高耸烟囱控制爆破拆除施工技术要点研究

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1、高耸烟囱控制爆破拆除施工技术要点研究　　摘要：随着城市建设的发展，越来越多的高耸烟囱等构筑物需要爆破拆除。本文主要介绍了控制爆破拆除的原理及高耸建（构）筑物定向倒塌、折叠式倒塌和原地坍塌三种拆除方法；并且简要介绍了爆破切口位置、切口长度和切口高度的确定以及定向窗的确定和相应爆破参数的确定，同时阐述了高耸烟囱爆破拆除的安全措施和施工要点。关键词：高耸构筑物；爆破拆除；控制爆破中图分类号：TU74文献标识码：A随着我国社会经济的不断发展，城市建设日趋现代化。城市建设的发展，使越来越多的烟囱类高耸建（构）筑物需要进行爆破拆除。这些建（构）筑物往往地处环境复杂的地区，大多数位于人

2、口稠密的城镇或者有大量工业设施的工业区。若用一般的拆除方法拆除高耸烟囱等高耸构筑物，不但耗资巨大，而且施工时间长，难度大，安全隐患多。目前控制爆炸理论已经日趋完善，利用控制爆破理论实现对高耸烟囱实施爆破拆除的技术也逐渐成熟，这种快速、经济、安全的烟囱爆破拆除技术已变得越来越重要，并且在实际应用中已经充分体现了其优越性。使烟囱按照预定设想的方向倾倒塌落，并充分提高其安全性、可靠性，不断提高其控制爆破的精度将是今后发展的方向。91控制爆破拆除原理及其方法建筑物的破坏是靠炸药爆炸时产生的巨大能量对建筑物做机械功导致的。目前，控制爆破拆除烟囱的方法主要有以下三种：定向倒塌、折叠式

3、倒塌以及原地坍塌。在实际应用中要根据高耸烟囱所处的位置环境，地质因素等条件确定采用何种拆除方法。爆破拆除的原理在于通过爆破手段形成缺口，破坏建筑物的稳定性，在其自重力矩作用下破坏、达到拆除解体目的。当爆破形成切口后，在爆破切口平面的预留支撑部分形成“塑性铰”，爆破切口以上的筒体倒塌，其过程可由初始失稳、倾倒旋转、运动解体和塌落堆积等四个阶段组成。当烟囱形成多段切口时，烟囱将发生折叠倾倒运动，可视为“塑性铰”连接的多体的折叠下落。9倒塌阶段的初始失稳，是在烟囱体自重对切口支撑部偏心重力所形成的弯矩和各段烟囱体（含基础）相互作用下，在支撑部大于“塑性铰”的抵抗弯矩而形成。倾倒

4、旋转，是各切口依次爆破延时，烟囱上段由单体倾倒时间拓扑切换点，转变到多体系统的变拓扑运动，可用变拓扑多体系统动力学描述。运动解体是当烟囱各体间作用力大于“塑性铰”的动力强度后，切口支撑部将延时断裂，而由动力拓扑切换点逐步运动解体，烟囱也从多体系统分解为若干离散体（含单体和多体），继续相应的拓扑运动。并且于近地点，各体间分离、接触、摩擦、碰撞、滑动和堆积，步入塌落堆积阶段，可用离散多体系统运动动力分析法（DMBA）描述。1.1定向倒塌定向倒塌的原理是在烟囱一侧的合适位置包埋炸药，利用炸药在爆炸时所产生的能量对其底部的一侧造成破坏，使其底部位置形成一个大于其一半周长以上的爆破

5、缺口，使烟囱的重心产生偏移，对烟囱的稳定性造成破坏，在其自身重力的作用下形成倾覆力矩，从而使烟囱能够按照预设的方向倾倒。定向拆除对烟囱所在场地的要求较高，只有在空旷、合适的场地才能实施。1.2折叠式倒塌折叠式倒塌的原理是在烟囱底部炸开一个爆破缺口的同时，在烟囱中部合适位置再炸开一个或多个爆破缺口，使烟囱在自重的作用下从两个或两个以上的方向分段折叠倒塌。目前，折叠式倒坍一般分为两种方式：单向和双向折叠式倒坍。折叠式倒塌，虽然对场地的要求不如定向倒塌高，但其对技术的要求非常高，如何准确的在中部位置找到爆破缺口是该技术的要点，同时需根据爆破场地的实际情况，设置合理的分段数目。9

6、其中，连续3折烟囱的运动可简化为4个拓扑阶段，即①上缺口爆破，烟囱上段单独倾倒；②中缺口爆破，烟囱上、中段双向折叠同时倾倒；③下缺口爆破，烟囱上、中、下段连续双向多折倾倒，端弯矩简化为零；④烟囱上、中段端剪力大于摩擦力和端强度，钢筋拉断而空中解体。2005年，广州造纸厂百米烟囱爆破拆除，采用了世界首创烟囱三折定向爆破拆除技术，该技术获中爆协科技进步一等奖。1.3原地坍塌原地坍塌的原理是在烟囱底部支撑的整个筒壁炸开一个足够高的爆破缺口，使其在自重作用下下落，由于其在下落到地面时产生冲击波，从而实现烟囱自行解体。原地坍塌的技术要求非常高，稍有偏差，烟囱倒塌方向将不可预测。2爆

7、破缺口设计2.1爆破缺口确定原则爆破缺口大小和形状的选择是影响烟囱倒塌准确性的决定重要影响因素。爆破缺口的作用是使烟囱失去稳定性。烟囱缺口大小的确定是根据是否能够产生足够的倾覆力矩设计爆破的。只有烟囱在失稳之后，在自重的作用下产生足够的倾覆力矩，才能使烟囱能够按照预设的方向倒塌。此外对于钢筋混凝土的烟囱，同时还需满足缺口部位钢筋的失稳条件。2.2爆破缺口的确定2.2.1确定爆破缺口位置9爆破缺口位置的设计要求需满足以下条件：能够使碎石块分散开而不聚集切口位置主要由允许塌落地点和塌落范围决定，当有足够的烟囱塌落的范围，允许偏离范