控制爆破.ppt

0绪论,0.1.控制爆破的进展,0.1.1zh,第三级,第四级,第五级,控制爆破,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,控制爆破,主讲 邓飞,资源与环境工程学院,1,0,绪论,0.1,控制爆破定义：,通过精心设计、施工与防护等技术，严格控制爆炸能源的释放和介质的破碎过程，既要达到预期的,爆破效果,，又要将爆破范围、破碎程度、倒塌范围、抛掷方向、堆积形状以及,爆破危害,控制在允许规定范围之内。这种对,爆破效果,和,爆破危害,进行,双重控制,的爆破，叫做控制爆破。,一般岩土爆破与控爆的差别。,2,0.2,控制爆破的发展简况,硐室爆破 集中药包、平面药包、条形药包；硐室水压爆破法；,中深孔爆破技术 微差、挤压、预裂、光面爆破。,拆除爆破 各种型式各种环境的,建、构物,。,水下控制爆破 岩塞爆破、围堰拆除、软地基爆炸处理,高能爆破加工技术 爆炸成形、爆炸焊接、爆炸合成金刚石,3,爆破器材 无起爆药雷管、高能电磁感应起 爆雷管、高精度毫秒延期雷管、高精度电子延期雷管、特种炸药、快速静态破碎剂、属性耐热炸药。,爆破理论的研究 实用化、计算机化和科学化。,(D-K-P,硐室爆破设计系统、,K-R,台阶爆破设计系统）,拓宽爆破技术应用（开创性课题,-,纤维撕裂爆破；聚和爆破；化合爆破）,爆破安全技术 越来越重视。,4,0.3,控制爆破发展方向,加强理论研究，发展数值模拟技术,实施精密控制，拓宽控制爆破技术的应用领域（开创性课题,-,纤维撕裂爆破；聚和爆破；化合爆破）,发展新型爆破材料，提高控制爆破水平,发展爆破安全技术，防止爆破危害,5,04如何学好本课程,本课程特点：,实践性强,学科综合性强，涉及面广,1,广泛收集实例,网站：,中国爆破网（,),中国工程爆破协会（,),中国工程爆破网（,),期刊：,工程爆破,、,爆破,2,设计实践,3,熟悉,爆破安全规程,4,掌握爆破基础知识，各类爆破设计要点，安全防护知识,6,0.5,控制爆破原理,最小抵抗线原理,爆破时介质抛掷的主导方向是最小抵抗线方向。,等能原理,每个炮孔所装的炸药在爆炸时所释放的能量与破碎该孔周围介质所需的最低能相等，使介质只产生一定的裂缝或就地破碎松动，而无多余能量造成爆破危害。,7,微分原理,控制爆破的微分原理是将爆炸某一目标所需的总装药量进行分散化与微量化处理，故也称为分散化与微量化原理。,采用等能原理控爆后，炸药周围的介质只产生裂缝、原地松动破坏。但是，当一次药量较大且比较集中时，这一点就很难做到。这种情况下，距炸药一定距离范围内的介质往往会受到过度的破坏，产生塑性变形，有时还会出现抛掷现象，只有在距药包较远处，介质才只形成裂纹,.,不产生过大的破坏。此外，炸药过于集中。容易形成较强的地震波，降低炸药能量的有效利用率。微分原理的应用，就是要消除那些由于炸药量过于集中而造成的危害效应。因此，可以说微分原理是以等能原理为基础，将药最微分化，也即将爆炸能量微分化，从而达到控制爆破的目的。,8,失稳原理,在认真分析和研究建筑物或结构物的受力状态、荷载分布和实际承载能力的基础上，运用控制爆破将承重结构的某些关键部位爆松，使之失去承载能力，同时破坏结构的刚度，建筑物或结构物在整体失去稳定性的情况下，在其自重作用下原地坍塌或定向倾倒，这一原理称为失稳原理。,9,缓冲原理,在优选适合控制爆破的爆破能源及装药结构等的基础上，削弱爆炸应力波的峰值压力对介质的冲击作用，使爆破能量得到合理地分配与利用，称为缓冲原理。,0.5,控制爆破类型,应用范围分 ：,矿山控制爆破,拆除控制爆破,其它控制爆破,10,主要目的和要求分,三定控制爆破（定向、定距、定量）,四减控制爆破,(,空气冲击波、振动、飞石、噪声）,光稳控制爆破（预留面光滑、岩体稳定）,特殊控制爆破,11,2,控制爆破安全技术,2.1,爆破地震效应,2.1.1,基本原理,爆破地震是炸药在岩土等介质中爆炸时，其中部分能量以弹性波的形式在地壳中传播而引起爆区附近的地层震动的现象。,爆破地震和天然地震的比较,爆破地震得振动频率较高，一般,10-30Hz,其中岩石中高于土壤，小药量高于大药量，大大高于普通建筑物的自振频率。天然地震属于低频率振动，,2,5Hz,与建筑物比较接近。,12,爆破地震的持续时间较短，,0.1-2s,而天然地震为,10-40s.,天然地震的振幅大，衰减慢，影响范围广，破坏能量也大；爆破地震与此相反。,爆破地震的震源大小等，可通过一定的技术加以控制，而自然地震目前则不能。,在同一地点的两种震动波参数相同，但爆破地震对该处建筑物的影响和破坏要比天然地震轻得多。,13,爆破地震效应的特点,相对位置：爆破上方的震动强度高于低处最小抵抗线方向上震动强度最小，反向最大，侧向居中。,建筑物类型：低矮建筑的抗震性能比高大、细长建筑物好；大跨度的建筑易被震坏。,地质地形条件：深沟、凹坑、河流、断层和破碎带有明显的隔震与减震作用；岩石越坚硬，抗震性能越好。,爆破类型：爆破地震得强调随着爆破作用指数,n,的增大而增大。,14,爆破地震的震级,地震的震级表示地震发生时以地震波形式释放能童的大小。对爆破地震来讲，它是由一次爆炸的药量和其能量转换为地震波能量的转换系数决定的。,我国的地震震级是采用国际上通用的震级标准，通常称为里氏震级,.,不同震级地震波释放的能量见表,11-4.,各震级之间的关系是,:,震级每差,0.1,级，能量相差,1.4,倍，所以震级差,0.2,级时，能量差,(1.4),2,倍，震级差,0.3,级，能量差,(1.4),3,倍，依次类推。震级差,1,级时，能量相差,1.4),10,=30,倍。,15,16,表,11-4,所列震级是根据震波图上表面波关参数等确定的，称为面波震级，用,Ms,表示,.,面波震级与地震波总能量能最的关系为：,lgE=11.8+1.5M,s,由近震的体波震级,M,1,求面波震级,M,s,M,1,=lgA,u,+R(),R(),为起算函数；,Au,为测点质点的最大位移,Ms=1.13M,1,+1.08,或由经验公式求,Ms,Ms=3.65+lgQ,Q,为炸药量，,kt,17,2.1.2,爆破震动速度的计算及其判据,质点振速表示爆破震动效应强度的原因,质点振速不受覆盖层类型和厚度影响；,可适应于不同的测量仪器、测量方法和不同的爆破条件；,使爆破震动烈度与天然地震烈度统一起来,结构的破坏与质点的振动速度的相关关系比位移或加速度更为密切。,18,质点振动速度,式中,R-,爆破地震安全距离，,m;,Q,炸药量，,kg:,齐发爆破取总炸药量，微差爆破或秒差爆破取 最大的一段药量,;,v-,地震安全速度，,cm/s;,a,药量指数，取,1/3:,K.Q,与爆破点地形、地质条件有关的系数和衰减指 数，按下表选择或由试验确定,.,19,20,爆破振动的允许振速及其判据,评价各种爆破对不同类型建,(,构,),筑物和其他保护对象的振动影晌，应采用不同的安全判据和允许标准。,地面建筑物的爆破振动判据,.,采用保护对象所在地质点峰值振动逮度和主振频率，水工隧道、交通隧道、矿山巷道、电站,(,厂,中心控制室设备、新浇大体积混凝土的爆破振动判据,.,采用保护对象所在地质点蜂值振动速度,.,安全允许标准如表,A.,21,22,地震烈度,是指地震宏观效应的区分，即地震时地面受到的影响和破坏程度，是衡量一定区域内地震强弱程度的尺度。,爆炸振动反应谱,单自由度体系（振动子）对于给定的地面加速度考虑阻尼时的最大反应与系统的自振频率的关系曲线,23,2.1.3,降低爆破地震效应的措施,选取与岩石相匹配的炸药,采取不耦合装药,限制一次爆破最大一段的用药量,增加布药的分散性,改变爆破最小抵抗线方向,开挖防震沟，或预裂爆破,调整起爆顺序,微差爆破,24,2.2,爆破冲击波与爆破噪声,爆破冲击波,是指爆破时引起的压缩型强扰动空气传播。,冲击波在传播中逐渐衰减为声波，既爆破,噪声,。,2.2.1,爆破冲击波,研究意义：冲击波具有较高的压力和速度，可以造成人员伤亡和建构物破坏。爆破噪声也会引起人体某些器官的损伤或某些系统机能的紊乱。因此必须确定其值的大小及安全距离，并采取相应安全措施。,25,冲击波超压的计算,根据不同爆破方式和爆破地点选用不同,公式,。,冲击波安全距离的确定,空气冲击波超压的安全允许标准,:,对人员为,0.02 x 10,5,Pa,对建筑物按,表,6,取值。空气冲击波安全允许距离，应根据保护对象、所用炸药品种、地形和气象条件由设计确定。,26,27,在平坦地形条件下爆破时，可按式,(3),计算超压。,式 中,:,P,空气冲击波超压值,105 Pa,；,Q,一次爆破的梯恩梯炸药当量，秒延时爆破为最大一段药量，毫秒延时爆破为总药量，单位为千克,(kg),；,R,装药至保护对象的距离，单位为米,(m),28,空气超压按压力单位测量，通常使用的压力单位是巴,(bar),，也有用分贝,(dB),的。分贝由下式表示,式中，,P,为测量到的压力,P0,为参考压力，,P0,0.00002Pa,。,知道了装药重量,Q(TNT,当量，,kg),和距离,R(m),，超压可有下式求出。,非约束药包：,露天钻孔爆破：,式中，,K,、为经验系数和指数,一般梯段爆破,K,1.48,，,1.55,；爆破法破大块,K,0.67,，,1.31,。,29,李玉民通过理论计算和实验测试得到井巷掘进爆破空气冲击波沿巷道传播的经验公式为,式中，,P,为距爆源及处的超压，,Pa,，,Q,为爆破空气冲击波初始能量折算成的药量，,kg,；,Qv,为炸药的爆热，,kJ/kg,；,R,为计算点至爆源的距离，,m,；,为巷道表面粗糙性系数；,S,为与炸药毗临的巷道总断面积，,m2,；,d,为巷道水力学直径，。,30,31,32,炸药当量换算,目前，大多数炸药的,TNT,当量是根据能量相似原理按爆热换算的，即,:,e=Q,V,/Q,TNT,式中，,e,某种炸药的,TNT,当量换算系数,;,Q,TNT,-TNT,的爆热，,Jkg-1;,Q,V,某种炸药的爆热，,Jkg-1,。,应用上式进行炸药、火药等的计算时，会产生很大的误差。所以，另一种由实际爆炸愉出来确定爆炸物,TNT,当量的方法逐渐被采纳。所谓实际爆炸输出是指爆炸冲击波峰值压力和正压冲量，即在同样的径向距离处得到相同的爆炸峰值压力,(,或正压冲量,),时,TNT,的药量与爆炸物的药量的比值。,33,工程爆破时，以爆力为,320mL,猛度为,12mm,的为标准炸药，利用下式进行炸药的换算和装填,.,即,:,e=(320/x)M+(12/y)N (M+N=1),式中,e,换算系数,;,x,代表使用炸药的爆力指标值，,mL;,y,一州代表使用炸药的猛度指标值，,mm;,M,N,爆破设计时考虑两因素的比例数分别为,5/6,、,1/6.,。,320,和,12,为标准炸药的爆力和猛度值,单位与,x,、,y,相同,.,34,35,降低空气冲击波危害的安全措施,由于炸药的爆轰是以超声速进行的，当爆轰波从装药传入空气中时，必然引起空气冲击波。在爆破作业中。除不偶合装药空气间隙中产生的空气冲击波起传递爆炸能量的作用外，其它情况下的空气冲击波均为无用功，并且是主要的爆破危害。,为了在进行爆破作业时，确保人员和建筑设施等的安全，一定要控制空气冲击波的超压，使之低于它们最薄弱部位允许的超压值。从爆破技术来讲，采用,柱状炸药,；对炮孔进行良好的,堵塞,并采用,反向起爆,；以及采用,分散的微量装药,等，均可降低空气冲击波超压，但是最有效的措施是设法减小一次起爆的药量，这就要求在进行爆破设计时尽量采用耗药量小的爆破方式，,36,或采用段发雷管进行,微差爆破或秒延期爆破,，这样不仅可以降低空气冲击波超压，而且可以大大降低地震波的危害。当一次起爆药量不允许降低，作业条件又不能满足安全距离时，可在爆源附近或被保护对象附近,构筑,阻波墙、防波排柱等,障碍物,，削弱空气冲击议强度,.,保证被保护对象的安全。,37,38,2.3,爆破飞石的产生和危害,爆破飞石对人员、建筑构或设备造成危害很大，在进行爆破设计时，必须对其加强控制和采取必要的安全措施，本节所述爆破飞石是指所有爆破飞散物。,当炸药的爆炸能量用于破碎岩石或介质后，尚余很多能量，则这些能量将用于加速已破碎的岩石，使其作抛掷运动，从而产生爆破飞石。,39,40,41,2.3.2,控制爆破飞石的方法和防护措施,1.,优选爆破参数,为了控制爆破飞石，首先要优选爆破参数，在能够达到工程目的的前提下，应该尽量采取炸药单耗较低的爆破方式，并设法降低炸药单耗，对最小抵抗线和方向要认真选取,.,并在施爆前进行校核，装药一定要按设计量装填，切勿超装药量。,2.,慎重选择炮位,尽量避免把炮位选在软弱松散夹层，断层、裂隙、破碎带或混凝土接搭面，因为这些部位都易产生速度较高的爆破飞石，其飞石距离远，危害更大。,42,3.,提高炮孔堵塞质量,应选用与炮孔摩擦系数大，密度大的材料作炮泥，并取足够大的堵塞长度，以延长炮泥的迟滞时间，甚至使炮泥在爆破后依然存在炮孔内，但不能选强度弱的爆破材料当炮泥，或无炮泥和炮孔严禁夹杂碎石，以免形成有危害的飞散物。,4.,采用适宜的炸药和装药方式,控制爆破的类型很多，要根据其特点选用适宜的炸药和装药结构，如采用空隙间隔装药和采用低威力,.,低爆速的炸药等。,43,5.加强覆盖和遮挡,覆盖是指在爆源上盖一定强度、弹性和重量的覆盖物，以使碎石等不飞离爆区。覆盖物可用废旧轮胎或胶管连成的防护垫，也可在其上面再盖上一层帆布，或用装砂的草袋等覆盖爆源，亦是较好的覆盖方法。,44,3,城市拆除爆破,3.1,楼房拆除爆破,一、拆除爆破方案,(,一,),原地坍塌,在一般的工业厂房拆除中，钢筋混凝土框架结构“原地坍塌”是最常用的方案，其优点是爆破工艺简单，框架结构四周的水平距离,有框架高度,1/3-1/4,即可,。主要缺点是钻爆工作量相对大一些。必须从底部将全部钢筋混凝土承重立柱爆破足够的高度，才能使框架原地坍塌。,45,(,二,),定向倾倒,若钢筋混凝土框架结构仅有一个方向具备较为开阔的场地时，无论单层或多层框架结构的拆除，均可采用一侧“定向倾倒”的爆破方案。它要求倒塌方向的水平距离不小于框架的高度，这种爆破方案，钻爆工作量小，爆破拆除效率高。,(,三,),内向折叠坍塌,一般当框架四周均无较为开阔的场地时，欲缩小框架的坍塌范围，可采用“内向折叠坍塌”的破坏方式。这种方案，需将框架的内部钢筋混凝土承重立柱充分破坏，外部承重立柱适当破坏形成铰链，从而在重力转矩作用下使框架上部和侧向构件向内折叠倒塌。它要求框架四周场地有,1/3-1/4,框架高度的水平距离，钻爆工作量大，爆破工艺复杂。,46,47,48,(,五,),双向交替折叠倒塌,“双向交替折叠倒塌”主要适用于多层钢筋混凝土框架结构四周场地更为狭窄时的爆破，可将堆积范围控制在坐距离之,H/n,内,(H,为多层框架的高度，,n,为框架结构的层数,),，堆积高度大致可控制在,H,左右。这种爆破方案与“单向连续折叠”方案相类似，其主要优点是框架的坍塌范围又相对缩小了一些。,49,50,二、钢筋混凝土框架结构定向倾倒或坍塌的条件,钢筋混凝土框架结构整体倾倒或坍塌，都必须形成一个倾覆力矩和相应数量的转动铰。,形成倾覆力矩的方法,51,通过爆破各个承重立柱底部不同高度形成重力倾覆力矩,图中立柱与框架顶部连接部分爆破后形成铰链，在倒地瞬间它允许框架顶部与立柱发生相对转动，可降低爆堆高度，同时有利于结构的解体与破碎。,52,通过采用延期起爆技术，使结构形成重力倾覆力矩,各个承重立柱的爆破高度相同，爆破时按,1,、,2,、,3,顺序爆破承重立柱。当第,2,、,3,段雷管起爆后，则整个框架以柱四底部,D,为支点逆时针倒塌。,53,不同爆高与延期起爆相结合使结构形成重力倾覆力矩,通过爆破不同高度的承重立柱并运用延期起爆技术，便可实现钢筋混凝土框架结构坍塌的各种破坏方式。在图,9-4,中，,1,、,2,为延期起爆顺序，框架内外承重立柱底部采取不同爆破高度，爆破后结构发生向内折叠坍塌。,54,铰支的形成方法,铰支是结构的支排立柱某一部位受到爆破，从而失去其支撑能力所形成的。,对于素混凝土立柱，一般只需对立往的某一部位进行爆破，使之失去承载能力，立柱在自重作用下下移，造成偏心失稳，就能形成铰支。,对于钢筋棍凝土立柱，则需要对立柱某一部位的混凝士进行爆破，使钢筋出露，钢筋在结构自重作用下失稳或发生塑性变形，失去承载能力，才能形成铰支。钢筋出露长度应根据立柱内钢筋的断面尺寸和布置形式来确定。立柱内的钢筋一般分为孤立布置和整体布置两种形式。,对于孤立布置的钢筋，可依靠其偏心失稳来形成铰支。,55,对于整体布置的钢筋，即使钢筋暴露较长，也很难造成偏心失稳。因此，往往只能依靠结构的自重作用，使钢筋内应力达到屈服极限，产生塑性流动以致失稳而形成铰支。在这种情况下，就要特别注意破坏位置的选择。通常为了形成倾及力矩，宜选择容易形成铰支的部位作为优先突破点，而把整体布置钢筋的立柱部位作为延续的铰支形成点，因为这些部位在自重作用下不一定能形成铰支，但在外力矩和自重的联合作用下却容易形成铰支。,56,爆破缺口高度的确定,砖结构楼房,57,58,59,60,61,式中,b,为墙体（柱）厚度，,P,1,为墙体（柱,),自身荷重，由因为,tana=h/L,代入上式可得爆破缺口最小相对高度,h,min,=(1/2+P,1,/P)Lb/H,所以可得,h=(1/2+P,1,/P)Lb/H,这是楼房侧向倾倒的基本条件。若上部荷载,P,很大，即,PP,1,则简化为,hLb/H,。,砖结构房屋的爆破缺口相对高度还可用经验公式,h=(23),确定，,为墙厚。,与楼房导向相反一侧的砖墙，若厚度为,24cm,可不施爆；若厚度等于或大于,37cm,这需在根本爆破一定高度，以便形成裂缝，有助于爆后倒塌。,62,钢筋混泥土框架结构,对于钢筋混土,(,排架,),式建筑物不仅要满足建筑物侧向倾倒坍塌的基本条件，还需要满足被爆破后孤立的钢筋骨架顶部所承受的静压荷载超过其抗压极限强度或达到压杆失稳的临界荷载，使钢筋发生变形，立柱随之失稳下塌的条件，我们把满足这一条件时的立柱破坏高度称为最小破坏高度。,63,64,65,66,在实际设计计算钢筋混凝土框架结构承重立柱破坏高度时，常采用经验公式,:,H=K(B+H,min,),式中,H,承重立柱底部爆破高度,;,B,立柱截面的最大边长；,K,经验系数,.K=I.5-2,。,反向立柱形成铰链的爆破破坏高度,H,铰,为,:,H,铰,=(1.01.5)B,总之，在拆除爆破没计中，爆破缺口高度对于建筑物的倾倒坍塌与否是举足轻重的，在以往的实践中，通常由于忽视了上述基本条件，以致出现了三层楼变成两层楼，两层楼及成一层楼的险情，有时则因相对缺口高度过小，造成厂房,(,楼,),未能全部坍塌的情况，因此，需引起高度重视。,67,承上所述,.,爆破缺口是实现建筑物倾倒坍塌的必要条件，对于承重墙,(,柱,),，爆破缺口应该是连续的，这种连续缺口的存在，将使，缺口上部建筑物失去支撑，以便在重力作用下实现倾覆倒塌，形成爆破缺口，不仅要求承重构件本身材科强度受到破坏，而且还应当把已破坏的失去承重能力的材料抛离原位。,68,建筑物爆破折除的技术设计,在进行楼房爆破拆除设计时主要考虑梁、柱、墙的爆破技术设计，即在不同部位上进行爆破以便形成爆破缺口，同时还要考虑联系梁和圈梁的破坏，以形成铰之，降低其刚度，从而在爆破后形成重力矩迫使整个建筑物倒塌破坏解体。可见对于整个楼房建筑物的爆破拆除技术设计，莫过于立拄和承重墙，只要解决好这两项，不愁建筑物不倒。,69,钢筋混泥土梁、立柱,爆破参数,最小抵抗线,最小抵抗线,W,一般取梁柱截面中最小尺寸,B,的一半。最大值不超过,50cm,以免炸药过于集中，而产生大量飞石。,W=1/2B,炮孔间距,a=(1.21.25)w,炮孔深度,炮孔深度的确定原则是，保证药包中心恰好位于梁柱的中心。正方形或圆形截面：,L=0.58D,矩形单排布孔：,L=H,W,大矩形断面布三排孔，两侧孔,L=H,W,中间孔深,L=0.58H,70,炮孔布置,对于小截面立柱、梁，一般布置单排炮孔即可，其布置方法基本上有二种，如图,10-17,所示。图中,(a),为沿立柱中心线布孔，,(b),为沿立柱中心线左右根切布孔。,71,对于大截面钢筋混凝土承重立柱的控制爆破，为使炸药在立柱爆破范围内合理分布，以利于钢筋骨架内的混凝土破碎均匀、与钢筋分离，并使飞石受到有效控制，一般在立柱纵向可布置三排炮孔,.,如图所示。即包括左右两排边孔和一排中心炮孔。,72,单孔装药量,体积公式,在控制爆破中，计算各种不同条件下单孔,L,装药量的公式如下：,式中,Q,单孔装药量，,g,；,W,最小抵抗线，,m,；,a,炮孔间距，,m,；,b,炮孔,L,排距，,m,；,Z,炮孔深度，,m,；,H,爆破体的爆破高度，,m,；,B,爆破体的宽度或厚度，,B=2W,，,m,；,q,单位用药量系数，各种不同材质及,一个临空面,爆破条件下的系数,K,值，可从表,9,一,1,中选取。,73,74,孔深公式,75,76,剪切破碎公式,炸药之所以破碎爆破体主要是克服爆破体的强度和抗拉强度的结果。若,W2,。内承重墙的爆破高度可与外承重墙相同或略高一些。采用内向折叠坍塌”破坏方式时，则主要是将每层楼房的内承重墙和与其垂直的内外承重墙炸开一定高度的水平爆破缺口。缺口高度,h,，自下层至上层可从,1.5,倍的墙厚递增至,3.5,倍，即,h=,（,1.5-3.5),。,81,作为布孔范围的另一种类型的爆破缺口，主要为类似梯形的缺口，如图,10-28,所示,.,图中的近似梯形，系三侧外承重墙的爆破缺口展开后的形状。,L,为爆破缺口的展开的长度。,H,为高度，,b,为排距，这种爆破缺口，一般适用于楼房“定向倒塌”、“单向折叠倒塌”或“双向交替拆叠倒塌”的破坏方式。对前一种破坏方式，爆破缺口高度,h,不宜小于两倍承重墙的厚度,，即,h2,;,对于后两种破坏方式,缺口高度,h,，自楼房下层至上层可从,1.5,倍承重墙的厚度,递增至,3.5,倍，即,h=(l.5-3.5),。,82,无论采用哪一种坍塌破坏方式，若楼房为砖石与钢筋混凝土混合结构，则爆破,缺口的高度，应以钢筋,混凝土承重立柱的破坏,高度为基准来确定。,布孔范围确定后，,便可根据所选择的炮孔,问距,a,和排距,b,进行布孔，一般大多采用梅花形交错布孔方式,;,凡是要求按预定方向倒塌的爆破。必须在爆破缺口倒塌中心线的两侧对称均衡地布置炮孔,;,爆破缺口最下一排炮孔距地面或室内地板不宜小于,0.5m,最小也不得小于最小抵抗线,W,，通常确定为,0.5m,其目的有二,:,一是为减小最下一排炮孔爆破时的夹制作用，,83,二是为便于钻孔施工操作。,一般房屋墙角的结构较为坚固，为确保将其炸塌,根据爆破缺口的高度,.,在墙角必须布置相应数量的炮孔,:,采用水平炮孔时，其方向应与内外墙角联线的方向保持一致，如图所示。在进行“单向”、“双向和内向折叠例塌爆破时，,通常有,84,一侧或两侧外承重墙不子以爆破，但当外承重墙较厚或较坚固时，为使墙体顺利折叠倒塌，亦可考虑对其进行爆破,;,假若承重墙为较厚的砖墙时，只在外承重墙内侧布置一排炮眼,.,炮孔间距,取承重墙厚，炸开一条缺口以形成铰链即可达到预定的目的。,假若承重墙为很厚的块石结构墙时，一般布置三排炮孔，梅花形交错排列，炮孔间距取,1,倍墙的厚度，即,a=,;,排距,b,取,0.5,倍墙厚,。上下排炮孔深度取,3/7,墙的厚度,中间一排炮孔深度取墙的,4/7,厚度。单位用药量系数,k,值按减弱松动爆破要求确定即可。,为减少钻孔与联线工作量，墙体的布置炮孔通常于窗与窗或门与门之间，内承重墙可在施爆前用人工拆除一部分，其形状以拱形为宜，其大小应以确保建筑物的稳定为前提。,85,楼房控制爆破施工和安全防护,(1),为使楼房顺利倒塌，爆破前应将门窗和上下水管道拆除。,(2),对于楼房内的梁、门垛、楼梯间以及外承重墙上的壁柱等部位应予充分的破坏，以免影响楼房的倒塌。当楼房位于,7,度以上地震设防区时，为保证建筑物的整体刚度和稳定性，建筑物的四角、内外墙交接处、楼梯间以及某些较长的墙体中部可能设置有钢筋混凝土构造柱，爆破时也应充分破碎。,(3),楼房爆破时，墙体炮孔较浅，为避免出现冲炮，炮孔的堵塞质量要高；另外，最好在室内墙壁上钻孔，这样有利于雨天对爆破网路的保护，同时减小爆破噪声。,(4),楼房爆破防护工作量大，应结合爆破方案采取合理的防护措施。当炮孔布置较低时，如采用原地坍塌爆破，可在爆破楼房的四周设置防护墙以阻挡爆破飞石；当被爆楼房防护有困难时，也可在需要保护的建筑物上采取必要的保护措施。,(5),当楼房倒塌时，楼房内的空气受到急剧压缩，会扬起粉尘。因此，有条件时，在楼房坍塌过程中应进行喷水消尘；无条件喷水时，应通知爆破点周围或下风方向一定范围内的居民关闭门窗。,86,87,楼房拆除实例,1),工程概况,八号家属楼建于,1969,年，四层砖混结构、砖墙厚,24Cm,槽形预制楼板，屋顶为人字形斜坡瓦屋面，东西长,59 m,北宽,8.59m,，纵向中部有两处外突，向北突出,1.5m,，屋顶高,12.25m.,楼内有南北方向隔墙,44,个，东西方向隔墙,30,个，全是承重墙,.,该楼于,1979,年按承受八级地震烈度标准进行了加固，除层间设钢筋混凝土腰箍外，增设钢筋混凝土立柱,26,根，所用混凝土为,200,号。该楼位于西安市环城南路路南侧，距马路,18m,其东,10m,是一平房商店，西,8m,是一座四层办公楼。南,3.6m,一排自行车棚,;,再向南,11.5m,处有一座五层居民楼，西南角,5m,处有一个二层小楼，西北角,1m,处是一根通讯电缆杆，电缆线从地下引出附于其上再引向办公楼，如图,10-30,所示。,88,89,2),爆破方案的选择,由于本楼处于居民区，四周均有建筑物，只有北面有,18m,的空地，经研究分析，确定定向倾倒爆破方案，倾倒方向为正北方向,.,为了保证倾倒方向，提前将,26,根防震柱和有关腰箍结点用爆破方法切断。,正确选取,缺口高度,是保证高层建筑物完全倾倒的关键。由于八号家属楼既不是框架结构，也不是纯砖墙结构，缺口高度不能用传统的方法设计，我们采用几何作图法。其原理是,:,在缺口形成引起楼房倾斜后，楼房原重心线的最高点至地面的铅垂点必须落在墙脚之外。,见图,10-31,所示。,高宽比小的建构物要满足上述原理。,90,用作图法求得楼房爆破缺口的高度分别为,:,北墙的缺口高度为,2.8m(,图中的,CM,没,),。,外突邻分的缺口高度为,3.2m,图中的,DN,段,).,东西两头墙,(,俗称山墙,),的中部缺口高度为,1.6m(,图中的,RV,段,),但考虑爆破后碎砖的堆积，将上述高度均增加,0.5m,。,91,则分别为,3.3m,3.7m,和,2.1m.,前两个高度超过了第一层腰箍高,(2.9m).,所以在预爆抗震柱时，也炸酥柱子和“腰箍的结点。南侧底部作为楼房倾倒时的铰链，角柱宽,70cm,，故将底部炸酥,70cm,高,.,而对南侧砖墙，由于其抗弯强度很低，所以不打眼。,3),施工程序与技术要点,a.,按设计高度预爆抗震柱和有关结点，切断北侧各柱预,爆后暴露出的立筋。,b,在墙上预爆出许多大小不同的洞口，洞口形状选择为,直墙拱形，因为这样的洞强度比平顶的要高。当然，开洞后剩下“砖柱”尺寸经过强度验算，以保证在开洞后,.,与放倒前打眼、装药、联线工作人员的安全。,c,为增加楼房倾倒时南墙的抗弯,(,随后又变为抗剪,),强度,.,从而避免发生后座现象，在各横墙南侧底部留出宽,50cm,的墙不破碎，所以把原设计的三角形缺口变成了梯形缺口。,d,预爆一层的楼梯,(,位于南侧,),后，进行放倒的正式爆破,92,e.,在施工中，把墙和楼梯的预爆改为人工用风镐完成，既提高了速度，也省约了雷管和炸药,(,分别为,4100,发，,102kg),，同时减少了爆破对周围的地震效应,.,4),爆破网路,采用瞬发电雷管，秒延期电雷管和非电雷管组成的混合起爆网路。网路联接形式为,8,组串并联,:,即北墙全部用瞬发电雷管，其它承重墙和两侧山墙等采用非电雷管管和秒延期电雷管。其中非电雷管每,20,个再用,2,个瞬发电雷管引爆,.,这些引爆非电雷管的瞬发电雷管、北墙的瞬发电雷管和其它承重墙的秒延期电雷管组成一个,8,组串并联爆破网路。每一组串联雷管,90-100,发，用,GM-2000V,型起爆器起爆,.,93,3.2,烟囱、水塔拆除爆破,在城市建设和厂矿企业技术改造中，经常要拆除一些废弃的烟囱和水塔。有时烟囱、水塔的结构发生破损或倾斜，成为危险建筑物时，也需迅速拆除。当这类高大建筑物位于人口稠密的城镇和厂矿区的建筑群中时，只能采取控制爆破方法拆除。,烟囱的类型主要为圆筒形，其横截面自下而上呈收缩状，按材质分为砖结构和钢筋混凝土结构两种，通常烟囱内部砌有一段耐火砖内衬，内衬与烟囱的外壁之间保持一定的间隙。水塔是一种高耸的塔状建筑物，塔身有砖结构和钢筋混凝土结构两种，顶部为钢筋混凝土水罐。,94,一、烟囱与水塔的爆破方式及其设计原理,爆破拆除烟囱、水塔这类重心很高而支承面积很小的高耸建筑物，有“定向倒塌”、“折叠倒塌”和“原地坍塌”三种方式。定向倒塌是在烟囱、水塔倾倒一侧的底部，将支承简壁炸开一个缺口，使结构的重心产生位移，在重力倾覆力矩的作下，迫使烟囱、水塔朝预定方向倒塌。折叠式倒塌与定向倒塌的原理基本相同，除了在底部炸开一个缺口以外，还需在烟囱或水塔上部的适当部位炸开爆破缺口，使烟囱或水塔从上部开始，逐段向相同或相反方向折叠，倒塌在原地附近。原地坍塌是在支承筒壁底部整个周长上炸开一个缺口，依靠结构自重，实现原地坍塌。,95,二、爆破拆除方案的确定,(,一,),定向倒塌,烟囱、水塔定向倒塌时需要一定宽度的狭长地带，其倒塌的范围与其本身的结构、刚度、风化破损程度以及爆破缺口的形状、几何参数等多种因素有关。对于钢筋混凝土或者刚度好的砖砌烟囱、水塔，其倒塌的水平距离约为烟囱高度的,1.0,1.1,倍；对于刚度较差的砖砌烟囱、水塔，其倒塌的水平距离相对较小些，约等于,0.5,0.7,倍烟囱、水塔的高度，而其倒塌的横向宽度可达到爆破部位外径的,2.8,3.0,倍。因此，采用控制爆破方法。,定向爆破烟囱时，一般要求场地长度不小于结构高度的,1.0,1.2,倍，宽度不小于结构爆破部位外径的,2.0,3.0,倍。,96,(,二,),折叠倒塌 适用于烟囱或水塔相对于周围场地高度较大，在任何方向都不具备定向倒塌条件的工程。,此方案施工难度较大、技术要求较高，选用时应谨慎。,97,98,(,三,),原地坍塌 适用于周围场地比较小，高度也不大，落地易解体的砖结构烟囱或水塔：它要求周围场地的范围，,从烟囱或水塔的中心向外算起，水平距离不小于其高度的,1,6.,99,三、烟囱、水塔控制爆破技术设计,(,一,),爆破缺口参数的确定,爆破缺口的类型,在烟囱水塔的拆除爆破中，有不同类型的爆破缺口,(,见图,91),可供选择。爆破缺口以倾倒方位线为中心左右对称，主要有水平型、类梯型、反人字型、斜型和反斜型。图,9-1,中,h,为爆破缺口的高度，,L,为缺口的水平长度，,L,为斜型缺口水平段的长度，,L”,为斜形缺口倾斜段的水平长度，,H,为斜型、反射型及反人字型缺口的矢高、,a,为其倾斜角度。采用反人字型或斜型爆破缺口时，其倾角,a,宜取,35,度,45,度；斜型缺口水平段的长度,L,一般取缺口全长的,L,的,0.36,0.4,倍；倾斜段的水平长度,L”,取,L,的,0.30,0.32,倍。,100,101,爆破缺口高度,爆破缺口高度是保证定向倒塌的一个重要参数。缺口高度过小，烟囱、水塔在倾倒过程中会出现偏转；爆破缺口高度大一些，虽然可以防止烟囱和水塔在倾倒过程中发生偏转，但会增加钻孔工作量。因此，爆破缺口的高度不宜小于爆破部位壁厚,的,1,5,倍。通常取,h=(1,5,2,0),或,h=(1/61/4)D,D-,为筒壁底部直径。,102,爆破缺口长度,爆破缺口的长度对控制倒塌距离和方向均有直接影响。爆破缺口长，剩余起支承作用的筒壁则短，若剩余筒壁承受不了上部烟囱的重量，在倾倒之前会压跨，发生后坐现象，严重时可能影响倒塌的准确性；爆破缺口长度短，烟囱、水塔的刚性不宜遭到破坏，倒塌时可能发生前冲现象，从而加大倒塌的长度。一般情况下，爆破缺口长度应满足：,式中,s,烟囱或水塔爆破部位的外周长。,103,104,定向窗,为了确保烟囱、水塔能按设计的倒塌方向倒塌，除了正确地选择爆破缺口的类型和参数以外，有时提前在,爆破缺口的两端,用风镐或爆破方法开挖出一个窗口，这个窗口叫做定向窗。定向窗的作用是将简体保留部分与爆破缺口部分隔开，使缺口爆破时不会影响保留部分，以保证正确的倒塌方向。窗口的开挖是在缺口爆破之前，钢筋要切断，墙体要挖透。也可用一排炮眼来代替定向窗，眼距为,0.2 m,，眼深为,2/3,壁厚。定向窗的高度一般为,(0.8,1.0)H,，长度为,0.3,0.5 m,。,105,(,二,),爆破参数设计,炮眼布置。,炮眼布置在爆破缺口范围内，炮孔指向烟囱或水塔的中心。相邻排间的炮孔采用梅花状布置。,如果烟囱内有耐火砖内衬而其厚度达到,24 cm,时，为确保烟囱能按预定方向顺利倒塌，在爆破烟囱外壁的同时，应用爆破法将耐火砖内衬爆破，爆破的周长为内衬周长的一半。,(,可预先处理好）,106,对于圆筒形烟囱和水塔，爆破缺口的横截面类似一个拱形结构物，所以当布置在其中的装药爆炸时，产生的应力波会使拱形结构物的内侧受压、外侧受拉。由于砖和混凝土的抗压强度远大于其抗拉强度，所以，每个炮眼的装药中心应尽量靠近受压区。眼太浅，拱形内壁破坏不彻底，形不成爆破缺口；眼太深，外壁部分破坏不充分，同样形不成所要求的爆破缺口。上述情况都会形成危险建筑物。根据国内外施工的经验，合理的炮眼深度可按下式确定：,l=(0.67,0.7)(99),式中,l-,炮眼深度,;,烟囱或水塔的壁厚。,107,炮眼间距和排距,炮眼间距,a,主要与炮眼深度,l,有关。应使,al,。对于砖结构，,a=(0.8-0-9)l;,对于混泥土结构，,a=(0.85-0-95)l,。,在上述公式中，如果结构完好无损,.,炮眼间距可取小值,;,如果结构受到风化破损,.,炮眼间距可取大值。,炮眼排距应小于炮眼间距，即,b=0.85a.,108,单孔装药量计算,单孔装药量可按体积公式计算，即,Q=,。,单位用药量系数,q,按表,3,12,选取；若砖结构烟囱或水塔支承每间隔,6,行砖砌筑一道环形钢筋时，表,3,12,中的,q,值需增加,20,25,；每间隔,10,行砖砌筑一道环形钢时，,q,值需增加,15,20,；使用,6 mm,钢筋时增加少一些，使用,8 mm,钢筋时增加多一些。,109,四、烟囱、水塔的爆破施工安全,(1),选择烟囱、水塔倒塌方向时，尽可能利用烟囱的烟道、水塔的通道作为爆破缺口的一部分。如果烟道或通道位于结构的支承部位，爆破前应当用砖或其他材料与结构砌成一体，并保证足够的强度，以防烟囱、水塔爆破时出现后坐或偏转。,(2),待爆烟囱、水塔已经偏斜时，设计倒塌方向应尽可能与其偏斜方向一致，否则，应仔细测量烟囱、水塔的倾斜程度，然后通过力学计算确定爆破缺口的位置。,(3),烟囱、水塔采用折叠方法爆破时，一般应保证上下爆破缺口形成的时间间隔不小于,2 s,，即当上截烟囱或水塔已准确定向后再爆破下部缺口。为此，上、下部爆破缺口可采用不同段别的秒延期雷管同时起爆。,110,(4),水塔爆破前应拆除其内部的管道和设施，以排除附加重量或刚性对水塔倒塌准确性的影响。,(5),烟囱、水塔爆破，应采取可靠的技术措施杜绝瞎炮，确保准爆与爆破安全。,(6),烟囱、水塔的爆破，单位耗药量较大，为防止飞石逸出，在爆破缺口部位应作必要的