復(fù)雜環(huán)境下79 m磚砌厚壁煙囪拆除爆破

王金華，楊先財(cái)

（1.武夷學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，福建武夷山354300；2.浦城運(yùn)輸局，福建浦城353400；3.福建省莆仙建設(shè)有限公司，福建莆田351100）

復(fù)雜環(huán)境下79 m磚砌厚壁煙囪拆除爆破

王金華1,2，楊先財(cái)3

（1.武夷學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，福建武夷山354300；2.浦城運(yùn)輸局，福建浦城353400；3.福建省莆仙建設(shè)有限公司，福建莆田351100）

某隧道洞口處有一個(gè)79 m高的磚砌厚壁煙囪，需要對(duì)該煙囪進(jìn)行爆破拆除。在爆破前，擬定了爆破方案，對(duì)爆破缺口長(zhǎng)度、高度、定向窗參數(shù)、布孔形式、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆網(wǎng)絡(luò)等參數(shù)展開(kāi)詳細(xì)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行安全校核。爆破實(shí)踐表明，本文擬定的爆破方案和技術(shù)參數(shù)可行，可為類(lèi)似的工程提供參考。

磚砌厚壁煙囪；爆破缺口設(shè)計(jì)；復(fù)雜環(huán)境；安全校核

煙囪在工業(yè)生產(chǎn)中起著重要的作用，是最古老最重要的防止污染裝置之一。隨著工業(yè)技術(shù)水平的提高、現(xiàn)代化建設(shè)的需要，很多煙囪逐漸被拆除。工業(yè)生產(chǎn)中常用的煙囪主要有磚煙囪、鋼筋混凝土煙囪和鋼煙囪三大類(lèi)，拆除煙囪的方法常見(jiàn)的主要有人工拆除、機(jī)械拆除和爆破拆除三種形式。爆破拆除因效率比較高，是長(zhǎng)大煙囪拆除的首選方案。而對(duì)于磚砌煙囪因其強(qiáng)度較低、整體性較差、倒塌后容易造成磚塊飛濺，故成為煙囪拆除爆破的重點(diǎn)研究對(duì)象。郭進(jìn)等[1]，許明標(biāo)[2]，袁發(fā)培等[3]，董桂林等[4]，楊仁華等[5]，毛益松等[6]，磨季云等[7]均對(duì)磚砌煙囪的拆除爆破進(jìn)行了研究。某機(jī)磚廠煙囪因國(guó)道改線需要，需將其拆除，該煙囪所處環(huán)境比較復(fù)雜，該煙囪的順利拆除對(duì)安全生產(chǎn)具有重要的意義。

1 工程概況

福建省南平市浦城縣某機(jī)磚廠煙囪建于20世紀(jì)90年代，煙囪高79 m，底部直徑5 m，底部壁厚0.8 m，頂部直徑1.6 m，壁厚0.25 m；采用粘土磚砌筑。因205國(guó)道改線需要，需將該煙囪進(jìn)行拆除。待拆除煙囪爆破環(huán)境示意圖如圖1所示。

圖1 機(jī)磚廠煙囪拆除爆破環(huán)境示意圖Figure 1 Schematic diagram of blast furnace chimney demolition blasting environment

2 爆破方案選擇

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，煙囪北側(cè)及西側(cè)均有高壓線需要保護(hù)，正南方向山體，煙囪倒塌落地后可能產(chǎn)生反彈及不利于排渣，因此該煙囪爆破拆除選擇正東偏南5°為預(yù)定倒塌方向?？紤]到鋼筋混凝土排煙道對(duì)煙囪的拉結(jié)作用，如果不預(yù)先切斷該煙道將會(huì)對(duì)倒塌方向產(chǎn)生影響，故在爆破前將該排煙道采用人工拆除，如圖2、3所示。

圖2 排煙道拆除前Figure 2 Before the removal of flue

圖3 排煙道拆除后Figure 3 After the removal of flue

3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 爆破缺口長(zhǎng)度

根據(jù)方案選擇的倒塌方向，采用定向倒塌設(shè)計(jì)，對(duì)煙囪底部筒壁實(shí)施爆破，爆破范圍根據(jù)《爆破手冊(cè)》中推薦的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行選取，取筒壁周長(zhǎng)的1/2～2/3。即：

式中：L為爆破部位長(zhǎng)度（m），7.85≤L≤10.46，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況本工程爆破范圍取9.5 m；D為爆破部位筒壁外直徑(m)。

3.2 爆破缺口高度

爆破部位高度的確定與煙囪材質(zhì)及筒壁的厚度有關(guān)，依據(jù)《爆破手冊(cè)》推薦的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，爆破部位的高度?。?/p>

式中：δ為爆破部位煙囪的壁厚（m）。

h=1.2～2.4 m，該煙囪為磚砌結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)完整性較好，本工程取h=1.6 m，則煙囪爆破缺口窗高度范圍為：距地面高0.5～2.1 m。缺口平面示意圖如圖4所示。

圖4 煙囪拆除爆破缺口平面布置示意圖Figure 4 Schematic diagram of chimney demolition blasting gap plane layout

3.3 定向窗參數(shù)確定

在爆破工程中，為保證確保煙囪倒塌方向沿著預(yù)期設(shè)定的方向倒塌，同時(shí)為了減少一次起爆藥量和減少爆破產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)鄰近構(gòu)筑物的影響，在爆破前用風(fēng)鎬在切口兩側(cè)各開(kāi)鑿一個(gè)定向窗，本工程采用等腰直角三角形的定向窗，腰長(zhǎng)為壁厚的2倍，即1.6 m。定向窗布置示意圖如圖5所示。

圖5 煙囪拆除爆破炮孔布置及定向窗布置平面展開(kāi)圖Figure 5 Chimney demolition blasting hole layout and directional window layout plan

3.4 布孔及爆破參數(shù)

該煙囪為筒形結(jié)構(gòu)，爆破部位壁厚δ=0.8 m，在爆破部位布置呈矩形分布的徑向炮眼。炮孔參數(shù)為：孔深：L=0.55 m；孔距：a=0.4 m；排距：b=0.4 m；孔數(shù)：60個(gè)，炮孔布置示意圖如圖5所示。

在本工程中，炸藥單耗取q=1.5 kg/m3，則單孔藥量：Q=qabδ=1.5×0.4×0.4×0.8=0.192 kg；裝藥時(shí)每孔裝藥量取0.2 kg，則該煙囪總裝藥量為：Q總=0.2×60=12 kg。

3.5 裝藥及填塞

裝藥結(jié)構(gòu)：采用非電毫秒延時(shí)雷管、Φ32 mm、200 g/卷工業(yè)乳化炸藥，采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。

填塞：所有炮孔裝藥后，均應(yīng)用炮泥填塞堵滿(mǎn)，炮泥用不含細(xì)石顆粒的粘土加工制作。

3.6 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

起爆網(wǎng)路采用非電導(dǎo)爆雙回路閉合環(huán)網(wǎng)路，孔內(nèi)延時(shí)，孔外采用“四通聯(lián)接”的雙回路閉合連接。由于本次爆破的藥量較小，對(duì)周?chē)ㄖ霸O(shè)施所能帶來(lái)的危害較小。所以，煙囪缺口部位的炮孔分2段起爆，第一段起爆藥量為5.6 kg，第二段起爆藥量為6.4 kg。煙囪爆破起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接示意圖如圖6所示。

圖6 煙囪爆破起爆網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接示意圖Figure 6 Schematic diagram of chimney blasting initiation network connection

4 爆破安全技術(shù)校核

爆破安全注意要點(diǎn)主要有兩方面：一是爆破施工過(guò)程中的安全，二是爆破產(chǎn)生的爆破震動(dòng)、空氣沖擊波、爆破飛散物、爆破有害氣體等對(duì)周?chē)h(huán)境的安全。本工程通過(guò)精心設(shè)計(jì)、規(guī)范施工、嚴(yán)格控制，實(shí)現(xiàn)此次煙囪爆破拆除的安全圓滿(mǎn)。

4.1 爆破震動(dòng)安全校核

根據(jù)煙囪周?chē)h(huán)境來(lái)看，受煙囪爆破震動(dòng)影響最大的主要有東北側(cè)距煙囪139 m的土坯房，距煙囪75 m處的磚廠變電房。土坯房因有水溝的隔斷，可起到緩沖減震保護(hù)作用。故在本工程中僅需校核爆破震動(dòng)對(duì)磚廠變電房的影響。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》推薦的安全校核計(jì)算公式：

式中：V為保護(hù)對(duì)象所在地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許速度(cm/s)；該變電房屬于磚混結(jié)構(gòu)，根據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB 6722-2003中第6.2.2條，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，取安全允許振速為2.3 cm/s；Q為炸藥量(kg)，齊發(fā)爆破為總藥量，延遲爆破為最大一段藥量，本工程取6.4 kg；R為爆破振動(dòng)安全允許距離(m)；K、a為與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形，地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本工程取K=150，a=1.5，則當(dāng)一次起爆藥量為6.4 kg時(shí)的安全保護(hù)距離為：

即按計(jì)算校核表面距離該煙囪30.08 m距離外的保護(hù)構(gòu)筑物的振動(dòng)強(qiáng)度低于規(guī)定的振動(dòng)值，是安全可靠的。

4.2 空氣沖擊波影響

此次煙囪爆破拆除項(xiàng)目所處的周邊環(huán)境較理想，煙囪傾倒周邊沒(méi)有密集的需保護(hù)建筑物，有空闊的場(chǎng)地。因此，爆破產(chǎn)生的空氣沖擊波對(duì)周邊環(huán)境的影響非常小。

4.3 爆破飛散物安全校驗(yàn)

在進(jìn)行拆除爆破時(shí)，伴隨著爆體的爆破破碎，爆炸氣體往往會(huì)推動(dòng)爆破碎片向四周飛散，可能產(chǎn)生安全隱患。本工程采用控制方向爆破，煙囪隨著預(yù)定的方向倒塌折疊墜落，在倒塌方向有拆除的機(jī)磚廠工房及宿舍作為防護(hù)，東側(cè)有山體起到自然防護(hù)作用。因此是安全可靠的。

5 爆破效果與結(jié)論

隨著爆破信號(hào)發(fā)出后，煙囪底部傳來(lái)了一聲爆破聲，煙囪底部冒出一團(tuán)塵霧，上部煙囪開(kāi)始發(fā)生傾斜，煙囪中部開(kāi)始發(fā)生解體，在煙囪高度2/3處發(fā)生折斷，倒塌落地。根據(jù)煙囪爆破后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的觀察，爆破未對(duì)附近的磚廠變電房和土坯房產(chǎn)生明顯的影響，筒體結(jié)構(gòu)大部分解體，方便清理殘?jiān)?，煙囪倒塌方向?zhǔn)確無(wú)誤，無(wú)后座現(xiàn)象，所有雷管、炸藥均起爆，爆破效果良好，達(dá)到預(yù)期的目的。

根據(jù)本次煙囪拆除爆破實(shí)踐效果可以得出以下結(jié)論：

(1)煙囪按照預(yù)定的傾倒方向倒塌，未對(duì)周?chē)母邏壕€造成影響，表明了該設(shè)計(jì)方案合理，安全可靠。

(2)爆破前，確定合理的爆破范圍、缺口高度、定向窗參數(shù)對(duì)爆破效果有著重要的影響，可以有效的防止出現(xiàn)后座。從本工程的爆破效果來(lái)看，技術(shù)參數(shù)合理，爆破效果良好，可為類(lèi)似工程提供參考。

[1]郭進(jìn)，王幸榮，王曉光.復(fù)雜環(huán)境下磚煙囪爆破拆除[J].爆破，2007，24(4):60-62.

[2]許名標(biāo).磚煙囪定向傾倒拆除控制爆破[J].爆破，2011，28(3): 80-82.

[3]袁發(fā)培，秦根杰，章克凌.復(fù)雜環(huán)境中78m磚結(jié)構(gòu)煙囪定向爆破拆除[J].爆破，2011，28(1):82-83，109.

[4]董桂林，苗戰(zhàn)穎，鐘遠(yuǎn)軍.磚砌煙囪定向爆破拆除實(shí)踐[J]，工程爆破，2004,10(1):38-40.

[5]楊仁華，趙紅玲.60 m高厚壁磚煙囪定向爆破拆除[J].爆破，2006，23(3):65-66，69.

[6]毛益松，傅光明，夏長(zhǎng)青，等.高60 m、80 m兩座磚砌煙囪定向爆破拆除[J].工程爆破，2007，13(3):56-58.

[7]磨季云，周運(yùn)奎，金沐，等.厚壁磚結(jié)構(gòu)煙囪爆破拆除[J].爆破，2012，29(2):87-90.

（責(zé)任編輯：葉麗娜）

Blasting Demolition of the 79 m High Thick Wall Brick Chimney under Complex Environment

WANG Jinhua1,2,YANG Xiancai3
（1.School of Civil and Architectural Engineering,Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354300; 2.Transport Bureau of Pucheng,Pucheng,Fujian 353400;3.Fujian Puxian Construction Co.Ltd.,Putian,Fujian 351100）

There is a 79 m high thick wall brick chimney close to the tunnel portal,and the blasting excavation of the tunnel will affect the stability of the chimney,in order to ensure the safety of tunnel construction,decided to blasting demolition of the chimney.The surrounding environment of the chimney is complex,in order to ensure the smooth implementation of the project,the parameters such as length,height,directional window parameters,hole form,charge structure,detonation network and other parameters of the blasting gap are designed in detail before blasting,and the security check.The practice shows that the blasting scheme and technical parameters of proposed is feasible and can provide reference for similar engineering.

complex environment；thick wall brick chimney；blasting cut design；security check

TU746.5

B

1674-2109（2016）12-0049-04

2016-09-01

王金華（1985-），男，漢族，助教，主要從事土木工程教學(xué)與科研工作。