:倾倒前 方 1 0 0 m,侧后方各 5 0 n l。8 爆破效果与体会 第 1 段起爆后烟囱按设计方向倾倒,第 2段起 爆后,可以看到烟 囱发生明显后坐,然后烟 囱分段折 断,后坐约 2 0 m,倒塌前方长度约为3 2 0 m,爆破 效果及坍塌质量 良好,烟囱整体全部散落,振动轻 微,周围建筑物安然无恙,爆 破飞石控制在 2 0 m 以 内,总体效果达到了设计 目的。可见,对于倒塌方向空间长度离要求最小倒塌 空间长度相差不大 的情况下,通过对爆破切 口长度 的控制,设计烟囱倾倒过程中产生后坐,可以有效地 减小烟囱倒塌 的长度。参考文献 1 能楚明 砖结构烟 囱定向爆破后坐问题的理论分析 J 煤矿爆破,2 0 0 3,6 1(2):1 I-1 4 2 王斌,梁开水,张建华 高耸建筑物定 向爆破中切 口 长度安全范围的研究 J 中国安全科学学报,2 0 0 4,1 4(5):1 4 1 7 3 郭进,王幸荣,王晓光 复杂环境下砖烟囱爆破拆除 J 爆破,2 0 0 7,2 4(4):6 0 6 2 4 吴亚东,马建军,蔡路军 砖瓦厂废物弃烟囱控制爆破 拆除 J 爆破,2 0 0 7,2 4(4):5 8-6 0 5 刘昌邦,周杰,于伦 筒身有裂缝 的砖烟囱定 向爆 破拆除 J 爆破,2 0 0 7,2 4(3):7 4-7 6 6 陈仲超,武贤,金瑾 利用烟囱下坐减少倒塌长度 的爆破实例 J 工程爆破,2 0 0 7,3(1):4 6 48 7 王玉杰 拆除工 程与一般 土岩工程爆破 安全技术 M 北京:冶金工业出版社,2 0 0 5 (上接 第 6 4页)爆破缺口形成到整体原地坍塌的全过程,而且连结 构失稳、解体、碰撞、断裂等现象均可考虑在 内。采 用数值模拟的方法对爆破拆除进行辅助设计,可 以 减少爆破拆除风险、增加设计的可靠性和解决现有 设计方法的不足,这对爆破拆除技术的发展具有积 极意义。剪力墙结构原地坍塌是一个极其复杂的过程,目 前,计算机还不能进行精确地模拟。对于钢筋混 凝土材料在破坏后的特性,计算机也只能作出十分 粗略的估算,这些都需要做进一步的研究。参考文献 1 贾金河 框架结构建筑物倒塌过程计算机模拟 D 北 京:北京科技大学,2 0 0 0 2 王斌,梁开水,张建华 高耸建筑物爆破切 口参数的 数值优化 J 爆破,2 0 0 4,2 1(2):1 2-1 6 3 顾祥林,孙 飞飞 混凝土结构的计算机仿真 M 上 海:同济大学出版社,2 0 0 2 4 周文峰,黄宗明,白绍 良 约束混凝土几种有代表性应 力 应变模型及其 比较 J 重庆建筑大学学报,2 0 0 3,2 5(4):1 2 1 1 2 7 5 席晓云,曹新明,郭献忠 约束混凝土在梁 中的应用探 讨 J 贵州工业大学学报,2 0 0 3,3 2(1):9 0-9 2 6 腾智明 钢筋混凝土基本构件 M 北京:清华大学出 版社,1 9 8 7 7 郑德明,余德运,曹跃,等 合肥 1 7层高楼原地坍塌 拆除爆破 J 爆破,2 0 0 6,2 3(1):4 8-5 1 8 余德运,郑德明,赵翔,等 合肥 1 7层高楼爆破网路 设计及可靠性分析 J 爆破,2 0 0 6,2 3(1):5 2-5 4
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