定向爆破拆除锅炉、水塔的倒向问题

定向爆破拆除锅炉、水塔的倒向问题

近年来，随着工业生产和城市化的发展，旧城建设项目的爆炸解放和拆除项目不断增加。特别是用定向爆破拆除烟囱、水塔,充分体现出控制爆破技术在建筑物拆除领域所独有的优越性。根据烟囱、水塔的用途和特性,通常其周围建筑物较多,环境比较复杂。因此在爆破拆除中,能否保证安全,将烟囱、水塔准确地放倒在预定位置,是定向爆破拆除的关键。近几年,我们结合教学,成功地拆除了大量的烟囱(水塔),有的倒向准确,效果很好。也有的倒向不太准,或发生倒向偏移。下面对定向爆破拆除烟囱、水塔的倒向问题作一些分析。1影响反向的因素在实施定向爆破拆除烟囱、水塔时,影响倒向的因素很多。但主要的是爆破切口、药包拒爆两个关键问题。1爆破切口取得材料爆破拆除烟囱的关键是使其按预定方向失稳倾倒。要保证倾倒顺利,就必须合理的设计爆破切口。切口通常选在地面以上倒塌方向的筒体上。爆破切口的尺寸,指爆后破口的水平弧长(切口水平长度)及切口上、下沿之间的距离。一般认为,切口愈长愈大,高耸建筑物愈容易倾倒。但切口愈大,预留部分就愈小,对烟囱、水塔的预留强度和稳定性影响就愈大。目前,爆破切口的水平弧长,通常取烟囱、水塔爆破切口处周长的2/3至1/2,破口高取1.5至2倍壁厚。当切口的水平弧长取2/3周长时,保留部分为1/3。当药包起爆后,保留部分便形成压应力集中区,支撑体的抗压强度突然增加2～3倍,该压力按材料力学计算,是可以承受上部筒体重量的。但是,常常由于所拆物体是历时多年,其实际承载能力已远远达不到建造时的材料强度指标。再加上切口形成后,重心力矩的偏移。因此,轴向压力和切向推力都集中到预留1/3的支撑体上。迫使烟囱、水塔在爆破瞬间,由重力作用有时出现下沉而坐落,然后倾倒。当然,轻微的下坐在拆除工程中,有一定的好处。如可以减小倒塌长度,增加倾倒时间。但较严重的下坐可能造成倒向偏离,甚至反向倾倒,这是绝对不允许的。因为,在烟囱、水塔下坐过程中预留部分会产生不均匀的反向顶力由于反向顶力的不均匀性,烟囱、水塔在初始倒塌过程中就会产生偏向倾倒。倒下后造成倒向偏离设计轴线。通过大量实践和实地观察可知,当爆破切口取2/3周长时,若切口取在离地面较高情况下,多数烟囱、水塔因下座而偏离设计倒向轴线。特别是砖结构的烟囱、水塔,这种情况较为突出(几座烟囱水塔的爆破情况见表1)。爆破切口取3/5时,因预留部分略大,单位面积承压减小,爆破时通常不会出现下坐现象。而是爆后原地向设计方向倾倒。试验结果表明,爆破切口取周长的3/5至2/3是可行的。但是,对砖结构的烟囱、水塔切口长度可根据情况取小些,一般取3/5为宜,钢筋混凝土的可取稍大些,一般取2/3左右为宜。1.2拒爆时会形成支点在设置起爆线过程中,由于种种原因,导致部分药包发生拒爆。如线路中电雷管阻差过大;药包为不同厂(批)产品;起爆电压不稳或不足;线路短路或非电起爆时,线路联接不确实,火工品有质量问题等。这些均可能引起个别或部分药包发生拒爆。它对烟囱水塔倒向有如下影响:不规则的个别药包拒爆,由于在设计中,为了保证形成贯通的破口,药包的破坏半径在选取上,一般取上限值。而且,破口处的药包又为多排多列配置。因此,个别药包拒爆不会形成支点,一般不会影响正常倒塌。若相邻几个药包同时拒爆,情况就不同了。相邻几个药包同时拒爆,就会形成支点。另外相邻药包跳炸等,亦会形成支点。如我们取切口长为筒体周长的3/5时,各处药包拒爆对倒向影响作以下分析。如图1所示,若药包在AB段发生拒爆(BC段正常起爆)形成支点。根据模型试验(烟囱、水塔的倒塌最小破口范围为1/2筒体周长),其倒下时的倒向将发生偏离设计轴线。若形成的支点距A点愈近,倒向轴线偏离设计轴线的夹角(α)愈小。否则愈大。假设支点就在B点(即形成了倒塌的最小破口)则倒向反时针偏离设计倒向轴线为18°。同样,若拒爆的药包在CD段,形成支点,其倒向顺时针偏离设计倒向轴线同样最大为18°。如图2。若在BD段任意一处药包发生拒爆,形成支点,爆破后则形成局部破坏,形成了三点或三点以上的多点稳定状态。一般烟囱、水塔不会倒塌,如图3。若线路发生故障,在线路中发生部分药包拒爆,形成支点。通过以上分析,会出现两种情况:在BD段形成支点,烟囱、水塔一般不倒;在AB或CD段形成支点,左右最大偏差为18°。以上讨论的是一个支点,若在爆破时同时出现多处拒爆现象,形成多处支点,且又不在同一个区域内,则烟囱、水塔不倒的可能性更大。例如,我们在爆破一水塔时,因忽视了电雷管同厂同批一事,结果点火爆破后,出现跳炸,形成多处支点,水塔未倒。用同样的方法分析,当爆破切口取2/3筒体周长时。若在BD段形成支点,烟囱、水塔不会倒塌;若在AB段或CD段形成支点左右最大偏差为30°。通过以上分析可知,当爆破切口水平弧长取筒体周长1/2至2/3时,烟囱、水塔倒向的最大左右偏离为30°。因此,设计倒向轴线时,应根据周围被保护建筑物的情况充分考虑。把倒向轴线设计在左右偏差之间。这样万一线路发生故障,药包产生拒爆,或因其它情况略有偏向,也不至于造成更大危害。2确保将注意力转移到正确的地方根据以上分析,除正确的选择炸药、火具和保证线路准确可靠起爆外,在施工中采取的几项措施,以保证定向倒塌。2.1切口形状的确定爆破烟囱、水塔的切口形式,目前使用较多的有“V”型、“”型、“一”字型等。切口形状不同,不仅对后坐有影响,而且,对施工也有影响。近几年,我们结合实践和工程力学分析。认为“一”字型切口,不仅施工方便,节省材料。而且,在一定条件下可以有效减小烟囱、水塔倒塌过程中的下坐现象,有利于爆破时定向准确。2.2切口高度不高切口下沿至地表面的距离愈大,不仅施工困难,更重要的是保留的筒体较弱,极易造成倾倒过程中下沉后坐。因此,切口高度不宜太高。根据筒体情况,考虑烟道、出灰口、门、圈梁位置等影响,通常选在既方便施工又能保证爆后碎碴塌散的位置较好,一般选在地面上1～1.5倍壁厚处。2.3确立倾斜方向爆破设计时,要根据周围环境情况,正确确定烟囱、水塔的倾倒方向。通常倾倒方向,选择在允许倒塌范围夹角的中线上。另外,要尽量使预留筒体避开原有烟道、出灰口、门窗等。不能避开时,则在爆前应将其砌实。2.4能够减少药包爆炸时对反向的作用力为保证准确定向,除设计、施工严格按爆破规程外,还可以预先开设导向口。这不仅可不减少药包个数和预留部分的破坏范围。而且,还可以减少药包爆炸时对反向的作用力。因此,它