復(fù)雜環(huán)境下42m磚煙囪定向爆破拆除

楊江波

摘要：為了安全實施爆破拆除一座42m高的磚煙囪，根據(jù)經(jīng)驗和以往類似工程確定了煙囪切口圓心角205°、高度1.2 m及其他參數(shù)，并針對性采取安全防護措施。爆后煙囪的倒塌方向和范圍與設(shè)計一致，未損壞到周圍建筑物，為類似工程爆破提供了參考。

Abstract： In order to blasting demolition a 42m brick chimney safely， based on experience calculation and reference to similar projects， the angle of the cut central angle of 205°， the height of 1.2m and other parameters were determined and the corresponding safety measures were taken. After blasting， the direction and distance of the chimney exactly match with the design， which has no influence on the building nearby， providing reference for similar blasting engineering.

關(guān)鍵詞：復(fù)雜環(huán)境;磚煙囪;爆破拆除

Key words： complex environment;brick chimney;blasting demolition

中圖分類號：TU746.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）10-0122-03

0? 引言

隨著國家產(chǎn)業(yè)升級和環(huán)保要求越來越嚴，許多工廠和企業(yè)升級改造中或城市改擴建中遇到了越來越多的高聳建筑物需要拆除，如煙囪、水塔、冷卻塔等。由于這類高聳建筑物的高度遠大于直徑，并且周圍環(huán)境復(fù)雜，采用機械拆除安全風險較大。而爆破拆除高聳建筑物的施工速度和安全均可得到保證，已為大量工程實踐所證明。

1? 工程概況

瑞麗市某廢棄磚廠內(nèi)有一42m高的磚煙囪已廢棄不用，當?shù)卣块T決定爆破拆除這座廢棄煙囪以消除安全隱患。擬拆除的磚煙囪位于瑞麗某磚廠內(nèi)，磚混結(jié)構(gòu)，底部為廢棄磚窯，從磚窯水平算起煙囪高度42m，底部離地0.5m處周長11m，壁厚62cm，見圖1。待拆煙囪南側(cè)到倉庫距離30m，西南側(cè)距民房38m，東南側(cè)距民房39m;東側(cè)距樓房40m;東北側(cè)距電線36m，北側(cè)距倉庫69m;西側(cè)距最近民房46m。具體周圍環(huán)境見圖2。

2? 爆破方案的確定

根據(jù)煙囪尺寸、周圍環(huán)境及政府要求，決定采用定向爆破拆除。通過精心設(shè)計在待拆煙囪底部布置炮孔爆破后形成缺口從而失穩(wěn)傾倒落地，并采用多種防范措施控制爆破有害效應(yīng)的影響。

2.1 爆破切口的確定

為了安全高效拆除待拆煙囪，根據(jù)周圍環(huán)境情況，只有北邊和西北邊才有足夠的倒塌距離，決定采用單切口向北定向倒塌。切口形式根據(jù)經(jīng)驗和類似工程實例選擇梯形切口[1-2]。

煙囪爆破切口長取決于圓心角的大小，進而影響傾覆力矩的大小，如果設(shè)計圓心角過大，會使爆破后筒壁余留截面過小，導(dǎo)致爆破時切口上部煙囪產(chǎn)生后座，甚至偏斜或反傾。最終根據(jù)經(jīng)驗和類似工程實例取205°的爆破切口圓心角[3-4]，見圖3。煙囪筒體風化嚴重，且周圍環(huán)境復(fù)雜，為了確保按設(shè)計方向準確傾倒，在爆破切口兩邊各開設(shè)一個對稱定位窗，見圖4。

2.2 切口幾何參數(shù)的確定

為便于工人鉆孔施工作業(yè)，以高出地面0.5m處作為切口底部。爆破切口高度應(yīng)保證在煙囪傾倒至切口閉合時，重心位置已偏移到切口筒壁范圍以外[5]。可根據(jù)下式確定：H=（1.5～3）δ=（1.5～3）×0.62=（0.93～1.86）m，式中δ為煙囪壁厚。

設(shè)計爆破切口高度為1.2 m，定位窗開口角度為45°。

煙囪切口對應(yīng)圓心角為205°，底部筒體周長11 m，開口長度L=（205°/360°）πD≈6.3m。

2.3 內(nèi)襯預(yù)處理

待拆磚煙囪有0.24m厚的耐火磚內(nèi)襯，如不預(yù)先處理，會導(dǎo)致爆破時煙囪倒塌方向產(chǎn)生偏差，嚴重時內(nèi)襯甚至?xí)巫⊥脖?，造成煙囪爆而不倒。故在鉆孔同時，對切口范圍內(nèi)的內(nèi)襯進行人工拆除處理。

2.4 爆破參數(shù)的確定

炮孔直徑d：風動鑿巖機鉆的炮孔直徑為40mm。

最小抵抗線W：切口處煙囪壁厚一半，即W=δ/2=0.31m。

孔深L：L=（0.65～0.7）δ，取L=0.43m。

孔距a：a=（0.8～0.95）L，取a=0.4m。

排距b：b=0.4m。

單孔裝藥量Q1=qabδ：式中q為單位炸藥消耗量，g/cm3，根據(jù)拆除對象情況和類似工程經(jīng)驗[6-8]，取1.0kg/m3;計算得到Q1=99.2g，實際取100g，為穩(wěn)妥起見，切口最底部一排炮孔每孔藥量增加到150g。實際炮孔總數(shù)N=42個，總藥量Q總=4700g。

切口的參數(shù)設(shè)計匯總見表1。

2.5 起爆網(wǎng)路的設(shè)計

采用簡單安全可靠的簇聯(lián)所有炮孔導(dǎo)爆管雷管一次起爆網(wǎng)路，最后用激發(fā)針激發(fā)起爆，見圖5。

3? 安全驗算及防護

3.1 振動校核

3.1.1 爆破振動

根據(jù)修正后的前蘇聯(lián)薩道夫斯基經(jīng)驗公式（式（1））計算[9-10]。

式中：R為爆源中心到被保護建筑物距離，m;Q為最大單響藥量，4.7kg;K′為拆除爆破修正系數(shù)，因為煙囪位于地面以上且離地面比較高，取K′=0.2;K、α分別為系數(shù)和衰減指數(shù)，取決于爆破區(qū)域的地形、地質(zhì)條件，K取150、α取1.5。

得不同距離爆破振動速度見表2。

3.1.2 塌落振動

根據(jù)量綱分析法，煙囪撞擊地面造成的塌落振動可根據(jù)式（2）確定[10]。

式中：Vt為塌落振動速度，cm/s;Kt為衰減系數(shù)，取3.37;σ為地面介質(zhì)的破壞強度，MPa，一般取σ=10MPa;β為衰減指數(shù)，取1.66;R為測點至撞擊中心的距離，m;M為煙囪質(zhì)量，430t;H為煙囪重心高度，17m。

計算得不同距離塌落振動速度見表3。

煙囪塌落重心均離需保護的民房或其他構(gòu)筑物20m以外，塌落振動速度Vt？燮0.11cm/s;民房均距煙囪30m以外，爆破振動速度Vb？燮0.40cm/s。周邊民房都是一般民用建筑，按照《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）規(guī)定，此類建筑結(jié)構(gòu)的安全振速標準為1.5～2.0cm/s，因此這些振動均不會對周邊建筑造成損壞。

3.2 安全防護措施

①用炮泥把裝完藥的炮孔全堵上，做好填塞。

②對爆破切口實施帆布、玻纖網(wǎng)和鐵絲網(wǎng)三層防護全覆蓋，并用鐵絲捆扎牢固。

③為避免煙囪爆破落地撞擊地面濺起的飛散物對周圍人員和建筑物造成影響，鋪兩層厚草席在倒塌地面，并在之上筑起三道長5m、寬和高各0.5m的沙土緩沖埂，同時對周圍民房門窗用草席覆蓋防護，并把人員參觀點、起爆站和警戒崗哨均設(shè)在300m的爆破安全距離以外。

4? 爆破效果

起爆后煙囪按設(shè)計方向緩慢傾倒，觸地產(chǎn)生的飛散物飛濺距離均沒超過20m，周圍的民房沒有任何損壞。

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