纳雍维马石拱桥与简支梁新桥水平方向呈41°斜交,全长为68 m,从新桥第5跨下28.5 m穿过,距新桥4#立柱仅0.8 m。为确保紧邻既有桥梁顺利的爆破拆除,采用原地缓冲塌落控制爆破技术来确保紧邻既有桥梁安全。根据石拱桥自身结构特点,爆破拆除石拱桥对周围环境的破坏,尤其是对4#立柱和墩基础的危害,我们进行了爆破和塌落振动分析,工程中采取了喇叭型爆破切口、上移东西拱脚爆破切口至第二腹拱、增加靠近4#立柱破碎切口、采用起爆网路时差“由西向东、由南向北”顺序,调整靠近4#立柱炮孔抵抗线、各个爆破切口采用不同的炸药单耗等方法,来实现石拱桥爆破拆除有向南倾倒的趋势的同时,满足塌落体最小化以及减小爆破对周围环境的影响,并利用渣石和软土堆码缓冲减振堤、搭设防护排架等安全防护措施,确保了石拱桥爆破拆除的可靠性和安全性。利用塌落振动公式计算新桥4#立柱对应桥面振动速度为3.9~5.2 cm/s,与测振仪测得该点最大振动速度3.879 cm/s相近,验证了爆破拆除石拱桥设计思路及相关参数的选取是科学、合理的。爆破拆除取得理想的效果。
石拱桥 爆破拆除 爆破振动 塌落振动 振动危害 喇叭型爆破切口 stone arch bridge blasting demolition blasting vibration collapse vibration vibration hazards horn blasting notch
为了研究冷却塔原地倒塌爆破工艺,采用有限元软件进行切口模拟分析,用高清摄像头对筒体及人字形立柱变形进行数据采集,针对筒体变形时间、塌落速度、切口闭合变化、筒体扭曲变形后塌落范围情况进行了详细的分析。实践结果表明:冷却塔原地塌落切口设计并不能按常规4等分平均分配,四个区域对等分配易造成整体下座不倒,第四个区域周长(最后引爆)略大第一区域四分之一,四个区域孔内延期时间分别为MS4/MS8/MS8/HS3孔外为MS2; 通过有限元软件模拟筒体产生塌落趋势需要1 s,筒体的开槽口产生闭合需要3 s,筒体空中挤压扭曲触地需要6.8 s,各区域孔内延期时必须在合理时间内完成变形工作,经爆后影像分析测算与模拟时间相同,原地塌落筒体90%在池内,上部圈梁外抛出水池约6 m,对周边制氢站、循环水泵房、钢闸门等设施未造成影响; 未对23 m外天然气埋管造成影响,经测量天然气管网塌落振动值仅2.095 cm/s说明原地塌落爆破技术对于触地减震起到较大作用,能有效控制筒体塌落外抛距离。
冷却塔爆破 原地塌落 360°切口 变形分析 cooling tower blasting in situ collapse 360° incision deformation analysis
1 江汉大学 省部共建精细爆破国家重点实验室,武汉 430056
2 江汉大学 爆破工程湖北省重点实验室,武汉 430056
3 中建三局集团有限公司,武汉 430075
4 江汉大学 省部共建精细爆破国家重点实验室
5 武汉爆破有限公司,武汉 430056
原地坍塌爆破拆除技术是突破高耸烟囱在可供倒塌场地严重不足条件下的一种新的爆破拆除技术。该技术的难点在于需在百米高空的多个位置设置高效作业平台,以便快速完成钻孔、装药、堵塞与联网等作业,从而形成多道环形爆破切口。针对上述需求,研制了一种可变直径的吊篮式施工作业平台。该新型作业平台的设计总体思路为:基于对作业过程的分析,明确平台的核心功能,综合考虑作业效率、平台可靠性、工艺适应性及成本等因素,确定了滑动搭板式可变截面整体式吊篮平台方案; 针对平台对烟囱外形尺寸的适应性,建立了参数化模型,用于确定针对不同烟囱尺寸时吊篮固定段、滑动搭板段长度、夹角参数的最优值; 针对伸缩结构的技术方案进行了比选,选定了钢丝绳牵引方案+四氟乙烯减阻方案。在上述技术方案的基础上,确定了平台的结构方案、安全保障方案、适应性设计方案、安装拆除及使用方案。为验证结构设计的合理性,利用有限元软件,对结构的多种工况进行了受力分析,确保了结构受力的安全性。同时,为了进一步验证平台结构的安全性和功能的可靠性,搭设了专用试验架,对首套试验样机开展了功能试验、荷载试验及可靠性试验等一系列试验,试验表明平台的各项功能均达到了设计预期,结构安全性、功能可靠性均满足要求。平台可以满足高耸烟囱原地坍塌爆破拆除的作业需求,同时也可作为其他各种等(变)截面高耸结构拆除的施工平台。
烟囱爆破 原地坍塌 作业平台 环形吊篮 可变直径 chimney blasting insitu collapse working platform annular hanging basket variable diameter
1 中国矿业大学 力学与土木工程学院, 徐州 221116
2 中国矿业大学 爆炸力学与智能工程爆破研究中心, 徐州 221116
3 洛阳市宇航爆破工程有限公司, 洛阳 471000
4 淮南职业技术学院 能源工程学院, 淮南 232001
为成功爆破拆除复杂环境下位于同一厂区的两座砖烟囱和两座钢筋混凝土烟囱, 通过分析周边环境条件以及烟囱结构特点, 确定“单切口, 定向倒塌”的总体爆破方案对四座烟囱进行齐次拆除。根据工程经验确定烟囱切口底边位置为标高+0.5 m处, 切口角度为215°, 切口高度、切口长度以及相关爆破参数通过理论公式计算得到具体数值, 切口形式采用类梯形切口, 起爆网路采用精准度更高的数码电子雷管起爆系统以顺发齐爆的方式进行起爆。考虑四座烟囱不同的结构组成分别制定对应的预处理方案, 并通过对烟囱的倒塌可靠性、爆破振动、倒塌振动进行安全校核以及对爆后飞溅碎片和爆破飞石的有效控制, 从而确保四座烟囱按设计方向倒塌, 防止对周围保护目标造成危害。通过使用有限元软件LS-DYNA对四座烟囱的倒塌过程进行模拟, 结果表明模拟倒塌过程与实际过程几乎一致, 倒塌完成时间均在14 s左右, 并且通过分析顶部节点的位移与速度规律可以判断烟囱倒塌效果充分, 达到预期目标, 进一步表明了数值模拟对工程实践的指导意义, 可为类似工程提供参考。
爆破拆除 定向倒塌 安全校核 数值模拟 blasting demolition directional collapse safety check numerical simulation
1 武汉科技大学 理学院,武汉 430065
2 武汉爆破有限公司,武汉 430056
3 江汉大学 精细爆破国家重点实验室, 武汉 430056
4 江汉大学 爆破工程湖北省重点实验室, 武汉 430056
5 江汉大学 爆破工程湖北省重点实验室
6 武汉 430056
为解决受限空间下高耸钢筋混凝土水塔爆破拆除难题, 研发了高耸构筑物垂直原地爆破拆除技术。采用高速摄影观测、振动监测手段和数值仿真方法, 对水塔垂直原地坍塌冲击破坏机理、垮塌运动过程和触地振动效应进行了全面分析。研究发现:高耸水塔垂直原地爆破拆除的坍塌过程近似自由落体运动, 回归分析得到水塔向下塌落的加速度约为9.4 m/s2, 略小于重力加速度; 采用“分离式”有限元模型, 可以近似还原水塔的塌落运动过程, 并精确捕捉每段筒体的冲击碰撞时刻; 159号混凝土材料模型, 可以很好地模拟水塔筒体塌落冲击破坏过程; 水塔筒体冲击破坏过程复杂, 总体呈现多次冲击累积损伤破坏过程; 振动主振频带主要集中在5~60 Hz, 振动信号的高频部分衰减迅速, 能量主要集中在低频部分, 并且振动信号的总能量随着距离的增加而显著减小。试验表明:通过筒体分段依次垂直原地塌落触地, 并同步开展顶部水箱水压爆破, 不仅可以控制高耸水塔的塌落堆积范围, 而且可以减小触地振动效应并控制爆破粉尘危害。
爆破拆除 原地塌落 高速摄影 数值模拟 触地振动 blasting demolition in-situ collapse high-speed photography numerical simulation touchdown vibration
1 湖北工业大学 土木建筑与环境学院, 武汉430068
2 湖北凯龙工程爆破有限公司, 荆门 448004
为了顺利爆破拆除宜昌市东风渠75#~84#槽墩之间的高墩钢筋混凝土渡槽时降低对周围复杂环境的影响,采用了双方定向倒塌的方案。即: 75#~76#槽墩之间渡槽垂直于渡槽走向朝北定向倒塌, 77#~84#槽墩沿着渡槽走向朝西定向倒塌。以75#槽墩为起爆点, 使用电子雷管与非电雷管相结合的爆破网路, 并设置墩柱之间延时分别为50 ms和150 ms。同时利用吊装孔作为炮孔、开挖减振沟、挂网及覆盖防护、槽身蓄水、覆土防护等措施以降低爆破有害效应对环境的影响。结果表明: 起爆后渡槽延迟4分钟倒塌, 倒塌后的墩身基本分解为砌块, 多数砌块及槽身保持完好; 沿走向倒塌的渡槽绝大多数散落砌块及破碎体散落在距渡槽走向中轴线10 m范围内, 仅少量小块碎石飞出10 m外。采取的多重防护措施有效控制了爆破飞石和爆破振动, 需重点保护的倒虹吸临时输水管道和下穿公路路面等未见损坏。尽管有延迟倒塌的瑕疵, 该工程仍算成功实施。延迟倒塌的可能原因为未对切口外构造柱弱化或切割处理、墩柱间爆破延期时间间隔偏小和爆破切口偏小。
高墩渡槽 爆破拆除 毫秒延期 双向定向倒塌 high pier aqueduct blasting demolition millisecond delay bidirectional collapse
1 江汉大学 a.省部共建精细爆破国家重点实验室
2 b.爆破工程湖北省重点实验室, 武汉 430056
3 武汉爆破有限公司, 武汉 430056
高大建(构)筑物爆破拆除产生的冲击振动可能会影响邻近地铁隧道的安全服役。论文依托距离地铁隧道仅6.5 m的24层框架结构楼房爆破拆除工程, 首先开展了楼房对应区域地铁隧道的振动与动应变现场测试与分析, 其次应用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了适于描述楼房爆破拆除塌落体触地冲击的地铁隧道结构动力响应三维有限元计算模型, 模拟了塌落冲击作用下隧道结构的振动响应特征与动应力变化情况, 并与现场实测结果对比分析。研究结果表明: 承重立柱钻孔爆破引起的地铁隧道内质点振动速度峰值(8.61 mm/s)大于楼房切口闭合触地冲击引起的质点振动速度峰值(4.95 mm/s), 爆破振动主频为100 Hz左右, 塌落冲击振动主频为2 Hz左右, 塌落冲击荷载作用下的地铁隧道振动速度与Ⅲ级地震烈度引起的结构振动相当(3.82~8.19 mm/s); 楼房切口闭合时的低频塌落冲击振动会使地铁隧道管片产生较为明显的附加动应力, 管片环向产生4 MPa左右的动态压应力, 轴向和切向产生0.4 MPa左右的动态拉应力; 受动态拉压循环冲击作用, 管片结构若存在内部损伤或施工缺陷, 可能会出现既有裂缝扩大或层裂剥落现象; 现行《爆破安全规程》(GB6722-2014)确定的f<10 Hz时的10~12 cm/s安全允许质点振动速度值偏于危险, 应结合频率特性与动态应变特征进行调整。论文可为塌落冲击作用下地铁隧道的安全评价与安全防护提供参考。
高层楼房 爆破拆除 塌落冲击 地铁隧道 振动特性 动力响应 high rise buildings blasting demolition collapse impact subway tunnels vibration characteristics dynamic response
中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
针对非标准尺寸的晶块和晶圆在倒角过程中存在崩边、崩缺等问题, 该文通过设计并排式组合夹具和真空吸附盘组件将产品固定, 同时设计45°和弧形刀具, 然后采用单一直线和正偏移路径进行加工。实验结果表明, 与传统的倒角工艺相比, 优化能大幅度地降低倒角过程中产生的崩边、崩缺等问题, 不合格率从14.78%降低到3.09%, 有利于批量生产。
晶体 倒角工艺 崩边 崩缺 批量生产 crystal chamfering process edge collapse crash volume production
中国计量大学浙江省流量计量技术研究重点实验室,浙江 杭州 310018
采用激光诱导方法在油膜?水的液?液界面附近生成单个空泡,利用两台高速相机双视角同步记录空泡溃灭过程和油膜上下界面的演化过程,探究无量纲距离γ、油膜厚度D对空泡溃灭特性和油膜形态演化的影响。结果表明,油膜?水界面附近生成的空泡在溃灭过程中会不断远离界面,并且产生背向界面的高速射流,空泡质心位移和回弹半径与各向异性参数ζ呈对数函数关系。在空泡溃灭影响下,油膜下界面受到扰动发生不同程度的形态演化,而油膜上界面则在空泡溃灭结束后产生变形。油膜上界面存在驼峰射流、细射流、阶梯射流三种典型模式,油膜下界面则存在微扰动、倒丘型变形、锥状变形三种典型模式。在驼峰射流模式中,射流无量纲最大高度hm和γ呈幂函数关系。
激光技术 激光诱导 油膜‑水界面 空泡溃灭 界面演化 中国激光
2023, 50(13): 1301005
1 安徽江南爆破工程有限公司, 宣城 242300
2 安徽理工大学, 淮南 232001
近年来, 我国暴雨洪涝、台风等自然灾害频发, 各地应急抢险工程都广泛应用到了爆破技术。针对汛期黏性土质堤坝爆破拆除泄洪施工的危险性, 以2020年滁河堤坝爆破拆除工程为例, 通过设计具有吸泥排土性能的钻机钻孔, 解决长时间高水位下黏性土质堤坝挖掘过程中湿陷性塌陷问题; 通过对现有的土体中爆炸四种模型分析, 选取适合应用于土质建筑物爆破拆除工程的爆腔体积计算模型, 即球形药包爆炸相似理论模型, 通过试爆并结合工程操作的方便性, 以超出强抛掷爆破药量体积的60%计算所需爆腔体积, 结合加强抛掷爆破漏斗理论及黏性土质堤坝尺寸确定孔深为3.6 m, 根据以往爆破压实土的经验单耗和试爆效果确定单耗为0.83 kg/m3、孔距为2.5 m、强抛掷爆破药量为84 kg/腔, 从而计算出扩腔药量为0.40 kg。结果表明, 依据球形药包爆炸相似理论确定的半经验公式能满足土质建筑物爆破拆除工程应用需求, 证明了以吸泥排土钻机为基础的扩腔+强抛掷爆破技术施工方法应用于防汛抢险中土质建筑物拆除的可行性和有效性。
黏性土质堤坝 上游高水位 湿陷性塌陷 吸泥排土钻机 土中扩腔爆破 强抛掷爆破 cohesive soil dam upstream high water level collapsible collapse mud suction and soil discharge drilling rig explosion cavity in soil enhanced throwing blasting