複雜條件下大型聯體筒形結構控制爆破拆除工程
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工程概述：
完成時間：2001年1月～2002年12月 完成單位：北京工業大學、中國礦業大學(北京校區) 項目主持人及參加人員：劉運通、高文學、劉殿書、陳壽峰、陳福盛、萬元林、王順雨 撰稿人：高文學、劉運通 1 引言 在城市建(構)築物拆除工程中，往往會遇到高度大、直徑也大的筒形鋼筋混凝土結構，對于這些高寬比接近1或小于1的大型群體筒形結構的爆破拆除，目前對其控制爆破的設計原理和方法還缺乏系統研究。結合密雲水
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完成時間：2001年1月～2002年12月
完成單位：北京工業大學、中國礦業大學(北京校區)
項目主持人及參加人員：劉運通、高文學、劉殿書、陳壽峰、陳福盛、萬元林、王順雨
撰稿人：高文學、劉運通
1 引言
在城市建(構)築物拆除工程中，往往會遇到高度大、直徑也大的筒形鋼筋混凝土結構，對于這些高寬比接近1或小于1的大型群體筒形結構的爆破拆除，目前對其控制爆破的設計原理和方法還缺乏系統研究。結合密雲水泥廠和城建集團散裝水泥筒倉群結構的特點，我們開展了複雜條件下大型聯體筒形結構控制爆破拆除技術的研究，并将該項研究成果應用到14組共60餘個聯體筒形結構的控制爆破拆除工程中，獲得了理想的拆除效果。
2筒形結構控制爆破設計原則
大型聯體筒形結構的爆破設計應依據以下原則：
(1)根據工程類型、結構特點、周圍環境、清渣運輸作業條件等，綜合考慮技術經濟效益，确定爆破拆除的總體方案。
(2)控制爆破拆除筒形結構，最常用的破壞方式為"定向倒塌"，其次是"原地坍塌"。對于高寬比接近1的大型群體筒形結構，一般宜選擇"定向倒塌"。
(3)大型聯體筒形結構拆除爆破設計的關鍵是确定爆破切口的形狀、尺寸、起爆順序和延期時間。合理的爆破參數設計，能使聯體筒倉在倒塌過程中充分彎折、牽引、擠壓而使其徹底(或部分)解體破壞。
(4)爆破參數确定後，關鍵是控制好單孔藥量。對筒體局部破壞區域宜采用減弱抛擲或抛擲爆破，以使破碎體抛離或部分抛離原位，确保結構在自重作用下失穩倒塌。
(5)根據周圍環境條件和被保護目标的安全條件，确定爆破規模和一次齊爆的總藥量；同時為減緩建築物塌落觸地時造成的二次振動和爆破飛石等危害，應采取一定的防護措施。
(6)對于大型聯體筒形結構的爆破，炮孔數目一般較多，理論分析和實踐表明，采用複式非電導爆管網路、電雷管多點激發起爆技術是一種比較理想的起爆方法。
3筒形結構爆破參數計算原理
3．1筒形結構傾倒過程的力學分析
對于鋼筋混凝土結構筒倉的"定向倒塌"，當爆破缺口形成後，缺口部分的鋼筋在其上部簡體荷載作用下失穩而退出工作，筒體重心偏移産生傾斜運動，此時餘留截面體現為由中性軸區分的受拉區和受壓區。随着筒體的傾斜，餘留支承截面的受力狀态呈現兩個特點：一是受壓區邊緣的材料被壓碎或變形而逐漸退出工作；二是壓區和拉區之間的中性軸在筒體傾倒過程中逐步向筒體軸心方向移動，受拉區逐漸增加(見圖1)，筒倉在其自重引起的傾覆力矩的作用下而倒塌(見圖2)。
對于磚混結構筒倉的"定向倒塌"，由于材質不同，其受力破壞過程與鋼混結構相比有所差異。當爆破缺口形成後，缺口部分被破碎抛離或部分抛離原位，簡體重心偏移産生傾斜運動，此時餘留截面也體現為由中性軸區分的受拉區和受壓區。當受拉截面端點所受的拉應力達到磚砌體或水泥砂漿的抗拉強度時，受拉區開始産生水平張拉裂縫并逐步向傾倒方向延伸，與此同時，在傾倒力矩作用下，餘留支撐部分從彈性狀态迅速向極限壓縮狀态轉化，受壓面積向傾倒側縮小，壓應力增大，直至達到極限抗壓強度尺。，筒倉在其自重作用下而傾倒。
3．2爆破缺口形式
對于群體筒形結構，采用三角形與梯形組合缺口比較合适。除施工方便和經濟合理外，這種缺口形式有利于筒倉傾倒過程中預留壁體(呈弧形)受力均勻以及預留壁體壓縮破壞過程的對稱性，從而更有利于筒倉的平穩、定向傾倒。
3．3炮孔布置和裝藥量計算
(1)炮孔深度。在筒壁外側鑽水平炮孔時(孔徑為38～42cm)，合理的孔深為壁厚的0．65～O．70倍，具體視材質确定。
(2)炮孔孔距a和排距b。對磚混結構，a= (0．8～0．85)L；對鋼混結構，a=(0．85～O．95)L；采取梅花形布孔，一般b=0．85a。
(3)單孔裝藥量。采用淺孔控制爆破法拆除簡體結構時，單孔裝藥量Q通常采用式Q=KabÓ計算。式中，K為炸藥單耗，kg／m3；a為炮孔間距，m；b為炮孔排距，m；Ó為筒壁厚度，m。
4起爆系統設計
采用非電導爆管網路系統——并聯閉合網路(單元)、複合環傳爆、電雷管多點激發起爆技術。
如圖3所示，每行的非電雷管除首、尾外每2個一組用四通連接起來，并引出2根導爆管與前、後四通串聯，每行首、尾處的四通隻接一發非電雷管，各行之間用導爆管和四通連接成并聯閉合網路(單元)，同時用導爆管将網路(單元)上、下兩端閉合以構成網路(單元)的外環。
各個并聯閉合網路(單元)之間用四通和導爆管連接成閉合環路，在每個閉合網路單元内、外環彼此首尾相連，這樣構成導爆管閉合網路。
為提高網路準爆的可靠性，設置多個激發點。在傳爆網路中，用四通連接引出專用起爆導爆管于一點，集中成束後用電雷管引爆，這樣既可實現多點擊發，又可大大提高網路的準爆性能，并且所需電雷管少，電爆網路簡單。
5工程實例
5．1工程概況
密雲水泥廠有各類鋼筋混凝土結構筒倉10個。鋼混筒倉結構複雜，倉内距地面4．5m高處有一個厚0．8m厚的鋼筋混凝土承台托盤，該承台由4根截面為0．5m×0．5m(或O．9m×0．9m)的鋼筋混凝土立柱支撐，承台上部有一混凝土結構錐形漏鬥(内套小庫的筒倉除外)，高1．6m，與承台一次澆築而成，倉内承台與筒倉各自獨立但接觸，筒倉壁為雙層布筋。
水泥均化庫和均化庫為複式結構(内各含一小庫)，大庫外徑φ12．44m，内徑φ12m，壁厚0．22m，庫高24m，上部結構高4～7m，總高程28～31m；小庫外徑φ6m，内徑φ5．6m，壁厚O．2m，庫高9m，共4個，其他筒倉内不含小庫，庫徑尺寸相同。
在爆區西側100m處，為102國道(南、北向)，路邊有飯店和商店；在爆區東側距空壓機站10m，為密溪路；在南側，距散裝庫40m為一加油站。在廠區内，距散裝庫20m有一電子秤站；距水泥均化庫4m為空壓機站、變電站，同時有一條高壓線在水泥均化庫前從東向西穿過；距鋼筋混凝土煙筒55m處為需保留的原廠部辦公樓。此外，在廠區内還有地下水管、電纜等。
5．2控制爆破拆除方案
(1)采取在每一筒倉底部和承台上部開設三角形與梯形組合缺口，重力作用下定向傾倒的總體爆破方案。
(2)對于四聯體鋼混結構筒倉，施爆前采用風鎬、氣焊切割等方法，将組合筒倉沿東西向中心線一分為二，充分破壞筒倉聯體結構，使得兩兩相連的筒倉成為一個相對獨立結構，爆破時兩個一組沿南、北兩側定向倒塌。
(3)為了确保筒倉群倒塌定向準确，爆前對所有筒倉利用破碎鎬或風鎬，根據爆破設計開設導向窗、定向窗，并嚴格控制定向窗夾角的大小。
(4)采用孔内延時、承台上部炮孔與下部炮孔延時相結合的方法，實現秒延期控制爆破，以減小爆破振動、控制爆破效果。
(5)設計爆破缺口高度、立柱爆高和筒倉各結構起爆順序時，需充分考慮承台、立柱對筒倉定向倒塌的影響，特别是倉内小庫對結構定向倒塌的影響。
5．3鋼混結構筒倉控制爆破設計
5．3．1爆破參數
(1)爆破缺口高度h。對四聯體筒倉，取h=6．5m；對複式筒倉，取h=7．Om。
(2)爆破缺口形狀：采用三角形與梯形組合缺口，缺口角設計ß=230°；缺口弧長，取缺口下寬25m，缺口上寬15m(見圖4)。
(3)炮孔布置。采用梅花形均勻布置炮孔，孔距a=25cm，排距b=20cm，孔深L=0.15cm。承台立柱截面90cm×90cm，炮孔交叉布置，相鄰孔距35cm，孔深L=60cm；立柱截面50cm×50cm，炮孔沿立柱中線布置，相鄰孔距30cm，孔深L=34cm。
(4)藥量計算。鋼混結構筒壁炮孔藥量按式Q=KabÓ計算。式中K為炸藥單耗，kg／M3；Ó為筒壁壁厚，m。
5．3．2起爆網路設計
采用并聯閉合網路(單元)、複合環傳爆、電雷管多點激發傳爆技術。聯體筒倉起爆網絡連接，将每一筒倉以刀向窗（左、右）和承台（上、下）為界分成四個并聯閉合網路（單元），各并聯閉合網絡（單元）之間連接成閉合環路（傳爆環線）。從傳爆網絡中，用四通連接引出專用起爆導爆管（16～20根）于一點（每個筒倉共引出擊發束點）在每一束上捆綁兩個串聯電雷管，作為起爆激發點。最後筒倉群形成串聯電爆網路，用高能起爆器起爆（見圖3）。
5·4爆破效果
對4組（10個）鋼混結構筒倉分三次進行起爆，取得了預期的定向爆破效果。四連體筒倉起爆後，筒體沿東西中線被一"劈"兩半，各自分别向南北兩側定向傾倒，筒倉（包括倉内的小庫）定向準确，承台坍塌觸地，爆堆疊高約3m,滿足後其機械破碎的的要求。兩聯體筒倉，定向倒塌準确。同時爆破震動、爆破飛石控制也十分成功，距四聯體筒倉東側4m的空壓機站安然無恙，周圍建築物、設施、交通等沒有受到影響。
摘自《中國典型爆破工程與技術》
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完成時間：2001年1月～2002年12月 完成單位：北京工業大學、中國礦業大學(北京校區) 項目主持人及參加人員：劉運通、高文學、劉殿書、陳壽峰、陳福盛、萬元林、王順雨 撰稿人：高文學、劉運通 1 引言 在城市建(構)築物拆除工程中，往往會遇到高度大、直徑也大的筒形鋼筋混凝土結構，對于這些高寬比接近1或小于1的大型群體筒形結構的爆破拆除，目前對其控制爆破的設計原理和方法還缺乏系統研究。結合密雲水
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摘要：在爆破拆除環境複雜、被拆除物變形、倒塌方向受到限制的條件下，爆破切口的參數、形狀及位置、合理的爆破參數、準爆的起爆網路、認真細緻的爆破拆除組織施工和可靠安全的防護措施，對保證爆破拆除煙囪倒塌方向與設計方向一緻及周邊保護物得到保護不受破壞有着重要意義。關鍵詞：變形煙囪；定向倒塌；爆破切口；爆破參數；起爆網路；防護措施l工程概況根據《2012年甯波市磚瓦行業落後産能專項整治行動實施方案》 (甬淘
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