CN104990470A - 重心偏移法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种重心偏移法，包括以下步骤：a在建筑物或者构筑物重心下部所在墙体或者筒体上设计爆破切口，在设计的爆破切口处画线标出；b.在爆破切口所在墙体或者筒体上设置减荷槽，在爆破区域内布设炮孔；c.在炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，在中心部位一次点火，逐段引爆。相对于现有技术，本发明有以下优点：本发明应用物体的重心偏移法理论来指导定向爆破与拆除建筑物的工程设计和施工，能够使爆破工程技术人员心中有底，心中有数，思路清晰，运用方便，能够保证个个定向爆破与拆除建筑物工程的施工都能成功。由此将给国家和企业带来很好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于爆破技术领域，具体地说涉及一种将重心偏移理论应用到定向爆破系统中的定向爆破方法。
背景技术
目前国内外少数爆破技术人员的技术水平还处于模仿阶段，还没有掌握定向爆破与拆除建筑物核心技术的真谛，就模仿别人的爆破设计方案对建筑物进行定向爆破与拆除方案的设计和施工，结果造成了各种爆破事故的发生。例如：广西某爆破公司在定向爆破拆除楼房时，起爆后，楼房半倒不倒斜立在那里；青海某爆破公司在定向爆破拆除楼房时，连续爆破几次都没爆倒；某有名爆破公司在安阳电厂定向爆破烟囱时，起爆后，烟囱开始时倾斜，结果上部1/4之处断了掉了下来，下部又回到原位站到了那里；又如有个爆破公司爆破拆除冷却塔时，起爆后，冷却塔斜立到原地，等等。全国每年都有爆不倒建筑物或因爆破的建筑物倒塌方向偏差太大砸坏周围设施的事故发生。这些不成功的爆破事故案例在电视新闻和报纸等媒体上时有报道。目前我国定向爆破与拆除建筑物的教材上没有提及到物体的重心偏移法理论，更谈不上用重心偏移法理论来指导定向爆破与拆除建筑物工程的施工。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足提供一种重心偏移法，应用物体的重心偏移法理论来指导定向爆破与拆除建筑物的工程设计和施工，能够使爆破工程技术人员心中有底，心中有数，思路清晰，运用方便，能够保证个个定向爆破与拆除建筑物工程的施工都能成功。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种重心偏移法，包括以下步骤：
a在建筑物或者构筑物重心下部所在墙体或者筒体上设计爆破切口，在设计的爆破切口处画线标出；
b.在爆破切口所在墙体或者筒体上设置减荷槽，在爆破区域内布设炮孔；
c.在炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，在中心部位一次点火，逐段引爆。
本发明根据不同的工况，步骤a中爆破切口的形状可以设计为梯形或楔形。
当建筑物横截面为圆形，如水塔、冷却塔或烟囱，所述步骤a中爆破切口为梯形，爆破切口梯形斜面与下底面之间的夹角γ为25°-40°，爆破切口底部横截面弧长为切口处底部外圆周长的60%-60.66%，对应的圆心角α为216°-240°。
当爆破烟囱或水塔时，爆破切口高度h1为切口处壁厚的3-5倍，在爆破切口区域内未布设减荷槽的部位布设炮孔。
爆破烟囱时，所述爆破切口后边保留部分所在的烟囱底部，烟囱保留部分中心处1/3弧长部分外层钢筋剥离并切断，构成倒塌铰链。
爆破冷却塔时，爆破切口高度h2为10m-25m，步骤b在爆破切口区域内减荷槽上部还设置有解体窗，在爆破切口区域内人字形支腿上布设有炮孔。
爆破的建筑物横截面为正方形或长方形时，如楼房或厂房等，所述步骤a中爆破切口为楔形，爆破切口后边的闭合角β为30°-40°，切口闭合角到远离切口面的墙体之间的距离L为1m-2m，在爆破切口区域内砼立柱上布设炮孔。
当爆破楼房或厂房时，楔形切口内若有砼立柱，其炸高应按压杆稳定原理进行计算，爆破切口内炸高为2~3m。
当爆破框架结构建筑时，所述楔形切口对应的后排承重墙或立柱不拆除，在每根立柱底部布设两个炮孔，炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，最后爆破，以作为建筑物倒塌时后边的转动铰链。
相对于现有技术，本发明有以下优点：本发明应用物体的重心偏移法理论来指导定向爆破与拆除建筑物的工程设计和施工，能够使爆破工程技术人员心中有底，心中有数，思路清晰，运用方便，能够保证个个定向爆破与拆除建筑物工程的施工都能成功。由此将给国家和企业带来很好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是烟囱爆破瞬间形成的爆破切口示意图。
图2是图1的A-A剖面放大示意图。
图3是设计好的烟囱爆破切口展开示意图。
图4是设计好的冷却塔爆破切口示意图。
图5是设计好的楼房爆破切口示意图。
图6是设计好的厂房爆破切口示意图。
图中，爆破切口底面后边线7，自重力作用线相对偏移距离8，自重力俯视作用线11，烟囱爆破切口5，烟囱保留部分中空横截面10，烟囱保留部分实体横截面6，倒塌方向中心线9，重心作用线P,烟囱保留部分中心处1/3弧长12，定向窗减荷槽1，炮孔2，减荷槽3，解体窗4，人字形支腿5。
具体实施方式
一种重心偏移法，包括以下步骤：
a.在建筑物或者构筑物重心下部所在墙体或者筒体上设计爆破切口，在设计的爆破切口处画线标出，爆破切口底面后边线与倒塌方向中心线垂直；
b.在爆破切口所在墙体或者筒体上设置减荷槽，在爆破切口区域内布设炮孔；
c.在炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，在中心部位一次点火，逐段引爆，所述的逐段引爆是指，所有的导爆管雷管内均设有延时机构，在梯形切口的中心部位的导爆管雷管开始起爆，依次向夹角γ选用不同段别的毫秒延期导爆管雷管依次延时起爆。
本发明根据不同的工况，步骤a中爆破切口的形状为梯形或楔形。
具体地说，当建筑物横截面为圆形，如水塔、冷却塔或烟囱，如图1、图2和图3所示，步骤a中爆破切口为梯形，爆破切口梯形斜面与下底面之间的夹角γ为25°-40°，爆破切口底部横截面弧长为切口处底部外圆周长的60%-60.66%，对应的圆心角α为216°-240°，靠近保留部分在爆破切口区域内开设两个定向窗减荷槽减荷槽，定向窗减荷槽减荷槽一般为三角形。
对于烟囱和水塔，爆破切口高度h1为切口处壁厚的3-5倍，在爆破切口区域内未布设减荷槽的部位布设炮孔。
另外对于烟囱，所述烟囱爆破切口后边保留部分所在的烟囱底部，烟囱保留部分中心处1/3弧长12部分外层钢筋剥离并切断，为了倒塌更加完美。
对于冷却塔，爆破切口高度h2为10m-25m，所述步骤b在爆破切口区域内减荷槽上部还设置有解体窗，在爆破切口区域内人字支腿上布设炮孔。
对于建筑物横截面为正方形或长方形，如楼房或厂房等，所述步骤a中爆破切口为楔形，爆破切口后边的闭合角β为30°-40°，切口闭合角到远离切口面的墙体之间的距离L为1m-2m。
对于框架结构，在爆破切口区域内砼立柱上布设炮孔。框架后排的每根立柱的底部布设两个炮孔，每根立柱底部布设两个炮孔，炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，爆破，以作为建筑物倒塌时后边的转动铰链。
对于楔形切口内有砼立柱，其炸高应按压杆稳定原理进行计算，爆破切口内炸高为2~3m。所述的炸高即每一层立柆的爆破高度。
实施例1：本发明用于定向爆破建筑物或构筑物的横截面为圆形时，如水塔、冷却塔或烟囱，如图1、图2和图3所示，步骤如下：
a.在构筑物重心下部所在筒体上设计爆破切口，在设计的爆破切口处画线标出，爆破切口的形状为梯形,，爆破切口底面后边线与倒塌方向中心线垂直，爆破切口梯形斜面与下底面之间的夹角γ为25°-40°，爆破切口底部横截面弧长为切口处外圆周长的60%-60.66%，对应的圆心角α为216°-240°；
b. 在爆破切口所在筒体上设置减荷槽，在爆破切口区域内未布设减荷槽的部位布设炮孔，
c.在炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，在中心部位一次点火，逐段引爆。
实施例2：本发明用于定向爆破烟囱或水塔，如图1、图2和图3所示，步骤与实施例1相同，只是步骤a中，则爆破切口高度h1为切口处壁厚的3-5倍；步骤b中在爆破切口靠近夹角γ对应的筒体上对称部位设置两个定向窗减荷槽减荷槽减荷槽，定向窗减荷槽减荷槽减荷槽的槽底边长L1为1-1.5m。
实施例3：本发明用于定向爆破冷却塔，如图4所示，步骤与实施例1相同，只是步骤a中，爆破切口高度h2为10m-25m，步骤b在爆破切口区域内减荷槽上部还设置有解体窗，在爆破切口区域内人字形支腿上布设炮孔。
实施例4：如图5所示，本发明用于定向爆破楼房时，步骤如下：
a.在建筑物重心下部所在墙体上设计爆破切口，在设计的爆破切口处画线标出，爆破切口的形状为楔形, 爆破切口底面后边线与倒塌方向中心线垂直，爆破切口后边的闭合角β为30°-40°，切口闭合角到远离切口面的墙体之间的距离L2为1m-2m；
b. 在设计的爆破切口所在区域的墙体上设置减荷槽，减荷槽是将爆破切口内的非承重墙拆除构成的，在爆破切口区域内未布设减荷槽的部位布设炮孔，即在爆破切口承重墙或者内立柱上布设炮孔，
c.在炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，在中心部位一次点火，逐段引爆。
实施例5：本发明用于定向爆破厂房时，步骤如下：
a.在建筑物重心下部所在墙体上设计爆破切口，在设计的爆破切口处画线标出，爆破切口的形状为楔形, 爆破切口底面后边线与倒塌方向中心线垂直，爆破切口后边的闭合角β为30°-40°；
b. 在爆破切口所在墙体上设置减荷槽，减荷槽是将爆破切口内的非承重墙拆除构成的，在爆破切口区域内未布设减荷槽的部位布设炮孔，即在爆破切口承重墙或者内立柱上布设炮孔；
还存在另一种情况，如图6所示，若爆破切口内有砼立柱，其炸高h3应按压杆稳定原理进行计算，爆破切口内炸高为2~3m。所述的炸高即每一层立柆的爆破高度。
在炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，在中心部位一次点火，逐段引爆。
对于框架结构，为了使倒塌效果更加完美，在远离爆破切口的框架后排的每根立柱的底部布设两个炮孔，炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，爆破以作为建筑物倒塌时后边的转动铰链。
本发明的工作原理如下：
定向爆破与拆除建筑物的核心技术之一是物体的重心偏移法，其原理如下：
一个物体的各部分都要受到重力的作用，从效果上看，我们可以认为各部分的重力作用集中于一点，这一点就叫做物体的重心。同样，从效果上看，我们可以认为物体各部分所受到的重力的合力，可以看作是这个物体的自重力。自重力作用于该物体的重心，方向垂直向下指向地球中心。物体的重心和自重力的作用位置在物体变形和倾倒之前不会改变。
我们将人为地使物体重心相对地产生偏移的方法叫做重心偏移法。物体重心的偏移它是以自重力作用线的偏移来体现的。
上述所说的重心相对偏移，起初并不是物体的重心和自重力作用线真正的产生了偏移，而是由于人们通过在物体重心下方某个部位开挖了爆破切口，改变了物体自身的结构和受力系统，使物体的自重力作用线不再通过物体重心下方保留部分范围内的横截面平面，使二者的位置产生了相对偏移。以烟囱为例，在其自重力作用线相对地偏移出其保留部分范围内的横截面平面时，就能够使烟囱失稳倾倒。上述的保留部分范围内的横截面平面是由烟囱的实体横截面和中空横截面两部分组成，如图1和图2所示。在爆破切口形成的瞬间，建筑物仍处于瞬间平衡状态，其重心和自重力作用线仍然在原来的平衡位置不变（如图1所示）。此时，由于爆破切口上部的建筑物部分因失去支撑而悬空，在其自重力（荷载）的作用下产生了一个定向倾倒力矩，在这个定向倾倒力矩的作用下，建筑物的重心和自重力作用线离开了原来的平衡位置向外产生了绝对偏移。当绝对偏移到位时，建筑物就会产生定向倒塌，这就是重心偏移法的主要原理。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种重心偏移法，包括以下步骤：
在建筑物或者构筑物重心下部所在墙体或者筒体上设计爆破切口，在设计的爆破切口处画线标出；
在爆破切口所在墙体或者筒体上设置减荷槽，在爆破区域内布设炮孔；
在炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，在中心部位一次点火，逐段引爆。
2.根据权利要求1所述的重心偏移法，其特征在于：所述步骤a中爆破切口的形状为梯形或楔形。
3.根据权利要求2所述的重心偏移法，其特征在于：所述步骤a中爆破切口为梯形，爆破切口梯形斜面与下底面之间的夹角γ为25°-40°，爆破切口底部横截面弧长为切口处底部外圆周长的60%-60.66%，对应的圆心角α为216°-240°。
4.根据权利要求3所述的重心偏移法，其特征在于：爆破切口高度h1为切口处壁厚的3-5倍，在爆破切口区域内未布设减荷槽的部位布设炮孔。
5.根据权利要求3所述的重心偏移法，其特征在于：所述爆破切口后边保留部分所在的烟囱底部，烟囱保留部分中心处1/3弧长部分外层钢筋剥离并切断。
6.根据权利要求3所述的重心偏移法，其特征在于：爆破切口高度h2为10m-25m，步骤b在爆破切口区域内减荷槽上部还设置有解体窗，在爆破切口区域内人字形支腿上布设有炮孔。
7.根据权利要求2所述的重心偏移法，其特征在于：所述步骤a中爆破切口为楔形，爆破切口后边的闭合角β为30°-40°，切口闭合角到远离切口面的墙体之间的距离L为1m-2m，在爆破切口区域内砼立柱上布设炮孔。
8.根据权利要求7所述的重心偏移法，其特征在于：楔形切口内若有砼立柱，其炸高应按压杆稳定原理进行计算，爆破切口内炸高为2~3m。
9.根据权利要求6或者7所述的重心偏移法，其特征在于：所述楔形切口对应的后排承重墙或立柱不拆除，在每根立柱底部布设两个炮孔，炮孔中安装塑料导爆管雷管和炸药，最后爆破，以作为建筑物倒塌时后边的转动铰链。
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