CN105423831A - 一种锥形建筑物叠套式原地控制爆破拆除方法 - Google Patents

Abstract

一种锥形建筑物叠套式原地控制爆破拆除方法，充分利用锥形建筑物的几何特点及对称结构对其进行合理分节，并据叠套条件在每节底部设置环形缺口，通过炸高计算、炮孔设定、定向装置设计以及采用数码式电子雷管自下而上逐排起爆，对称破坏环状缺口范围内钢筋砼，使逐节锥形建筑物准确套入最下节烟囱内，拆除体扩散范围只限在烟囱内。该专利设计新颖、工艺简单，被拆除锥形建筑物通过分节、定向、爆破、叠套的方式准确落入锥形构筑物内，扩散范围控制在锥形构筑物内，不影响周边工厂正常生产和居民日常生活，符合国家清洁环保节能政策，创新节能贯穿拆除全过程，有效的解决高耸钢筋砼锥形建(构)筑物无倒塌场地复杂环境下拆除的世界级技术难题。

Description

一种锥形建筑物叠套式原地控制爆破拆除方法

技术领域

本发明涉及一种锥形建筑物叠套式原地控制爆破拆除方法。

背景技术

当今世界控制爆破拆除理论日趋完善，对高耸钢筋砼建(构)筑物控制爆破拆除技术也进一步提高，例如：定向倒塌、折叠式倒塌、原地倒塌爆破拆除技术，这种快速、经济、安全的高耸建(构)筑物拆除技术是行业中最具竞争力的方法之一。

然而，在城市建设飞速发展并日趋现代化和工业技改项目不断实施的当今，需拆除重建烟囱类高耸建(构)筑物大多数位于人口稠密的城镇或有大量工业设施的工业区，由于环境复杂、倒塌空间有限(或无倒塌空间)，加之清洁环保要求高，使的以上控制爆破拆除方法已无法满足工程现场施工及环保要求，而机械、人工拆除劳动强度大、安全隐患多、耗资大，施工时间长、更重要的是不符合国家清洁环保政策。

本申请借鉴国内外本领域创新研究成果，采用运动学、动力学原理，对拆除高耸钢筋砼的控制爆破全过程进行了深入系统的研究分析、测试和现场实践，首次创造性地提出“锥形构筑物——烟囱原地(原位)叠套式控制爆破拆除法”，该发明清洁环保、安全可靠、经济实用、高效快速，是继折叠倒塌控制爆破后又一创新成果，为本行业技术创新领跑者，国内外首创，将推动控制爆破拆除领域走向新的创新里程。

发明内容

本发明针对现有技术的不足提供一种锥形建筑物叠套式原地控制爆破拆除方法，目的是解决高耸钢筋砼锥形建(构)筑物无倒塌场地复杂环境下拆除的世界级技术难题。

本发明为实现以上目的，采用如下方案：一种锥形建筑物叠套式原地控制爆破拆除方法，其包括以下步骤：

(1)、锥形建筑物分段设计

根据待爆破的锥形建筑物的几何结构和对称性的特点将锥形建筑物按照自身尺寸、高度以及场地要求分为若干节；

(2)、确定环形缺口的高度

以待拆除锥形建筑物结构的资料数据及现场观测为依据，根据叠套的拆除条件计算出环形缺口的高度，使得落入锥形建筑物叠套数量最大化，其中要求上节锥形建筑物的高度大于下节锥形建筑物的高度，上节锥形建筑物的底面外径小于下节锥形建筑物的顶面外径；

(3)、布孔和预设雷管

根据步骤(2)中确定的环形缺口高度，通过计算算出每节的炸高，根据炸高的计算结果环向对称布置多排炮孔。根据爆破的基本原理及运动学、动力学原理，进行分节高度、炸高、最大叠套节数、节冲击力、节折断力、下落偏转拉伸力主要参数计算设计；进行主要爆破参数设计然后进行钻孔、装药、连线、填塞；采用高精度电子雷管准确延时起爆；其中要求炮孔最小抵抗线朝向锥形建筑物内侧，保证炮孔装药向内壁的最小抵抗线略大于向外壁的最小抵抗线；

(4)、定向控制设备设置

上节待爆锥形建筑物顶面对称方向设有定位钢丝绳，该钢丝绳两端拉至炮孔下方通过导链组合拉紧固定，对于烟囱不对称物件可提前拆除或者采用钢丝绳拉力装置调整；

(5)、防护设施的设置

采用双橡胶网外加双层铁丝网包裹在环形缺口外围，防止飞石向外飞溅。

(6)、炮孔爆破顺序以及延迟起爆设计

环形缺口内的高精度电子数码雷管自下而上逐排或逐两排起爆，排间起爆延迟时间控制在15-25ms，使上节锥形建筑物从起爆开始利用自身重力以及下落过程中的重力加速度逐渐落入下节锥形建筑物内，并在爆破缺口形成瞬间锥形建筑物竖筋的牵引力作用下准确定向，落到建筑物内地面时产生冲击破坏能量而压缩，筒身缩短和部分解体破坏。

(7)、整个锥形建筑物采用自上而下逐节爆破。

优选的，所述步骤(3)中炮孔为环形对称布孔或梅花形布孔，采用取岩芯钻钻孔。

优选的，所述步骤(4)中采用4根直径25mm钢丝绳和4个或1个导链组合拉紧装置。

本发明的有益效果：

(1)、本发明的设计理念新颖突破传统需要大面积爆破场地的定向爆破拆除手段，解决了复杂环境下、无倒塌锥形建(构)筑物及高耸钢筋砼烟囱拆除技术难题，推动生产力发展，社会、经济效益空前。

(2)、本发明在整个施工过程中不影响周边工厂的正常生产以及周围居民的日常生活，符合国家消洁环保节能施工政策，是爆破拆除行业科学施工的典范，将推动控制爆破拆除领域走向新的创新里程。

(3)、本发明与传统机械、人工拆除相比，直接经济效益可提高40％以上。

(4)、本发明的拆除过程中清洁环保、工序简单、操作方便、成本低廉，同时施工安全性高、拆除速度快，具有很好的推广和应用前景。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明爆孔结构示意图。

具体实施方式

实施例：

首先根据锥形建筑物的倒锥形的几何特点以及对称性，将锥形建筑物按照实际高度、结构以及场地要求对其进行分节，设定分解高度为L_n(目前一般锥形建筑物高度在240米以下，可分为2-4节)；

其次观测锥形建筑物的分节情况在每节下方设定环形缺口，环形缺口高度的设定需满足1、锥形建筑物最大叠套数，2、上节锥形建筑物高度大于下节锥形建筑物高度，其中最大叠套数计算公式为：(N_max为最大叠套数，D_nxn为上一节锥形建筑物内径，D_nw为锥形建筑物第n节筑物外径，K为叠套容量系数，其中K＜1，一般K＝0.8)；

然后根据环形缺口的高度布孔和预设雷管，通过计算算出炸高，要求最小炸高必须保证上节烟囱爆破后准确套入下节锥形建筑物，根据上述炸高的计算结果，保证准确的爆破设计参数最好用取岩芯钻钻孔，然后在炮孔内安装炸药，其中炸高计算公式为h_n＝δ_nX×tgα(hn为炸高，δ_nX为第n节下端壁厚，α为爆破缺口处烟囱壁锥度)，当上节底面外径与下节顶面内径相等时为临界炸高；布孔采用环形或梅花形分排打孔，其参数要求孔深L＝0.7δ，孔距a＝(0.9-1.1)L，排距b＝0.866a，填塞长度：LS≥Wmin(δ为上节外径与下节内径间隙)；炮孔设计完成后进行装药，各孔装药量必须保证钢筋砼完全脱离钢筋网，因此，炸药单耗与传统定向爆破相近，即Q＝q×a×b×δ(q为根据烟囱实际结构，取1.2-2.0kg)；起爆破技术：建筑物叠套原位爆破拆除中起爆破瞬间建筑物的对称性(结构、受力、下降冲击力)是拆除成功的关键因素，在炸药起爆时差方面必须与建筑物轴线对称，采用高精度电子雷管插入孔内药包，连线、填塞准备起爆；其中必须保证多孔最小抵抗线朝向锥形建筑物内壁，保证每孔装药向内壁的最小抵抗线略大于向外壁的最小抵抗线。

由于在实际锥形建筑物拆除过程中锥形建筑物高度较高、结构过大以及受力(侧风阻力)一般是不完全对称和平衡的，因此采用定向装置的四根钢绳上端固定建筑物顶部，下端通过导链组环形拉紧装置固定，确保烟囱在环形爆破缺口形成瞬间准确下落至下节烟囱内；在环形缺口外采用双橡胶网外加双层铁丝网包裹在环形缺口外围，防止飞石向外飞溅；

在上述操作完毕后进行起爆，环形缺口内爆破自下而上逐排或逐两排起爆，对称破坏环状缺口范围内的钢筋砼，使上节烟囱在本身自重和重心下移过程中借助的重力加速度以及在下落到地面时产生冲击破坏能量而压缩，筒身缩短和部分解体破坏；锥形建筑物整体为自上而下逐节爆破，其中排间采用双套起爆网络，爆破时间设定为15-25ms，直至所述分节叠套落入锥形建筑物内底部，即完成整个爆破拆除，其中在起爆过程中，由于炸药的作用混凝土与钢筋分离，我们以第一节为例：锥形建筑物钢筋砼抗压破坏极限应力[σ]，第一冲击地面破坏高度h_1p，则钢砼件筒壁的应变破坏能量：

h_1p[σ]πD_1s

节下落至烟囱内地面的冲击能量：

mv²＝m₁(2gL₀₁)＝m₁gL₀₁则

h_1p＝m₁gL₀₁/[σ]πD_1s。

Claims (3)

1.一种锥形建筑物叠套式原地控制爆破拆除方法，其包括以下步骤：

(1)、锥形建筑物分段设计

根据待爆破的锥形建筑物的几何结构和对称性的特点，将锥形建筑物按照自身尺寸、高度以及场地要求分为若干节；

(2)、确定环形缺口的高度

以待拆除锥形建筑物结构的资料数据及现场观测为依据，根据叠套的拆除条件计算出环形缺口的高度，使得落入锥形建筑物内叠套数量最大化，其中要求上节锥形建筑物的高度大于下节锥形建筑物的高度，上节锥形建筑物心底而外径小于下节锥形建筑物的顶面外径；

(3)、布孔和预设雷管

根据步骤(2)中确定的环形缺口高度，通过计算算出每节的炸高，根据炸高的计算结果环向对称布置多排炮孔。根据爆破的基本原理及运动学、动力学原理，进行分节高度、炸高、最大叠套节数、节冲击力、节折断力、下落偏转拉伸力主要参数计算设计；进行主要爆破参数设计然后进行钻孔、装药、连线、填塞；采用高精度电子雷管准确延时起爆；其中要求炮孔最小抵抗线朝向锥形建筑物内壁，保证炮孔装药向内壁的最小抵抗线略大于向外壁的最小抵抗线值；

(4)、定向控制设备设置

上节待爆锥形建筑物顶面对称方向设有定位钢丝绳，该钢丝绳两端拉至炮孔下方，通过导链组合拉紧固定，对于烟囱不对称物件可提前拆除或者采用钢丝绳拉力装置调整；

(5)、防护设施的设置

采用双橡胶网外加双层铁丝网包裹在环形缺口外围，防止飞石向外飞溅。

(6)、炮孔爆破顺序以及延迟起爆设计

环形缺口内的高精度电子数码雷管自下而上逐排或逐两排连线起爆，排间起爆延迟时间控制在15-25ms，使上节锥形建筑物从起爆开始利用自身重力以及下落过程中的重力加速度逐渐落入下节锥形建筑物内，并在爆破缺口形成瞬间锥形建筑物竖筋的牵引力作用下准确定向，落到建筑物内地面时产生冲击破坏能量而压缩，筒身缩短和部分解体破坏。

(7)、整个锥形建筑物采用自上而下逐节爆破。

2.根据权利要求1所述一种锥形建筑物叠套式原地控制爆破的拆除方法，其特征在于，所述步骤(3)中炮孔为环形对称布孔或梅花形布孔，采用取岩芯钻钻孔。

3.根据权利要求1所述一种锥形建筑物叠套式原地控制爆破的拆除方法，其特征在于，所述步骤(4)中采用4根直径25mm的钢丝绳和4个或1个导链组合拉紧装置。