摘 要: 介绍了复杂环境下45 m高特殊构形烟囱的定向爆破拆除实例,论述了烟囱拆除爆破方案的设计、爆破参数和爆破切口的确定,以及爆破塌落振动、飞石的安全验算和安全防护,达到了预期效果。
关键词: 控制爆破; 爆破参数; 安全防护
1 工程概况
海宁市金盛建材厂砖瓦厂有一烟囱需拆除,其实际高度45 m,墙厚1 000 mm;烟囱下面5 m是六角形外形,上面40m为圆柱形结构。该烟囱正东面3 m处有一待拆厂房,南面50 m处有一东西向厂房;西偏南20 m是一洗毛厂房,正西40 m是一条河,北面30m是天隆织物整理有限公司厂房。为保证拆除工作安全,拟采用爆破法进行拆除。待拆烟囱周围环境如图1。该烟囱没有详细的建筑结构图,所有数据都由实地采样得到,其结构为砖混结构,墙体厚度为100 cm。在地平面1m高程处的周长是6×4.8=28.8m。
图1 爆破环境示意图(单位:m)
2 方案选择
业主要求按图1所示西北方向倾倒,周围建筑物不得损坏,倒塌物不得掉进河道。根据该烟囱的结构,结合周围环境考虑,该烟囱爆破拆除采用定向倒塌的方式,只有沿西北方向才能满足要求,所以以选择北偏西方向棱角为中心线,向北偏西方向倒塌的方案。为了提高烟囱定向倒塌的准确性,缺口采用反人字形和倒梯形的组合形式,缺口上边长度取4×4. 8=19. 2 m,缺口下边长度取16. 8 m。缺口高度:a、b二面墙取2. 4m,c、d二面墙取2. 0m。按计划的倒塌方向炸开爆破缺口布孔如图2所示,使烟囱重心失稳,在重力倾覆力距的作用下向图1所示西
北方向倒塌。
3 爆破参数确定
取爆破缺口的高度不小于2倍墙体的厚度,即:h≥2δ=2×1. 00=2. 00 m,a、b二面墙取2. 4
m,c、d二面墙取2. 0 m。1. 0 m高程处开口长度l形的组合形式,缺口上边长度取4×4. 8=19. 2 m,缺口下边长度取16. 8m。最小抵抗线w=δ/2=50 cm。孔间距a=50 cm;排间距b=40 cm(采用梅花形布孔方式);孔深l=65 cm;棱上孔深1. 0 m,棱与相邻竖排孔间距为40cm, 4个n排孔深为30 cm;炸药单耗取q=1 000 g/m3单孔装炸药q1=0. 5×0. 4×1. 0×1 000=200g,取q1=200 g。
图2 砖墙布孔展开示意图
4 安全校核
4. 1 爆破地震[1]
r = (k/v)1/αqm
式中,r为爆破地震安全距离;α为衰减指数,按地质条件,取1.5;k为与爆破场地有关的系数,取150;q为单段最大爆破药量, 8. 8 kg;m为药量指数,1/3;v为地震安全速度,一般砖墙取2 cm/s。r= (150/2)1/1. 5×8. 81/3= 36. 7 m
4. 2 个别飞石[2]r =20n2wk
式中,r为飞石对人员安全距离;n为药包爆破作用指数,2;w为药包最小抵抗线, 0. 43 m;k为安全系数,取1.5;r=20×22×0. 43×1. 5=51. 6 m。
4. 3 塌落振动[3]
vt=kt[(mgh/σ)1/3÷r]β式中,vt为塌落引起的地面振动速度, cm/s;m为下落构件的质量,t;g为重力加速度,m/s2;h为构件中心的高度,m;σ为地面介质的破坏强度,一般取10
mpa;r为观测点至冲击地面中心的距离,m;kt为衰减指数,取3.37;β为衰减指数,取1. 66。
vt=3.37×[(852×9.8×20/10)1/3÷150]1.66=0.18 cm/s
经以上验核可知,按本方案确定的爆破参数进行拆除爆破施工时,对本工作来说(附近150 m内没有人住民居)是安全的。最后确定拆除爆破的安全警戒距离为300 m。
5 防护措施
1)场附近需保护的只有东南面150 m处的民房及东面、南面的高压线路。确定最大一段起爆药量不大于9 kg。
2)本拆除物塌落触动的振动对周围环境影响不大,塌落接地处土质松软,可不挖减振沟和二次飞石防护。
3)在烟囱距地表4 m处,打20个吊挂眼,眼深500 mm,眼距500 mm,里层用胶带帘覆盖,四周要
超出边孔1 m以上,帘子四周及中间每隔1 m要锚在一个水平的壕沟;将南侧与洗煤车间相邻2 m的间隙内斜辅一层竹架板,并在其底部均匀压了30袋黄土,防止爆破后水池墙体对洗煤车间外墙形成冲击破坏。对水池东侧、西侧、北侧包一层橡胶传送带,并用8#钢丝绕水池腰部捆绑。对水中药包进行了防水处理,首先将药包用塑料袋密封3层,将起爆药包装入医用葡萄糖瓶中;将2发8#电雷管置于瓶内并将电缆引线与电雷管接头,绝缘打包后置于瓶内用瓶口塞塞紧,再用防水胶带封口;然后将起爆药包与主药包捆绑在一起,再用塑料带密封2次。因炸药比水轻,为下沉到指定位置,决定配重10 kg,用绳放至设计好的位置。钻孔爆破与水压爆破都采用瞬发电雷管一次起爆。
5 爆破效果
水注冲高高度为15m左右;整个水池原地平铺在地面上,即水池沿水池直角分界处拉成4片,钢筋在直角相交的面上被拉断,水池钢筋砼内壁全部出现400 m×400 m方格裂隙,并露出钢筋,外部砌石全部散落在水池外围4m范围内,无飞溅,南侧水池壁与地面成60°夹角被竹架板阻挡,破碎效果也很好。洗煤车间未受到任何冲击。爆破振感很小。由于在水池直角相交处应力集中,所以水池会沿水池直角相交处拉断。经过本工程实践,有如下体会:
1)由于水池壁厚成梯度分布,底部的辅助孔很重要,水池可以按等壁厚计算药量。
2)隔振槽的开挖,对减少振动十分重要。
3)在较为开阔的环境进行爆破作业。要按照复杂约束环境对待,严格防护。
4)水压爆破经验公式计算药量,不同公式药量差别比较大[4],还需要今后在工程实践中进一步探索和总结。
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