大直徑厚壁磚煙囪的定向爆破拆除

羅 偉 王明明 吳國(guó)群

(1.深圳市地健工程有限公司；2.深圳市城投爆破工程有限公司；3.中國(guó)煤炭科工集團(tuán)沈陽(yáng)研究院)

大直徑厚壁磚煙囪的定向爆破拆除

羅 偉1王明明2吳國(guó)群3

(1.深圳市地健工程有限公司；2.深圳市城投爆破工程有限公司；3.中國(guó)煤炭科工集團(tuán)沈陽(yáng)研究院)

介紹了1座46 m高厚壁磚結(jié)構(gòu)煙囪的定向倒塌控制爆破拆除技術(shù)。根據(jù)煙囪高度、周圍環(huán)境及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取了合理的爆破傾倒方向、切口和參數(shù)，并采取了有效的安全防護(hù)措施。結(jié)果表明，爆破過(guò)程中煙囪按預(yù)定方向倒塌解體，確保了周邊建(構(gòu))筑物的安全。

拆除爆破 定向傾倒 爆破參數(shù)

隨著我國(guó)舊城改造以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，淘汰能耗和環(huán)境污染較大的產(chǎn)業(yè)，將意謂著很多工業(yè)廠房、煙囪需要拆除。拆除的方法有人工機(jī)械拆除，爆破拆除，其中，爆破拆除是一種高效的方法[1-2]。目前，采用爆破法拆除樓房、水塔、煙囪已經(jīng)有大量的工程實(shí)例[3-6]。根據(jù)前人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)大直徑厚壁煤煙囪爆破方案，并對(duì)爆破效果進(jìn)行分析，為類似爆破工程施工提供技術(shù)參考。

1 工程概況

需爆破拆除的煙囪高46 m，外部直徑為5.6 m，內(nèi)徑為4.6 m，壁厚約0.7 m，耐火磚及填塞材料厚約0.15 m；底部有一道寬2.0 m、高1.8 m的洞門(mén)，洞門(mén)上部煙道已被拆除，內(nèi)部有一接灰平臺(tái)，磚墻布置。煙囪年代已久，設(shè)計(jì)資料不詳，煙囪表面結(jié)構(gòu)較完整。煙囪周邊環(huán)境：周邊東側(cè)為山坡，東南側(cè)有一廠房，距離煙囪50 m，南側(cè)為拆遷工地，西南側(cè)有一待拆廠房，距離為34 m，西側(cè)有一廠房，距離為24 m；北側(cè)有一廠房，距離為47 m，距民房104 m。

2 爆破方案及參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 爆破方案

為了能夠安全、高效地拆除煙囪，擬采用定向爆破法，即采用爆破方法炸開(kāi)1個(gè)切口，煙囪在自重的作用下失穩(wěn)而按預(yù)定方向倒塌破碎，從而達(dá)到拆除煙囪的目的。根據(jù)煙囪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及周圍爆破環(huán)境條件，選擇定向倒塌方案，設(shè)計(jì)的傾倒中心線方向?yàn)槟掀珫|40°，爆破切口設(shè)計(jì)為正梯形。爆破拆除煙囪擬達(dá)到的效果及施工要求：①煙囪按設(shè)計(jì)傾倒方向倒塌(偏離不超過(guò)5°)，倒塌過(guò)程中煙囪斷裂破碎充分，煙囪倒塌后飛濺的碎渣控制在安全范圍內(nèi)；②爆破時(shí)，確保拆除煙囪周圍建筑物、人員的安全；③做好施工準(zhǔn)備工作，控制施工工期。

2.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.2.1 爆破切口選擇

采用正梯形的爆破切口，爆破切口位于距煙囪底部基礎(chǔ)平臺(tái)0.50 m處，如圖1所示。

圖1 爆破切口示意(單位：cm)

爆破切口高1.6 m,切口弧長(zhǎng)10.4 m，爆破切口底的開(kāi)口角約227°，如圖2所示。

圖2 切口角度

2.2.2 布孔參數(shù)

炮眼直徑為40 mm,炮眼深度為0.45 m,炮眼間距為 0.40 m,炮眼排距為0.40 m,單耗藥量為2 kg/m3,單孔裝藥量為224 g，由于煙囪中有箍筋，且底部箍筋布筋密，因此上3排炮孔每孔裝藥取250 g，下部2排每孔裝藥取300 g,堵塞長(zhǎng)度為0.22 m,總裝藥量為15.70 kg,裝藥結(jié)構(gòu)采用孔底集中連續(xù)裝藥。按設(shè)計(jì)孔距和排距布孔，炮眼布置形式為矩形布孔，見(jiàn)圖3。炮孔裝藥后，采用黏土作為炮泥，制成長(zhǎng)條狀，并用木棒搗實(shí)。在堵孔過(guò)程中嚴(yán)禁采用金屬棒搗孔，堵孔過(guò)程中還應(yīng)確保雷管不受破壞。

圖3 炮眼布置示意(單位：cm)

3 技術(shù)措施

3.1 定向窗設(shè)計(jì)

精確開(kāi)鑿定向窗，定向窗應(yīng)沿傾倒中心線兩側(cè)對(duì)稱處于同一水平面，兩端點(diǎn)即保留區(qū)兩鉸點(diǎn)的方向應(yīng)同時(shí)指向煙囪的圓心。采用風(fēng)鎬在爆破切口兩端內(nèi)開(kāi)鑿定向窗，采用等邊三角形窗口，高1.2 m。起爆前預(yù)先處理煙囪筒體下部可能阻礙爆落體下落的結(jié)構(gòu)物，如煙囪底部煙道和接灰平臺(tái)(若煙道不在倒塌方向上，應(yīng)當(dāng)用磚將其砌實(shí)并確保有足夠的支撐力)。妥善處理煙囪內(nèi)襯，確保爆破時(shí)內(nèi)襯材料的爆破效果，完全清理定向窗的內(nèi)襯材料，可減少因內(nèi)襯導(dǎo)致方向偏離的影響。對(duì)洞門(mén)兩道混凝土門(mén)柱采用機(jī)械切割預(yù)先拆除，以暴露出墻磚。

3.2 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

采用非電導(dǎo)爆管雷管，孔內(nèi)延期爆破的方式連接網(wǎng)絡(luò)，在Ⅰ區(qū)范圍內(nèi)采用毫秒3段雷管，Ⅱ區(qū)采用毫秒5段導(dǎo)爆管雷管，傳爆雷管采用雙發(fā)雷管，提高起爆網(wǎng)絡(luò)的可靠性。對(duì)爆區(qū)上的炮孔進(jìn)行分區(qū)，采用“大把抓”的方式，每15～20根導(dǎo)爆管綁扎在傳爆雷管上部，再引爆傳爆雷管。起爆網(wǎng)絡(luò)及段別見(jiàn)圖4。

圖4 起爆網(wǎng)絡(luò)連接

3.3 安全防護(hù)設(shè)計(jì)

3.3.1 爆破震動(dòng)

采用下式計(jì)算爆破震動(dòng)速度

(1)

式中，V為地面質(zhì)點(diǎn)峰值震動(dòng)速度，cm/s；R為測(cè)點(diǎn)到爆區(qū)中心的距離，m；Q為裝藥量(同段時(shí)為總藥量，分段時(shí)為最大一段裝藥量)，kg；K，α為爆破點(diǎn)與觀察點(diǎn)間的地形、地質(zhì)有關(guān)的系數(shù)和衰減系數(shù)；K′為離散系數(shù)，K′=0.25～1.0。

設(shè)計(jì)采用的最大段裝藥量為9.5 kg，與最近的保護(hù)物的距離為24 m，取K=200，α=1.6，K′=0.3，代入式(1)，計(jì)算得V=1.23 cm/s。西側(cè)建(構(gòu))筑物其允許的爆破安全震速大于2.0 cm/s，由此判斷，此次爆破產(chǎn)生的震動(dòng)不會(huì)對(duì)建筑物的安全造成影響。

3.3.2 塌落震動(dòng)

煙囪倒塌落地時(shí)產(chǎn)生塌落震動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算公式為[7]

(2)

式中，V為塌落引起的地面震動(dòng)速度，cm/s；R為測(cè)點(diǎn)到?jīng)_擊地面中心的距離，m；M為下落構(gòu)件的質(zhì)量，t；g為重力加速度，m/s2；H為構(gòu)件中心的高度，m；σ為地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度，MPa，取10 MPa；Kt、β為衰減系數(shù)，Kt=3.37～4.09，β=-1.66～-1.80。

取M=200 t，H=46 m，R=24 m，代入式(2)，計(jì)算得Vt=3.16 cm/s。建筑物塌落引起的震動(dòng)，未超過(guò)《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2003)[8]的規(guī)定。

3.3.3 防護(hù)措施

在炮孔周圍首先用草墊包裹，然后用皮套覆蓋于草墊上，最后用竹排捆綁防護(hù)。在倒塌方向按5～10 m間距設(shè)置防震土堆，在煙囪四周設(shè)置警戒，警戒半徑設(shè)為100 m，起爆時(shí)應(yīng)做好警戒工作，確保爆破安全。

4 爆破效果

起爆后，煙囪倒塌過(guò)程持續(xù)8 s，倒塌方向與設(shè)計(jì)方向一致，倒塌后煙囪解體，達(dá)到了預(yù)期效果(圖5)，表明設(shè)計(jì)選擇參數(shù)合理，施工過(guò)程嚴(yán)格。

5 結(jié) 語(yǔ)

為了對(duì)煙囪進(jìn)行有效拆除，設(shè)計(jì)了爆破方案，合理選擇了爆破參數(shù)，并采取了安全防護(hù)措施，取得了較好的爆破效果。

[1] 汪旭光，于亞倫.拆除爆破理論與工程實(shí)例[M].北京:人民交通出版社，2008.

[2] 楊 軍，楊國(guó)梁，張光雄.建筑結(jié)構(gòu)爆破拆除數(shù)值模擬[M].北京：科學(xué)出版社，2012.

[3] 汪旭光，于亞倫.21世紀(jì)的拆除爆破技術(shù)[J].工程爆破，2000(1)：32-35.

圖5 爆破效果

[4] 范學(xué)臣，吳長(zhǎng)存，紀(jì) 臻.孤北熱電廠75 m高冷卻塔爆破拆除[J].爆破，2008，25(3)：61-64.

[5] 楊仁華.高聳鋼筋混凝土煙囪的爆破拆除三例[J].爆破，2003，20(3)：50-52.

[6] 翁 梅，宋亞林.煙囪水塔類高聳建筑物拆除技術(shù)的理論探討[J].科技信息，2010(21)：375-376.

[7] 汪旭光.爆破設(shè)計(jì)與施工[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

[8] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 6722—2003 爆破安全規(guī)程[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

2015-01-15)

羅 偉(1982—)，男，工程師，碩士，518040 廣東省深圳市福田區(qū)彩田北路7024號(hào)。