爆破设计方案与施工培训讲义

• 由烟囱控制爆破倒塌的机理可知，爆破缺口是影响 烟囱失稳倾倒的关键因素。烟囱倾倒须满足三个条 件，一是烟囱爆破后倾倒初期预留支撑体截面要有 一定的强度，使其不致立即受压破坏而使筒体提前 下坐;二是缺口形成瞬间，重力引起的倾覆力矩必须 足够大，能克服截面本身的塑性抵抗力，促使烟囱 定向倾倒;三是缺口闭合后，重力对新支点必须有足 够大的倾覆力矩，使其能克服烟囱剩余的塑性抵抗 力。对砖结构烟囱，只要其重心出新支点，就能顺 利倾倒;而对于钢筋混凝土烟囱，其重心不但要偏出 新支点，而且重心相对新支点的力矩必须大于破坏 截面内的拉力钢筋所产生的力矩。
拆除爆破 3
爆破设计与施工 主讲：张世平
2014.10
2.8高耸构筑物拆除爆破
• 2.8.1 烟囱水塔拆除爆破 • 2.8.2 联体筒仓拆除爆破 • 2.8.3 冷却塔拆除爆破
2.8.1 烟囱水塔拆除爆破
• 烟囱水塔种类
水塔
烟囱
• 烟囱结构：砖结构、钢筋砼结构。 • 筒体形状：圆形、方形、六角形、八角形 • 砖烟囱高:3080m • 壁厚:3775，坡度2~3%，有烟道口、出灰口、内衬
• 实践证明，爆破拆除烟囱是效果最好的方法，尽管它牵涉到许 多复杂的技术问题，但从拆除安全、拆除速度和经济效益等方 面来分析，它比人工和机械拆除法具有明显的优越性。
• 爆破拆除法的关键是必须保证准确的定向性，倾倒过程中要确 保烟囱上部的稳定性和解体堆渣范围的准确性。
• 近几年来，我国烟囱拆除爆破技术有了较快的发展，除了拆除 爆破方法已经取得了成功的经验外，在施爆方法上也有了新的 进步。
• (1)定向倾倒。在烟囱倾倒一侧的底部，将筒体炸开一个大于 1/2、小于2/3周长的爆破缺口，从而破坏结构的稳定性，导致 整体结构失稳和重心位移，于是在上部筒体自重作用下形成倾 覆力矩，迫使烟囱按预定方向倒塌，并使倒塌限制在一定范围 内。
• 烟囱的定向倾倒要求有一定宽度和长度的场地(1.0-1.2倍) ， 以供其坍塌着地。对于钢筋混凝土烟囱或刚度大的砖砌烟囱， 要求的场地长度更大一些。场地的横向宽度不小于爆破部位直 径的3.0 - 4.0倍。
• 倾倒初期，预留支撑体截面一部分受压、一部分受拉。 在承压区承受倾覆力矩引起的压应力和重力引起的压 应力叠加，压应力呈边缘区最大、中性轴处为零的三 角形分布。当最大压应力大于材料的极限抗压强度时， 该处材料被压碎，且承压区扩大。在受拉区承受倾覆 力矩引起的拉应力与重力引起的应力叠加，拉应力呈 边缘区最大，中性轴处为零的三角形分布。当最大拉 应力大于材料的极限抗拉强度时，预留支撑体上出现 裂缝。当烟囱为砖结构时，随裂缝的出现，上部筒体 将进一步倾倒，倾覆力矩增大，裂缝将贯通整个截面。 对钢筋混凝土烟囱，当预留支撑体截面上的混凝土开 裂后，钢筋将承担全部拉应力，此后钢筋在烟囱倾覆 力矩的作用下受拉屈服，继而颈缩断裂。当爆破缺口 闭合后，烟囱绕新的支点旋转并最终倾倒。
等 • 钢砼烟囱高:60m ~ 250m，底部直径在7 ~ 16m，
壁厚160~60 • 我国控爆拆除烟囱的高度记录为180 — 210m。
高耸建筑物控爆拆除方案
• 单向倾倒
• 单向折叠倾倒
• 双向折叠倾倒
• 原地坍塌倾倒
• 方案选择依据：除方法
• B 烟囱拆除爆破失稳倾倒机理
• 烟囱类高耸筒式构筑物爆破倒塌机理为:采用控制爆破 在高耸筒式构筑物底部某一高度处爆破形成一定尺寸 大小的缺口，上部筒体在重力与支座反力形成的倾覆 力矩作用下失稳，沿设计方向偏转并最终倒塌。
• 当爆破缺口形成后，在缺口对面保留部分的圆环筒体 称为预留支撑体。如果上部筒体的重力对预留支撑体 的压应力超过了材料的极限抗压强度，则支撑体就会 瞬时被压坏而使烟囱下坐，这会造成烟囱爆而不倒或 倾倒方向失去控制。如果支撑体有一定的承载能力， 则上部筒体在重力和支座反力形成的倾覆力矩作用下 ，使预留支撑体截面瞬时由全部受压变为偏心受压状 态
• C爆破部位的确定
• 烟囱水塔采用定向倒塌设计方案一般是对其底部筒壁 实施爆破。不考虑烟道口和出口的位置时，爆破范围 是筒壁的周长的1/2 -2/3。即:
• (1/2)πD≤L≤(2/3 )πD
• 式中L一一爆破部位长度； D一一爆破部位筒壁的外 直径。其相对应圆心角α为180o -240o。
• 大量的工程实践经验说明，爆破部位采用一次爆破产 生的缺口边沿尺寸的精确度差，烟囱倒塌的方向容易 出现偏离。在实施烟囱拆除爆破工程中，为了控制烟 囱的倒塌方位，爆破部位(爆破缺口)不是全部采用爆 破完成，而是在设计的爆破缺口两端预先开定向口， 只对余下的一段弧长的筒壁实施爆破。
• 爆破部位(爆破缺口)高度的确定与烟囱的材质和筒壁 的厚度有关。烟囱拆除爆破要求爆破部位的筒壁瞬间 要离开原来的位置，使烟囱失稳。因此设计要求爆破 部位的高度:
• 因此设计要求爆破部位的高度:
•
h ≥ (3.0 - 5.0)δ
• 式中，δ为爆破缺口部位烟囱的壁厚，砖烟囱的筒 壁较厚时，取小值；钢筋混凝土烟囱壁较薄时， 取大值。同样壁厚条件下，烟囱高的取小值；烟 囱高度小的取大值。对于钢筋混凝土烟囱，如果 钢筋配比高，要取大值。如果炸高小了，暴露的 钢筋不会立刻屈曲，烟囱不会立即失稳倒塌，残 留的混凝土也可能支撑烟囱不马上倒塌。
• (3)原地坍塌。将烟囱底部的支撑筒壁炸开一个足够高的缺口， 然后在其本身自重作用和重心下移过程中借助重力加速度以及 在下落触地时的冲击力自行解 节，致使烟囱在原地破坏。该方 法仅适用于砖结构烟囱的拆除爆破，且周围场地应有大于其高 度的1/6开阔的场地。原地坍塌方法技术难度大，在选用时一定 要慎重。
• (2)折叠式倒塌。可分为单向折叠倒塌和双向交替折叠倒塌两种 方式，其基本原理是根据周围场地的大小，除在底部炸开一个 缺口外，还需要在烟囱中部的适当部位炸开一个或一个以上的 缺口，使其朝两个或两个以上的同向或反向分段折叠倒塌。起 爆顺序是先爆破上缺口，后爆破下缺口，通常是上缺口起爆后 ，当倾斜到20° -25o时，再起爆下缺口。