淺談煙囪水塔拆除爆破技術(shù)

宋　萌　陳小波　鄭必杰

摘要：在人口稠密的城市居民區(qū)或繁華街道及各種設(shè)備密集的廠礦區(qū)內(nèi)，廢棄的煙囪、水塔等高聳結(jié)構(gòu)物及地震后的高大的危險(xiǎn)建筑物，目前常采用爆破法拆除。文章較為詳細(xì)地介紹了煙囪水塔爆破坍塌破壞的方式、爆破方案的選取、爆破缺口、爆破參數(shù)的確定、爆破單孔裝藥量以及安全爆破。

關(guān)鍵詞：煙囪；水塔；爆破技術(shù)；爆破缺口；裝藥量；爆破安全

中圖分類(lèi)號(hào)：TU746文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）16-0027-02

在人口稠密的城市居民區(qū)或繁華街道及各種設(shè)備密集的廠礦區(qū)內(nèi)，廢棄的煙囪、水塔等高聳結(jié)構(gòu)物及地震后的高大的危險(xiǎn)建筑物，目前常采用爆破法拆除。爆破拆除法是利用炸藥爆炸破壞建筑物的某一局部，造成建筑物在自重作用下定向倒塌，成就地坍塌。用控制爆破法拆除，能獲得效率高、速度快、費(fèi)用省和安全可靠的顯著效果。

一、煙囪與水塔的爆破坍塌破壞方式

（一）定向倒塌

定向倒塌設(shè)討的主要原理是在煙囪、水塔高聳建筑物欲傾倒方向一側(cè)的底部，炸出一個(gè)缺口，它便在自重的作用下，形成一個(gè)傾倒力矩，迫使它按預(yù)定的方向倒去。運(yùn)用炸藥的爆炸能破壞煙囪、水塔局部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)后在重力作用下偏心受壓繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)而定向傾倒。其先決條件是：爆破點(diǎn)周?chē)幸粋€(gè)方向必須有一定寬度的狹長(zhǎng)地。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)計(jì)與施工方案簡(jiǎn)單，施工操作安全、快速、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)，鉆爆工作量小，拆除效率高。

（二）折疊式倒塌

折疊式例塌原理是根據(jù)周?chē)鷪?chǎng)地的大小，除在底部炸開(kāi)一個(gè)缺口外，還要在煙囪、水塔中部的適當(dāng)位置炸開(kāi)一個(gè)或一個(gè)以上的缺口，使其朝兩。一個(gè)方向或兩個(gè)以上的同方向或反向分段折疊倒塌。這種爆破拆除方案的主要優(yōu)點(diǎn)是倒塌范圍相對(duì)小一些，煙囪、水塔坍塌破壞得較為充分；主要缺點(diǎn)是，鉆爆工作量較大。

（三）原地坍塌

原地坍塌的原理主要是在煙囪、水塔的底部，將其支撐筒壁整個(gè)周長(zhǎng)炸開(kāi)一個(gè)足夠高的缺口，然后借助在其自重的作用和重心下移過(guò)程中產(chǎn)生的重力加速度以及在下落地面時(shí)的沖擊力自行解體，致使煙囪、水塔在原地破壞。這種坍塌方式的鉆爆工作量小、拆除效率較高，但是此方案有一定的局限性，通常只適用于磚結(jié)構(gòu)的高聳結(jié)構(gòu)的爆破拆除，對(duì)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，往往達(dá)不到坍塌的目的。

二、爆破方案的選擇

煙囪、水塔的定向倒塌拆除方式，要求倒塌方向必須具備一定狹長(zhǎng)的場(chǎng)地，其水平長(zhǎng)度自煙囪、水塔的中心算起不得小于其高度的1.1～1.3倍，寬度應(yīng)大于其最大直徑的2.5～3.0倍。對(duì)于鋼筋混凝土煙囪、水塔或剛度較大的磚砌煙囪、水塔，其倒塌的水平距離要求大一些；對(duì)于剛度較差的磚砌煙囪、水塔，其倒塌水平距離要求相對(duì)小一些，約等于0.5～0.8倍煙囪、水塔煙囪、水塔的高度，此時(shí)其橫向的寬度應(yīng)大一些，可達(dá)爆破部位外徑的2.8～3.0倍。

煙囪、水塔的折疊式倒塌適用于周?chē)鷪?chǎng)地狹窄，任何方向都不具備定向倒塌條件的工程。根據(jù)周?chē)鷪?chǎng)地的開(kāi)闊情況確定分幾段折疊，如場(chǎng)地較開(kāi)闊，段數(shù)可少一些，場(chǎng)地狹窄，應(yīng)多分段。如場(chǎng)地有1/2高度的開(kāi)闊地時(shí)，一般分兩段為宜。若選取的段數(shù)過(guò)多，技術(shù)要求復(fù)雜，而且搭架進(jìn)行高空作業(yè)，這樣既不安全，投資又大。如無(wú)1/2高度的開(kāi)闊地時(shí)，則應(yīng)采取原地坍塌方案。

容納爆破坍塌后的堆積物，并且僅僅適用于剛度低的煙囪、水塔的拆除爆破。爆炸堆積物范圍的直徑約等于煙囪、水塔高度的1/3，若以煙囪、水塔的中心向外算起，其地面水平距離不得小于自身高度的1/6。

三、爆破缺口

爆破缺口是為了創(chuàng)造失穩(wěn)條件。

（一）爆破缺口高度

爆破缺口高度是保證定向倒塌的一個(gè)重要參數(shù)。一般情況下，爆破缺口的高度不宜小于爆破部位壁厚δ的1.5倍。通常取h=（1.5～3.0）δ。

（二）爆破切口長(zhǎng)度

爆破切口的長(zhǎng)度與倒塌距離和方向有直接的影響。

爆破切口長(zhǎng)度：L=2R?漬=2R（?仔-?茲）

爆破切口長(zhǎng)度與截面周長(zhǎng)之比為：L/S=1-（?茲/180）

（式中，R——爆破切口底面外半徑，m；?漬——爆破切口的半圓心角，rad；?茲——預(yù)留支撐圓弧截面對(duì)應(yīng)半圓心角。）

一般地，爆破切口長(zhǎng)度應(yīng)滿足：

煙囪s/2

式中，s——煙囪水塔爆破部位的外周長(zhǎng)。

當(dāng)結(jié)構(gòu)物較高、重量較大、使用年限較長(zhǎng)且風(fēng)化嚴(yán)重時(shí)，爆破切口宜取小值；反之，爆破切口宜取大值。

（三）定向窗

為了確保煙囪、水塔能按設(shè)計(jì)方向倒塌，有時(shí)提前在爆破切口的兩端用風(fēng)鎬或爆破方法各開(kāi)挖一個(gè)孔洞，這個(gè)孔洞叫定向窗。定向窗有三角形和矩形兩種基本形式，其作用是將筒體保留部分和爆破部分分開(kāi)，使切口爆破時(shí)不會(huì)影響保留部分，以保證正確的倒塌方向。定向窗口的開(kāi)挖是在切口爆破之前，窗口部位的鋼筋要切斷，墻體要挖透。定向窗的高度一般為（0.8～1.0）h，長(zhǎng)度為0.5～0.7m。

四、爆破參數(shù)確定

炮眼布置在爆破切口范圍內(nèi)，所有炮眼應(yīng)指向煙囪、水塔的中心，炮眼一般采用梅花狀布置。

（一）最小抵抗線W

W=?啄/2（?啄——切口爆破處壁厚）

（二）炮孔深度L

影響炮孔深度L的因素除煙囪、水塔支承的壁厚δ外，還與材質(zhì)、爆破切口部位直徑的大小及煙囪、水塔的構(gòu)造等有關(guān)。當(dāng)在筒壁外側(cè)鉆水平炮孔時(shí)，針對(duì)不同情況，合理的炮孔深度應(yīng)取L=（0.67～0.7）δ。若磚砌煙囪無(wú)耐火磚內(nèi)襯，或有耐火磚內(nèi)襯但其爆破部位的外徑大于3m以及水塔支承為磚砌體時(shí)，宜取L=（0.67～0.68）δ；若磚砌煙囪有耐火磚內(nèi)襯或雖無(wú)耐火磚內(nèi)襯，但其爆破部位的外徑小于3m以及水塔支承為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，宜取L=（0.69～0.7）δ。對(duì)于舊式圓筒形磚結(jié)構(gòu)支承水塔，內(nèi)徑達(dá)5m及5m以上時(shí)，亦可在筒壁內(nèi)側(cè)鉆水平炮孔，其合理的炮孔深度宜取L=（0.56～0.58）δ。

（三）炮眼間距a

炮眼間距a主要與炮眼深度L有關(guān)，應(yīng)使a＞L，即：

對(duì)于磚結(jié)構(gòu)a=（0.8～0.9）L

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)a=（0.85～0.95）L

（四）炮眼排距b

若上下排炮孔采取梅花形交錯(cuò)布孔方式，炮孔排距b可取炮孔間距a的0.85倍，即b=0.85a。

（五）裝藥列數(shù)N'

五、 爆破單孔裝藥量

單孔裝藥量Q=qabH按計(jì)算，在此應(yīng)將H改為壁厚δ，即Q=qabδ。單位體積耗藥量q可按單位體積耗藥量系數(shù)q值表選取，若磚結(jié)構(gòu)中每隔6行磚砌筑一道環(huán)形鋼筋時(shí)，q值需增加20%～25%；每間隔10行磚砌筑一道環(huán)形鋼筋，q值需增加15%～20%。

六、煙囪、水塔拆除爆破的安全技術(shù)

為保證煙囪可靠倒塌 ，應(yīng)注意如下問(wèn)題：

1．在周?chē)h(huán)境復(fù)雜的情況下，對(duì)定向倒塌的方向和中心線需用經(jīng)緯儀認(rèn)真地測(cè)量與校核，要準(zhǔn)確地將倒塌中心線定位與煙囪、水塔支承的爆破部位上。

2．炮孔布置，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的要求定位于煙囪、水塔構(gòu)筑物的爆破缺口位置；采用的爆破缺口直徑不宜小于38～40mm。

3．鉆孔時(shí)，鉆桿應(yīng)指向煙囪、水塔支承筒壁的圓心，不得上下左右偏斜，從而確定炮孔方向既指向圓心又垂直于建筑物的表面；應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，確保炮孔深度；對(duì)于鉆好的炮孔，要用掏勺清除孔內(nèi)的粉塵，并逐個(gè)檢查驗(yàn)收，對(duì)于孔深不符合要求的爆孔，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

4．當(dāng)采用定向倒塌式爆破時(shí)，若煙囪爆破部位的筒壁與耐火磚內(nèi)襯之間的空隙中積存有粉煤灰塵，則應(yīng)將該部分的煤粉予以清除，否則，爆破煙囪時(shí)有會(huì)引起粉煤灰爆炸，致使煙囪的倒塌方向發(fā)生變化，砸毀臨近的建筑物。

5．若煙囪水塔倒塌方向的場(chǎng)地為混凝土等硬路面時(shí)，煙囪水塔倒塌時(shí)撞擊地面會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)和產(chǎn)生大量碎塊飛濺，這種碎塊的飛濺距離一般均超過(guò)爆破時(shí)的飛石距離，故應(yīng)倒塌方向的路面上鋪一定厚度的土壤。

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作者簡(jiǎn)介：宋萌（1988－），女，北京人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院學(xué)生，研究方向：工業(yè)與民用建筑；陳小波（1986－），男，四川營(yíng)山人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院學(xué)生，研究方向：礦山建設(shè)與地下工程；鄭必杰（1988－），男，福建福州人，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院學(xué)生，研究方向：礦山建設(shè)與地下工程。