復雜環境下79 m磚砌厚壁煙囪拆除爆破

王金華，楊先財

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

復雜環境下79 m磚砌厚壁煙囪拆除爆破

王金華1,2，楊先財3

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

某隧道洞口處有一個79 m高的磚砌厚壁煙囪，需要對該煙囪進行爆破拆除。在爆破前，擬定了爆破方案，對爆破缺口長度、高度、定向窗參數、布孔形式、裝藥結構、起爆網絡等參數展開詳細設計，并進行安全校核。爆破實踐表明，本文擬定的爆破方案和技術參數可行，可為類似的工程提供參考。

磚砌厚壁煙囪；爆破缺口設計；復雜環境；安全校核

煙囪在工業生產中起著重要的作用，是最古老最重要的防止污染裝置之一。隨著工業技術水平的提高、現代化建設的需要，很多煙囪逐漸被拆除。工業生產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，拆除煙囪的方法常見的主要有人工拆除、機械拆除和爆破拆除三種形式。爆破拆除因效率比較高，是長大煙囪拆除的首選方案。而對于磚砌煙囪因其強度較低、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研究對象。郭進等[1]，許明標[2]，袁發培等[3]，董桂林等[4]，楊仁華等[5]，毛益松等[6]，磨季云等[7]均對磚砌煙囪的拆除爆破進行了研究。某機磚廠煙囪因國道改線需要，需將其拆除，該煙囪所處環境比較復雜，該煙囪的順利拆除對安全生產具有重要的意義。

1 工程概況

福建省南平市浦城縣某機磚廠煙囪建于20世紀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國道改線需要，需將該煙囪進行拆除。待拆除煙囪爆破環境示意圖如圖1所示。

圖1 機磚廠煙囪拆除爆破環境示意圖Figure 1 Schematic diagram of blast furnace chimney demolition blasting environment

2 爆破方案選擇

根據現場實際情況，煙囪北側及西側均有高壓線需要保護，正南方向山體，煙囪倒塌落地后可能產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°為預定倒塌方向。考慮到鋼筋混凝土排煙道對煙囪的拉結作用，如果不預先切斷該煙道將會對倒塌方向產生影響，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 爆破參數設計

3.1 爆破缺口長度

根據方案選擇的倒塌方向，采用定向倒塌設計，對煙囪底部筒壁實施爆破，爆破范圍根據《爆破手冊》中推薦的經驗設計方法進行選取，取筒壁周長的1/2～2/3。即：

式中：L為爆破部位長度（m），7.85≤L≤10.46，根據現場實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及筒壁的厚度有關，依據《爆破手冊》推薦的經驗設計方法，爆破部位的高度取：

式中：δ為爆破部位煙囪的壁厚（m）。

h=1.2～2.4 m，該煙囪為磚砌結構，結構完整性較好，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 定向窗參數確定

在爆破工程中，為保證確保煙囪倒塌方向沿著預期設定的方向倒塌，同時為了減少一次起爆藥量和減少爆破產生的振動對鄰近構筑物的影響，在爆破前用風鎬在切口兩側各開鑿一個定向窗，本工程采用等腰直角三角形的定向窗，腰長為壁厚的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圖Figure 5 Chimney demolition blasting hole layout and directional window layout plan

3.4 布孔及爆破參數

該煙囪為筒形結構，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。炮孔參數為：孔深：L=0.55 m；孔距：a=0.4 m；排距：b=0.4 m；孔數：60個，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

裝藥結構：采用非電毫秒延時雷管、Φ32 mm、200 g/卷工業乳化炸藥，采用連續裝藥結構。

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

3.6 起爆網路設計

起爆網路采用非電導爆雙回路閉合環網路，孔內延時，孔外采用“四通聯接”的雙回路閉合連接。由于本次爆破的藥量較小，對周圍建筑及設施所能帶來的危害較小。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。煙囪爆破起爆網絡聯接示意圖如圖6所示。

圖6 煙囪爆破起爆網絡聯接示意圖Figure 6 Schematic diagram of chimney blasting initiation network connection

4 爆破安全技術校核

爆破安全注意要點主要有兩方面：一是爆破施工過程中的安全，二是爆破產生的爆破震動、空氣沖擊波、爆破飛散物、爆破有害氣體等對周圍環境的安全。本工程通過精心設計、規范施工、嚴格控制，實現此次煙囪爆破拆除的安全圓滿。

4.1 爆破震動安全校核

根據煙囪周圍環境來看，受煙囪爆破震動影響最大的主要有東北側距煙囪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作用。故在本工程中僅需校核爆破震動對磚廠變電房的影響。根據《爆破安全規程》推薦的安全校核計算公式：

式中：V為保護對象所在地面質點振動安全允許速度(cm/s)；該變電房屬于磚混結構，根據《爆破安全規程》GB 6722-2003中第6.2.2條，結合本工程的實際情況，取安全允許振速為2.3 cm/s；Q為炸藥量(kg)，齊發爆破為總藥量，延遲爆破為最大一段藥量，本工程取6.4 kg；R為爆破振動安全允許距離(m)；K、a為與爆破點至計算保護對象間的地形，地質條件有關的系數和衰減指數。

根據現場實際情況，本工程取K=150，a=1.5，則當一次起爆藥量為6.4 kg時的安全保護距離為：

即按計算校核表面距離該煙囪30.08 m距離外的保護構筑物的振動強度低于規定的振動值，是安全可靠的。

4.2 空氣沖擊波影響

此次煙囪爆破拆除項目所處的周邊環境較理想，煙囪傾倒周邊沒有密集的需保護建筑物，有空闊的場地。因此，爆破產生的空氣沖擊波對周邊環境的影響非常小。

4.3 爆破飛散物安全校驗

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

5 爆破效果與結論

隨著爆破信號發出后，煙囪底部傳來了一聲爆破聲，煙囪底部冒出一團塵霧，上部煙囪開始發生傾斜，煙囪中部開始發生解體，在煙囪高度2/3處發生折斷，倒塌落地。根據煙囪爆破后對現場的觀察，爆破未對附近的磚廠變電房和土坯房產生明顯的影響，筒體結構大部分解體，方便清理殘渣，煙囪倒塌方向準確無誤，無后座現象，所有雷管、炸藥均起爆，爆破效果良好，達到預期的目的。

根據本次煙囪拆除爆破實踐效果可以得出以下結論：

(1)煙囪按照預定的傾倒方向倒塌，未對周圍的高壓線造成影響，表明了該設計方案合理，安全可靠。

(2)爆破前，確定合理的爆破范圍、缺口高度、定向窗參數對爆破效果有著重要的影響，可以有效的防止出現后座。從本工程的爆破效果來看，技術參數合理，爆破效果良好，可為類似工程提供參考。

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

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

[3]袁發培，秦根杰，章克凌.復雜環境中78m磚結構煙囪定向爆破拆除[J].爆破，2011，28(1):82-83，109.

[4]董桂林，苗戰穎，鐘遠軍.磚砌煙囪定向爆破拆除實踐[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，周運奎，金沐，等.厚壁磚結構煙囪爆破拆除[J].爆破，2012，29(2):87-90.

（責任編輯：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與科研工作。