《高耸构筑物爆破理论及技术》陈德志 李本伟编著 2018版

高耸构筑物是指如烟囱、水塔、塔楼等高径比大,重心高,支撑面积相对小的构筑物。随着国民经济的飞速发展和“上大压小、节能减排”政策的实施,以及控制爆破拆除高耸构筑物具有安全、经济、迅速等优点,近年来我国在厂矿企业的改建、扩建工程和城市发展中,废弃烟囱、水塔、冷却塔、塔楼等高耸筑物越来越多地采用爆破拆除技术由于高耸构筑物多是位于环境复杂、人口稠密的建筑群之中,在拆除高耸构筑物时,对倒塌范围、倾倒方向、爆破飞石、爆破振动、触地振动和粉尘等提出了严格的要求。如果倾倒方向偏差过大,甚至出现反方向倒塌,将造成严重的后果。随着城市综合减灾大安全观念的提高,人们对高耸构筑物拆除爆破时产生的有害效应控制的要求越来越高。

目前,国内对高耸构筑物的控制爆破拆除设计主要依赖于实际经验、一些定性的分析和根若干次爆破试验和实践总结出来的经验和半经验公式。因此,研究高耸构筑物控制爆破拆除理论并进行关键技术的开发已成为当务之急,要求爆破拆除高耸构筑物时,能使构筑物安全、平稳、准确地定向倾倒。

爆破拆除高耸构筑物的基本原理:在拆除高耸构筑物倾倒的底部及适当部位和范围内实施爆破,形成缺口,而在其反向保留一定长度的支撑体,采用炸高差(不同部位选用不同爆破破坏高度)、时间差(不同部位选用不同的起爆时间)造成构筑物失稳,继而在重力作用下产生倾覆力矩使高耸构筑物失稳倾斜;当开口闭合时,高耸构筑物重心投影应偏出支撑面,使之在重力作用下加速倾倒。

烟囱类高耸构筑物定向爆破时可归纳为两个阶段:①初期阶段,即起爆瞬间产生微小倾斜的一个时间阶段,可将其视为由一段保留筒壁支撑的偏心刚体。在此阶段内,若偏心受压的保留筒壁强度不够,筒体迅速发生破坏,出现下沉现象,筒体下沉时会倾斜一定角度。这样,保留的筒壁就会向外挤压坍塌,从而出现后坐现象。②后期阶段,即筒体倾倒落地整个过程,可简化为刚体定轴转动的力学问题,若烟囱类高耸构筑物筒体整体强度较差,其触地断面在触地瞬间受剪压破坏,筒体呈断裂状坍落于地。

自从采用定向爆破技术拆除高耸构筑物后,在爆破拆除理论研究方面虽然取得了定的进展,但目前总的状况是理论研究明显滞后于工程实践水平。目前已经形成了一套基于实践经验的比较完整的爆破设计和施工技术,也成功控制爆破拆除了一些高难度的高耸构筑物,到目前为止成功爆破拆除超过150m高的钢筋混凝土烟囱已有几十例,这类工程爆破施工场地大多位于城市繁华地段和工厂管网设备密集地,周边环境复杂苛刻,周围的设备、建筑物和设施对爆破的可靠性和准确性提出了苛刻要求。

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