定向爆破拆除鍋爐、水塔的倒向問題

定向爆破拆除鍋爐、水塔的倒向問題

近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)和城市化的發(fā)展，舊城建設項目的爆炸解放和拆除項目不斷增加。特別是用定向爆破拆除煙囪、水塔,充分體現(xiàn)出控制爆破技術在建筑物拆除領域所獨有的優(yōu)越性。根據(jù)煙囪、水塔的用途和特性,通常其周圍建筑物較多,環(huán)境比較復雜。因此在爆破拆除中,能否保證安全,將煙囪、水塔準確地放倒在預定位置,是定向爆破拆除的關鍵。近幾年,我們結合教學,成功地拆除了大量的煙囪(水塔),有的倒向準確,效果很好。也有的倒向不太準,或發(fā)生倒向偏移。下面對定向爆破拆除煙囪、水塔的倒向問題作一些分析。1影響反向的因素在實施定向爆破拆除煙囪、水塔時,影響倒向的因素很多。但主要的是爆破切口、藥包拒爆兩個關鍵問題。1爆破切口取得材料爆破拆除煙囪的關鍵是使其按預定方向失穩(wěn)傾倒。要保證傾倒順利,就必須合理的設計爆破切口。切口通常選在地面以上倒塌方向的筒體上。爆破切口的尺寸,指爆后破口的水平弧長(切口水平長度)及切口上、下沿之間的距離。一般認為,切口愈長愈大,高聳建筑物愈容易傾倒。但切口愈大,預留部分就愈小,對煙囪、水塔的預留強度和穩(wěn)定性影響就愈大。目前,爆破切口的水平弧長,通常取煙囪、水塔爆破切口處周長的2/3至1/2,破口高取1.5至2倍壁厚。當切口的水平弧長取2/3周長時,保留部分為1/3。當藥包起爆后,保留部分便形成壓應力集中區(qū),支撐體的抗壓強度突然增加2～3倍,該壓力按材料力學計算,是可以承受上部筒體重量的。但是,常常由于所拆物體是歷時多年,其實際承載能力已遠遠達不到建造時的材料強度指標。再加上切口形成后,重心力矩的偏移。因此,軸向壓力和切向推力都集中到預留1/3的支撐體上。迫使煙囪、水塔在爆破瞬間,由重力作用有時出現(xiàn)下沉而坐落,然后傾倒。當然,輕微的下坐在拆除工程中,有一定的好處。如可以減小倒塌長度,增加傾倒時間。但較嚴重的下坐可能造成倒向偏離,甚至反向傾倒,這是絕對不允許的。因為,在煙囪、水塔下坐過程中預留部分會產(chǎn)生不均勻的反向頂力由于反向頂力的不均勻性,煙囪、水塔在初始倒塌過程中就會產(chǎn)生偏向傾倒。倒下后造成倒向偏離設計軸線。通過大量實踐和實地觀察可知,當爆破切口取2/3周長時,若切口取在離地面較高情況下,多數(shù)煙囪、水塔因下座而偏離設計倒向軸線。特別是磚結構的煙囪、水塔,這種情況較為突出(幾座煙囪水塔的爆破情況見表1)。爆破切口取3/5時,因預留部分略大,單位面積承壓減小,爆破時通常不會出現(xiàn)下坐現(xiàn)象。而是爆后原地向設計方向傾倒。試驗結果表明,爆破切口取周長的3/5至2/3是可行的。但是,對磚結構的煙囪、水塔切口長度可根據(jù)情況取小些,一般取3/5為宜,鋼筋混凝土的可取稍大些,一般取2/3左右為宜。1.2拒爆時會形成支點在設置起爆線過程中,由于種種原因,導致部分藥包發(fā)生拒爆。如線路中電雷管阻差過大;藥包為不同廠(批)產(chǎn)品;起爆電壓不穩(wěn)或不足;線路短路或非電起爆時,線路聯(lián)接不確實,火工品有質(zhì)量問題等。這些均可能引起個別或部分藥包發(fā)生拒爆。它對煙囪水塔倒向有如下影響:不規(guī)則的個別藥包拒爆,由于在設計中,為了保證形成貫通的破口,藥包的破壞半徑在選取上,一般取上限值。而且,破口處的藥包又為多排多列配置。因此,個別藥包拒爆不會形成支點,一般不會影響正常倒塌。若相鄰幾個藥包同時拒爆,情況就不同了。相鄰幾個藥包同時拒爆,就會形成支點。另外相鄰藥包跳炸等,亦會形成支點。如我們?nèi)∏锌陂L為筒體周長的3/5時,各處藥包拒爆對倒向影響作以下分析。如圖1所示,若藥包在AB段發(fā)生拒爆(BC段正常起爆)形成支點。根據(jù)模型試驗(煙囪、水塔的倒塌最小破口范圍為1/2筒體周長),其倒下時的倒向?qū)l(fā)生偏離設計軸線。若形成的支點距A點愈近,倒向軸線偏離設計軸線的夾角(α)愈小。否則愈大。假設支點就在B點(即形成了倒塌的最小破口)則倒向反時針偏離設計倒向軸線為18°。同樣,若拒爆的藥包在CD段,形成支點,其倒向順時針偏離設計倒向軸線同樣最大為18°。如圖2。若在BD段任意一處藥包發(fā)生拒爆,形成支點,爆破后則形成局部破壞,形成了三點或三點以上的多點穩(wěn)定狀態(tài)。一般煙囪、水塔不會倒塌,如圖3。若線路發(fā)生故障,在線路中發(fā)生部分藥包拒爆,形成支點。通過以上分析,會出現(xiàn)兩種情況:在BD段形成支點,煙囪、水塔一般不倒;在AB或CD段形成支點,左右最大偏差為18°。以上討論的是一個支點,若在爆破時同時出現(xiàn)多處拒爆現(xiàn)象,形成多處支點,且又不在同一個區(qū)域內(nèi),則煙囪、水塔不倒的可能性更大。例如,我們在爆破一水塔時,因忽視了電雷管同廠同批一事,結果點火爆破后,出現(xiàn)跳炸,形成多處支點,水塔未倒。用同樣的方法分析,當爆破切口取2/3筒體周長時。若在BD段形成支點,煙囪、水塔不會倒塌;若在AB段或CD段形成支點左右最大偏差為30°。通過以上分析可知,當爆破切口水平弧長取筒體周長1/2至2/3時,煙囪、水塔倒向的最大左右偏離為30°。因此,設計倒向軸線時,應根據(jù)周圍被保護建筑物的情況充分考慮。把倒向軸線設計在左右偏差之間。這樣萬一線路發(fā)生故障,藥包產(chǎn)生拒爆,或因其它情況略有偏向,也不至于造成更大危害。2確保將注意力轉(zhuǎn)移到正確的地方根據(jù)以上分析,除正確的選擇炸藥、火具和保證線路準確可靠起爆外,在施工中采取的幾項措施,以保證定向倒塌。2.1切口形狀的確定爆破煙囪、水塔的切口形式,目前使用較多的有“V”型、“”型、“一”字型等。切口形狀不同,不僅對后坐有影響,而且,對施工也有影響。近幾年,我們結合實踐和工程力學分析。認為“一”字型切口,不僅施工方便,節(jié)省材料。而且,在一定條件下可以有效減小煙囪、水塔倒塌過程中的下坐現(xiàn)象,有利于爆破時定向準確。2.2切口高度不高切口下沿至地表面的距離愈大,不僅施工困難,更重要的是保留的筒體較弱,極易造成傾倒過程中下沉后坐。因此,切口高度不宜太高。根據(jù)筒體情況,考慮煙道、出灰口、門、圈梁位置等影響,通常選在既方便施工又能保證爆后碎碴塌散的位置較好,一般選在地面上1～1.5倍壁厚處。2.3確立傾斜方向爆破設計時,要根據(jù)周圍環(huán)境情況,正確確定煙囪、水塔的傾倒方向。通常傾倒方向,選擇在允許倒塌范圍夾角的中線上。另外,要盡量使預留筒體避開原有煙道、出灰口、門窗等。不能避開時,則在爆前應將其砌實。2.4能夠減少藥包爆炸時對反向的作用力為保證準確定向,除設計、施工嚴格按爆破規(guī)程外,還可以預先開設導向口。這不僅可不減少藥包個數(shù)和預留部分的破壞范圍。而且,還可以減少藥包爆炸時對反向的作用力。因此,它