摘 要: 介绍了60 m高砖烟囱定向倒塌爆破拆除的情况。针对壁厚较大及倒塌后方有煤气管道等高危物品,对爆破方案进行了精心设计,开设了定向口,进行了爆破安全校核,采取了有效的安全防护措施。最后对爆破结果进行了分析,取得了一些成功的经验,对今后类似的爆破工程提供有益的借鉴。
关键词: 拆除爆破; 砖烟囱; 定向倒塌
1 烟囱概况及周围环境
砖烟囱高约60 m,底部外圆直径5. 44 m,内圆直径约3. 60 m,壁厚0. 92 m,其中外壁厚62 cm,内衬耐火砖24 cm,中间间隙6 cm,底部正南方向有一烟道口,每4层砖加有一根6 mm钢筋。
烟囱周围环境为:正南方向与烟道相连, 2 m处为东西方向烟道,约10 m处为废弃的锅炉房;正西方向8 m处为围墙和地上架设的煤气和热力管道,围墙外为正在建设的住宅楼;西有一废弃的钢筋混凝土框架煤棚;西稍偏南方向约60m处为公司职工住宅楼;正北8m处有一钢筋混凝土吊车框架, 15m处有小平房,约50 m处有一排小平房;正东方向为空地,东偏北方向10 m处有一高约3 m的大土坟,约90 m处为一小山包,烟囱倒塌宽度约20°角。见
图1。
2 总体爆破方案
根据烟囱高度及周围环境,可采取烟囱底部爆破,使烟囱整体向东偏北方向定向倒塌的方案,见图1。
3 爆破设计参数
爆破切口:爆破部位烟囱圆周长17. 1 m,采用矩形爆破切口,切口长l=11. 4 m,切口高h=1. 2m。在爆破和保留部分分界处开定向口,南边开口边缘为烟道口西边缘,北边开口高1. 2m,宽1. 2m。为了减少一次爆破装药量,在切口中间部位开一定位口,开口高1. 2 m,宽1. 2 m。见图2。预先将爆破切口部位的内衬耐火砖用人工砸掉,只留下2个支撑柱。
图1 烟囱周围环境(单位:m)
人工切口安全校核:烟囱总体积约350 m3,总重量约700 ,t人工切口后烟囱保留部分横截面积8m2,单位面积压力8. 75 kg/cm2,远小于砖的抗压强度。
图2 爆破切口示意图(单位:m)
具体爆破参数:壁厚62 cm,取孔深l=41 cm,孔距a= 50 cm,排距b= 40 cm,单位耗药量1 200 g/m3,单孔装药量150 g。共4排孔,每排14个孔,共56个孔,实布54个。内衬耐火砖2个支撑柱共布10个孔,每孔装药量30 g。总装药量8. 4 kg。
4 爆破安全校核及安全防护措施
由于烟囱定向爆破的一次爆破装药量较大,因此对30 m范围内爆破振动及空气冲击波对建筑物的影响需要进行安全校核。
1)空气冲击波
离需要保护建筑物玻璃最近距离为30 m,所以最大冲击波超压δp为[1-4]δp =1100.84(r /q1/3)-1+2.7(r /q1/3)-2+7(r /q1/3)-3式中,q为炸药总重量, kg;r为测点至爆源距离,m;
此值远远少于0. 02 kg/cm2的玻璃破坏安全值,因此不会对建筑物玻璃产生破坏。
2)爆破震动速度
爆破引起的地面振动速度v0为[1-4]v0=13×200(r /q1/3)-1.8=0.53 cm/sr、q物理意义同前。此值远远少于建筑物3 cm/s的安全允许值,因此不会对建筑物产生破坏。
3)烟囱触地震动速度
烟囱触地中心点离需保护建筑物的距离r约60 m,烟囱重量m为700 000 kg,重心高hz为25 m,则烟囱触地震动速度v2为[5-6]
v2=0.08m2ghz1/3
r
1.67
=0.08×700 000×2×9.8×251/3
60
1.67
=0.86 cm/s此值远远少于建筑物2 cm/s的安全允许值,因此也不会对建筑物产生破坏。
4)爆破飞石
爆破飞石一般不会超过50 m,爆破现场正对面100 m没有建筑物,因此对爆破部位飞石可采用竹笆进行适当防挡。爆破时,人员撤离到100 m外。
5 爆破效果
从烟囱开始倾斜到完全倒地约经过5 s,由于受与大土堆撞击影响,烟囱上部与设计倒塌线偏离约5°角,最大倒塌长度约50 m,烟囱倒塌反方向未见碎砖块飞出,煤气和热力管道完好无损,爆破效果很理想。
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