55m高鋼筋混凝土煙囪控制爆破拆除分析

摘 要：介紹了一座55m高的鋼筋混凝土煙囪的控制爆破拆除，包括其爆破參數、控制方法及采取的安全防護措施，爆破效果良好，為控制爆破高煙囪提供了經驗。

關鍵詞：鋼筋混凝土煙囪；控制爆破；爆破拆除；定向窗

1 工程概況

1.1 爆破區域環境

山東萊蕪某煉鋼廠進行舊廠改造工程，需將其鍋爐房中一座55m高鋼筋混凝土煙囪進行提前爆破拆除，爆破區域環境如圖1所示。

1.2 煙囪尺寸及結構形式

待拆煙囪為薄壁鋼筋混凝土結構，全高H=55m，煙囪底部外徑6.00m，底部周長為18.84m，煙囪壁厚0.44m，其中外殼鋼筋混凝土厚δ=0.20m，內襯耐火磚厚0.12m，隔熱層厚0.12m，煙囪外壁鋼筋混凝土配筋為：縱筋直徑？準=16mm，間距a1=200mm；箍筋直徑？準=14mm，間距a2=200mm。煙囪兩側各有一個進煙道和出灰孔，尺寸分別為145×320cm和80×150cm。

2 爆破方案及參數確定

2.1 傾倒方向確定

煙囪屬于高聳建筑物，重心高且容易失穩。根據相關經驗公式可知，煙囪倒地后的堆積范圍為：L=1.2H=66m；B=2.5D=15m

式中，L為煙囪到底后的長度；B為煙囪倒地后的寬度；H為煙囪的高度，H=55m；D為煙囪的最大直徑，D=4.3m。

由此可見，只有北偏西方向的場地可以滿足控制爆破的要求。傾倒方向定為北偏西20°，傾倒場地較為狹窄，中心線至兩邊建筑物邊緣各有15～20m。

2.2 爆破切口設計

采用梯形切口形式，便于施工。由于煙囪南側自地平起至+3.2m處開設有進煙道和出灰孔，在此范圍內的煙囪開孔與倒塌方向中心線不對稱，會影響煙囪倒塌的準確性，以此決定將煙囪爆破切口底部提高至地坪以上+3.7m處。

（1）切口長度：根據經驗，爆破切口的弧長通常為筒體圓周的2/3，即12.56m。本次切口采用等腰梯形切口，延煙囪傾倒中心線對稱布置，上底長L1=9.0m，下底長L2=12.0m，為減小起爆用藥量，從切口中間開一洞口，寬為1.6m，高與切口同高，位于傾倒中心線左右對稱處。

（2）切口高度：通常爆破切口的高度易取煙囪壁厚的1.5～3.0倍，即0.66～1.32m，實取切口高度h=1.5m。

（3）定向窗：為確保炸藥爆炸不對設計中保留的煙囪支撐體產生影響，提高煙囪延設計方向倒塌的精度，決定預先在爆破切口區域兩端開鑿2個定向窗。定向窗采用等腰直角三角形形式高寬均為1.5m，如圖2所示。

2.3 爆破參數設計

（1）孔網參數：鉆孔直徑d=40mm；最小抵抗線，w=0.5δ=0.1m；炮孔間距（排距）a=2w=0.2m；炮孔深度l=0.65δ=0.13m，取為0.15m；3個窗口間共布炮孔8排。

（2）布孔方式：采用梅花形布孔，爆破切口為等腰梯形，底邊可布孔長度為7.4m，每排布孔38個與36個交替布置，呈梅花狀；自地面3.7m以上開始布孔。

（3）單孔裝藥量：單孔裝藥量Q=kabδ=14.4g，取為20g，總裝藥量為5.92kg。

2.4 爆破前預處理措施

預先拆除煙囪的內隔墻及內襯，并預先拆除南北側進煙道和出灰孔道；以北偏西20°角方向為爆破傾倒中心線，爆破切口沿中心線對稱，在墻上畫出定向窗位置和爆破切口邊線；嚴禁用爆破法開鑿定向窗，以保證定向窗附近混凝土強度，提前用油錘或風鎬將定向窗鑿出；預留支撐筒體的弧長為6.84m，將其中部2.84m范圍內外側縱向鋼筋切斷，利于煙囪傾倒及破碎；嚴格按照原設計方案進行布孔、鉆孔，施工中應嚴格按照傾倒中心線對稱施工，誤差不得超過2cm。

3 爆破器材與爆破網路

由圖2可見，爆破切口倍窗口分成2部分，每側有炮孔148個，孔內均采用非電毫秒延時導爆雷管（Ⅰ段）。到爆順序由中心線向兩端。網路連接采用“一把抓”形式，即用1根導爆雷管（Ⅰ段）聯接10根導爆管。然后用兩根串聯的電雷管將15根導爆雷管連接上，最后連接到起爆主線上，使用軍用78式點火機起爆。

4 安全防護措施

4.1 爆破飛石最遠距離[5]

根據經驗公式：R=KQ=1.5×20m=30m

式中：R為爆破飛石的最遠距離；K為飛石的距離系數，取1.5；Q為單孔裝藥量。

4.2 爆破振動速度[4]

煙囪的振動速度主要是由于倒塌的觸地振動，其程度與煙囪的質量、剛度、質心高度及倒塌處的土層情況有關。沖擊觸地沖量I為：

I=G■=9.317×10■N·s

式中：G為倒塌建筑質量，kg；H為煙囪重心高度，取17m。

煙囪沖擊地面引起的地面振動速度V為：

V=0.083■/R■=2.03cm/s<3cm/s

式中：R為坍塌煙囪重心觸地點距煙囪的距離，m。

該值小于國家安全規程規定的安全允許振速，符合要求。

4.3 其他防護措施

（1）嚴格按照《拆除爆破安全規程》和《爆破安全規程》的相關規定進行爆破設計與施工，爆破相關人員應持證山崗。為保證雷管都能準爆，應使用近期出廠的同批次雷管及乳化炸藥，裝藥前應對炸藥和雷管做參數試驗，試驗結果符合要求方可進行施工。

（2）在爆破缺口處用竹片、土包、帆布等嚴實覆蓋，用鐵絲綁緊，并充分灑水，以防飛石危害；在煙囪倒地線上設置兩堵沙包堆埂，以起到緩沖作用，降低煙囪的沖擊，在地面倒塌范圍內鋪設一定厚度的細沙土[8]。

5 爆破效果及結論

煙囪起爆后，先稍下落，然后緩慢向西北方向傾倒；3秒后，沿設計中心線準確開始倒向地面；倒塌后，沿中心線兩側的堆積破碎物小于5m，煙囪頂端部破碎物前伸3～4m；爆破碎石及沖擊波未對人員及建筑物造成任何傷害，飛石最遠距離為10m左右。整個過程歷時7s，倒塌長度約為55m，底部15m煙囪保持較為完好，中間15m變形嚴重，頂部20m左右混凝土基本完全散開，平鋪于中心線兩側6m左右范圍。本次爆破效果良好。

本次爆破得到如下結論：

（1）類似工程爆破時，炮孔、裝藥、及定向窗制作時應嚴格對稱，這是保證控制爆破成功的前提。

（2）鋼筋混凝土煙囪相對于磚砌體煙囪而言，當混凝土標號較高且配筋較密時，采用公式Q=kabδ計算裝藥量易適當提高k的取值，建議取1.8kg/m3。

（3）在倒塌范圍的地面上預先鋪設緩沖材料，對于減輕地面震動、控制飛石效果顯著。

參考文獻

[1]劉殿中.工程爆破實用手冊[M].北京：冶金工業出版社，1999.

[2]馮叔瑜，呂毅.城市控制爆破[M].北京：鐵道工業出版社，1985.

[3]譚玲，張偉新，譚雪剛.控制爆破拆除聯體鋼筋混凝土筒倉[J].爆破，2002，19（4）：55～57.

[4]張雪亮.爆破地震效應[M].北京：地震出版社，1981.

[5]熊炎飛，董正才，王辛.爆破飛石飛散距離計算公式淺析[J].工程爆破，2009，15（3）：31～34.

[6]龍源，季永適.80m高鋼筋混凝土煙囪的爆破拆除[J].爆破，1998，15（增刊）：102～107.

[7]張正宇.中國爆破新技術[M].北京：冶金工業出版社，2004.

[8]張世平，閻晉文.爆破拆除高大建筑物產生的震動危害與減震方法[J].太原理工大學學報，2006，36（7）：685～687.

作者簡介：王功霞（1982-），女，山東泰安人，助理工程師。