维普资讯 http://www.cqvip.com 第２５卷第３期 爆破 Ｖ０１．２５ Ｎｏ．３ ２００８年９月 ＢＬＡＳＴＤ Ｇ Ｓｅｐ．２００８ 文章编号：１００１—４８７Ｘ（２００８）０３—００７８—０３ 复杂环境下钢筋砼水泥立窑的定向爆破拆除 任少峰 ，任开飞 ，苏林春。，李本伟 （１．武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉４３００７０；２．山东省莱州市建筑业管理处，山东莱州２６１４００； ３．中国人民７８６５５，云南昆明６５０２０６） 摘要： 运用定向控制爆破技术成功拆除了复杂环境下的钢筋砼水泥立窑。结合爆破环境和爆破要求，根 据钢筋的失稳条件和定向倒塌原理确定爆破方案，详细论述了炸高、炮孔、起爆顺序、预处理、安全校核和保 护措施等，并对爆破效果进行了分析。 关键词： 水泥立窑；钢筋砼立柱；炸高； 定向爆破 中图分类号：１１Ｊ ７４６．５ 文献标识码：Ａ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｋｉｌｎ ｉｎ Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ＲＥＮ Ｓｈｏｏ－ｆｅｎｇ ，ＲＥＮ Ｋａｉ－ｆｅｉ ，ＳＵ Ｌｉｎ．ｃｈｕｎ ，ＬＩ Ｂｅｎ．ｗｅｉ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｌａｉｚｈｏｕ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅ Ｏｆｉｆｃｅ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｌａｉｚｈｏｕ ２６１４００，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｔｈｅ ７８６５５ Ｔｒｏｏｐ ｏｆ ＰＬＡ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２０６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｉｒｃｅｔｉｏｎａｌ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｍｏｌｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｉｎｆｏｍｅｄ ｃｏｎ－ ｃｒｅｔｅ ｋｉｌｎ ｉｎ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｂｌｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｔｈｅｏｒｅｍ ｏｆ ｄｉｒｅｃ－ ｔｉｏｎａｌ ｂｌａｓｔｉｎｇ，ｔｈｅ ｓｕｉｔａｌｂｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ Ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｂｌｓａｔｉｎｇ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｂｌｓａｔｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅ． Ｔｈｅ ｓｔａｎｄ－ｏｆｆ，ｂｏｒｅｈｏｌｅ，ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｏｒｄｅｒ，ｐｒｅ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｔｃｅｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ Ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｄｅ－ ｔｌａ１．Ｔｈｅ ｂｌａｓｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｗａｓ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｋｉｌｎ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｌｌａｒ；ｓｔａｎｄ－ｏｆｆ；ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｂｌｓａｔｉｎｇ １ 工程概况 面积为１００ ｍ ，外侧为钢筋砼框架结构，内侧是重 为２５０ ｔ的机械部件及钢结构内置耐火砖窑体，由 根据“节能减排”的精神，要求淘汰小水泥 内、外４排共ｌ０根钢筋砼立柱支撑，断面积为５５０ 厂立窑生产线，因此，赤壁市决定将某水泥厂的钢筋 ｍｍ×５５０ ｍｍ，底层立柱高４ ｍ，整个窑体总高为 砼水泥立窑进行定向爆破拆除。 ３０ ｍ。 １．１立窑结构 １．２立窑周围环境 立窑主要由基础部分，外立柱和内立柱支撑组 立窑周围环境复杂，立窑南侧３ ｍ处为老窑体； 成，呈“套装长方体”。立窑主体直径为２．２ ｍ，占地 东侧紧邻一排挑梁，东南方向６０ ｍ处为办公室，东 北方向３０ ｍ处为一层废弃旧平房，５０ ｍ处是水泥 收稿日期：２００８—０５一ｌ２． 作者简介：任少峰（１９８３一），男；武汉：武汉理工大学资源与环境工 厂居民房（５层老楼）；北侧紧邻风机房，西北侧的楼 程学院硕士生． 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２５卷第３期 任少峰等复杂环境下钢筋砼水泥立窑的定向爆破拆除 ７９ 梯旁是出料仓；西侧是一球磨机房，和窑体互相连 立窑整体下榻和后坐，前２排立柱必须炸掉一定高 接，使用年久且风化，详见图１。 图１爆破环境示意图（单位：ｍ） ２爆破方案设计 ２．１立窑倾倒方向的确定 根据水泥立窑的结构特点和爆破环境，为确保 立窑顺利倒塌和周围建筑物的安全，经过论证决定 采用定向倾倒爆破 】Ｊ，并利用立柱破坏高度不同形 成的倾覆力矩和毫秒延时爆破技术，倾倒方向为北 偏东２Ｏ。。 ２．２爆破前预处理 为了使立窑按预定方向顺利倒塌，在保证立窑 结构稳定的前提下对立窑部分结构用机械进行预处 理：１）拆除１ 层的楼梯，用氧割拆除立窑底部的 钢结构立轴设备；２）切割连接窑体与球磨机房的钢 筋，以防立窑倾倒时带倒邻近设施；３）拆除紧邻立 窑的风机房。 因为水泥立窑的第１层低于前方倒塌场地５ ｍ，必须挖运倒塌前方的废渣以提供有利的倾倒场 地，并在其前方３ ｍ处筑成松散的小土堆。 ２．３爆破参数的确定 ２．３．１炸高的确定 ４ 适宜炸高是保证定向控制爆破的重要参数，水 泥立窑的主要承重构件是钢筋砼立柱，为了保证立 窑爆破时具有足够的倾覆力矩，确保形成铰链，避免 度，形成最大“炸高”，而后２排立柱仅在根底处做 一定破坏，形成铰点。 根据压杆欧拉公式 Ｐ＝４丁Ｎ，ｒｒ２Ｅｊ＝ Ｎ￣３ＥＤ４ （１） 一 一 １６ 式中，Ｐ为底层单根立柱承受质量，因立窑总重量约 ２５０ ｔ，由１０根立柱支撑，故Ｐ＝２５ ｔ；Ｎ为底层立柱 竖向钢筋根数（试爆后确定），Ｎ＝１２；Ｅ为钢筋弹性 模量，Ｅ＝２ Ｘ １０ ｋｇ／ｅｍ ；Ｊ为钢筋的惯性矩，Ｊ＝ １ＴＤ ／６４；Ｄ为竖向钢筋直径，Ｄ＝２．２ ｅｍ；ｈ为最小 炸高，将以上各参数值代入式（１），计算得ｈ＝ ＝ ２０９ ｃｍ。结合实际经验分析，为确保立窑按预定方 向顺利倒塌，各排立柱的炸高见表１。 表１各排立柱炸高 ｉｎ ２．３．２横梁处理 立窑中连接框架的２根横梁宽为６０ ｃｍ，厚度 很大，约为９０ ｃｍ，对爆破效果影响很大。为了保证 立窑由刚性铰链结构变为柔性铰链结构，为后排倾 倒提供缓冲力和时间差，使后排立柱顺利按预定方 向和时间倒塌，以防窑体质量太重直接坐下来，在横 梁靠近前排立柱的地方打３个孔进行松动爆破，间 距为２５ ｅｍ，按设计顺序起爆炸软钢筋 Ｊ。 ２．３．３炮孔参数 前２排立柱的炮孔采用梅花形布孔，后２排立 柱仅在底部沿中心线布孔，炮孔方向均朝向窑内或 空旷一侧；炮孔深度Ｌ＝（０．６－＿０．８） ６ Ｊ， 为立柱 断面的边长，其值为５５０ ｍｍ，则炮孔深度Ｌ＝３８０ ｍｍ；根据资料和现场情况分析，单位炸药消耗量取 ｑ＝１ ２００ ｇ／ｍ ，经计算调整后前两排立柱中心线炮 孔的单孔装药量为１３０ ｇ，前２排其余炮孔的单孔装 药量为１００ ｇ，后２排立柱的单孔装药量为５０ ｇ。 ２．４起爆网路 起爆网路采用毫秒非电雷管网路，根据孔内高 段位、孔外低段位的原则，采用３个段别的导爆管雷 管实现毫秒延时。前２排距离倾倒方向近的立柱采 用１段，远的立柱和横梁采用３段，后２排采用１１ 维普资讯 http://www.cqvip.com ８０ 爆破 ２００８年９月 段，采用３段联接传爆，最后簇联由２发电雷管引 爆。采用此网路既可以保证倾倒方向，又可以防止 发生后坐的现象，也能降低倒塌触地振速。网路连 ２层湿草垫和一层加密渔网最后加一层致密钢丝网 将爆破部位全部包裹起来；在横梁处覆盖胶管帘。 ４爆破效果与分析 接起爆顺序如图２。 图２起爆网路图 ３安全校核与防护措施 ３．１爆破飞石计算校核 根据无覆盖条件下单耗与飞石距离的公式 。 ： Ｒ＝７０ｑ ，按照最大单孔装药量计算得Ｒ：７８ ｍ， 因此要采取预防飞石的措施。 ３．２触地振动计算校核 爆后立窑倾倒触地时引起地表振动，根据中科 院的经验公式 】，激发的最大地表振动速度为： Ｖ：０．０８（ ） ・ ’ （２） 式中，，为水泥立窑倒地时的冲量，，：Ｍｇ￣ｇｈ， Ｎ・ｓ； 为立窑总质量，取２５０ ｔ，重心落差ｈ取２０ ｍ；Ｒ为落地构件距保护建筑物最近的距离，取３５ ｍ。代人式（２）可计算出Ｖ＝１．１２１ ｃｍ／ｓ，小于安全 规程容许的振速标准１．５ ｃｍ／ｓ，故最大振动速度符 合要求。 ３．３安全防护措施 利用现场条件在倾倒方向前方用挖掘机筑起一 道横向长５．５ ｍ、宽２ ｍ、高１．６ ｍ的松散土堤，以缓 冲立窑的触地振动和减少二次飞石的损坏，保护侧 前方的楼房和平房。 为了防止起爆时产生飞石，在堵塞时用细沙和 土的混合物进行堵塞，堵塞密实并保证堵塞长度；用 起爆后立窑按照预定方案顺利倾倒，爆破拆除 取得良好效果，飞石基本控制在２０ ｍ内，５０ ｍ之外 基本无震感，四周建筑物安全无恙，没有受到冲击， 楼房居民没任何反映。 爆时观察倾倒方向偏移了一点点，分析其原因： 一是由于窑体上部质量过重，后排支撑强度不够，支 撑立柱作用减弱，导致倾倒角度偏移；二是未充分考 虑窑体内化学反应致使窑体的强度降低，导致过早 倒塌发生偏移，但未影响总体爆破效果；三是延期间 隔时间太短，立窑起爆后坐，建议类似工程中微差时 间应合理加大，进一步优化延期时间；四是横梁炸软 的长度太长，导致立窑直接后坐。 从爆破现场来看，爆堆的长度和宽度都很好地 控制在小土堤范围内，钢筋基本全部裸露，爆渣清除 方便。但是，因为倒塌前方空地不足，土堆离被爆体 太近，致使窑体上部框架结构没有完全分离。 参考文献 ［１］ 何广沂，朱忠节．拆除爆破新技术［Ｍ］．北京：中国铁 道出版社，２００１． ［２］谢先启，贾永胜，罗启军，等．复杂环境下九层框架楼 房的控制爆破拆除［Ｊ］．爆破，２００７，２４（１）：４６－５０． ［３］冯叔瑜．城市控制爆破［Ｍ］．北京：中国铁道出版社， １９８７． ［４］ 郑康亮，刘世波．复杂环境下４栋钢筋砼框架楼房控 制爆破拆除［Ｊ］．爆破，２００７，２４（２）：６２—６６． ［５］ 沈朝虎，张 宇，曹国候，等．电厂综合楼拆除爆破 ［Ｊ］．爆破，２００５，２２（４）：６８－７０． ［６］ 宗琦，吕 渊．钢筋混凝土框架结构物定向爆破拆 除［Ｊ］．爆破，２００７，２４（３）：５２—５４． ［７］翁志强．６２ ｍ高烟囱定向爆破拆除［Ｊ］．爆破，２００７， ２４（３）：６９－７１． ［８］ 陈德志，丁帮勤．９０ ｍ高混凝土烟囱爆破拆除［Ｊ］．爆 破，２００７，２４（４）：４９．５２．
