摘 要: 结合2个特殊地形条件下的烟囱拆除爆破工程实例,进行了爆破地震效应监测与分析。重点分析了陡壁台阶和山坡地形对烟囱拆除爆破地震效应的影响情况,得出了位于2种特殊地形情况下烟囱拆除爆破地震效应的一般结论。通过对实测振动信号和数据分析比较,发现烟囱拆除爆破地震效应不仅与爆破方案、爆源距离有关,还与烟囱倾倒方向上的场地条件和地震波传播路径上的地形条件等因素有关,并且烟囱触地振动强度不一定比爆破时振动强度大。
关键词: 特殊地形; 烟囱; 爆破拆除; 冲击振动
1 前 言
目前,随着工程爆破在城镇建设中的广泛应用,人们对爆破地震效应研究也在不断深化。而对于烟囱拆除爆破地震效应,虽然得到了人们的重视,但由于其爆破装药量少,装药部位较分散,震动强度较小,对其引起的地震效应的研究还远不如其他工程爆破地震效应深入[1-2]。如今这类高耸建筑物的拆除爆破大多位于人口稠密的城镇区,距离周围建(构)筑物及设施比较近,并且地形地质条件复杂建(构)筑物的抗震性能差异较大。因此在高耸建筑物拆除爆破时,需要对炸药爆炸引起的地面介质振动和爆破对象触地时对地面的冲击振动效应进行分析和研究,以保证爆破施工和周围建筑设施的安全。结合2个较特殊地形条件下的烟囱拆除爆破工程实例,对其爆破地震效应进行了分析。
2 工程实例
2. 1 实例1
2. 1. 1 工程概况
绵阳市三台县城南一砖质烟囱需要爆破拆除烟囱高48 m,底部外周长14. 46 m,壁厚75 cm。烟囱附近有一排土石和砖石结构民房,其中距离烟囱
28 m处的一座民房,其地基处在3. 2 m高的陡壁土石砌体上。因为基础的地形条件不好,民房的抗震性能较差。为了避免不必要的民事纠纷,并分析上述地形条件下的建筑物地震效应特性,进行了爆破地震测试。烟囱周围环境和测点布置。
2. 1. 2 爆破方案和设计参数
根据场地条件,采用定向倾倒的烟囱拆除爆破方案。
设计的爆破缺口高1. 75 m,布置5排共73个炮孔,孔深50 cm,孔距55 cm,排距45 cm,单孔药量110~145 g;总药量10. 3 kg。
2. 1. 3 爆破振动测试
1)测试系统
新修订的《爆破安全规程》(GB6722—2003)将爆破质点振动速度作为对建(构)筑物爆破振动安全的主要判据,因此采用质点振动速度测试系统[3],并且所测振速均为垂直方向。
2)测点布置
在烟囱附近的民房处的地基上共布置9个测点,传感器安装在建筑物附近的水泥地面或硬地基上。
2. 2 实例2
2. 2. 1 工程概况
绵阳市三台县水观音公墓内砖质烟囱,高4m,底部外周长11. 4 m,外壁厚62 cm,内衬12 cm,内衬和外壁间隔7 cm,烟囱位于坡度为20°的半山坡上,斜坡下方8m处是火化场,斜坡上方是上山便道和墓地。采用定向爆破方案,设计倾倒方向为北西45°,即斜坡上方墓地一侧,为了分析山坡地形对
烟囱拆除爆破地震的影响情况,在烟囱倒塌方向的附近进行了爆破地震测试。烟囱周边环境和测点布置。
2. 2. 2 爆破设计参数
爆破缺口形状为梯形,高1. 8m,下底长7. 4m,上底长5. 4m,支承体长4m。底排孔至地面0. 4 m。孔深42 cm,孔距40 cm,排距45 cm;药量:平均7g/孔,靠近支承体部分药量较小,有4个孔为5g/孔,倾倒中心线附近有6个孔为100 g/孔;共66个孔(试爆4个孔,主爆62个孔)。总药量4. 9 kg。
2. 2. 3 测点布置
测试系统同实例1。由于烟囱往上坡方向倒塌,沿烟囱倾倒一侧的上山便道共布置6个测点.
3 测试结果分析
烟囱拆除爆破地震波形中包含2个振动波形,第一个波形是切口处炸药爆炸时的振动信号,第二个是烟囱触地时冲击地面的振动信号。
1)一般情况下,烟囱拆除爆破时烟囱触地的振动强度大于缺口爆破时的地震强度[4-5]。从上述地震测试结果表明,此次2个实例的烟囱着地冲击振动峰值都小于炸药爆炸时的振动峰值。说明烟囱触地时冲击地面的振动不仅与爆破方案、爆源距离、烟囱拆除后的解体尺寸有关,还与烟囱倾倒方向上的场地情况和地震波传播路径上的地形条件等因素有关,以致烟囱触地振动强度可能比爆破时振动强度小。
2)实例1中的5号、6号测点位于陡壁地基上的房屋处,爆破振动强度较大,最大为1. 69 cm/s,是由于该测点距离爆源较近(28 m),并且测点位于
陡壁土石砌体基础上,产生了一定的高程放大效应。另外,距爆源43m的7号测点振速为0. 97 cm/s,而距爆源41 m的9号测点的质点振动速度仅有0. 48cm/s,约为7号测点振速的一半,作者认为测点旁边的水井起到了减震沟的作用。
3)实例1的测点位于烟囱倾倒的反方向,实例2的测点位于烟囱倾倒方向一侧,但实例1的冲击振动速度(0. 036~0. 218 cm/s)比实例2冲击振动
速度(0. 031~0. 055 cm/s)大,表明当烟囱位于山坡地形,倒塌地面硬度相近时,烟囱向山坡上方倒塌的触地振动要比平地上烟囱倒塌的触地振动小。实例2中,冲击振动速度小的缘故,是烟囱向山坡上方倾倒,降低了倒塌的高度(由几何原理知,约降低15. 4m),顶部落地时间与平整地面情况相比减少了约0.58 s,烟囱着地速度也随之降低,冲击地面时的能量也相应减小。
4)实例2中同样距离烟囱倾倒方向23m处,烟囱顶部冲击振速为0. 044 cm/s(5号测点处),大于底部冲击振速0. 033 cm/s(1号测点处),表明烟囱塌落倒地时,其顶部的冲击能量较大,但由于受斜坡地形的影响,其冲击力应小于平整地面情况下烟囱倒地的冲击力。
4 结 语
1)烟囱拆除爆破时,烟囱触地时冲击地面的振动不仅与爆破方案、爆源距离、烟囱拆除后的解体尺寸有关,还与烟囱倾倒方向上的场地情况和地震波传播路径上的地形条件等因素有关。
2)从所测得的数据分析可知,当烟囱处于斜坡地形上时,为减少烟囱冲击地面的能量,减小对周围建筑物的影响,应使烟囱向山坡上方倒塌。
3)位于台阶地形处的爆破振动强度,可能产生一定的高程放大效应,对周围建筑物产生较大的影响。
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