復雜環境下的磚煙囪爆破拆除技術

王　順

（海南省爆破技術工程院，海南海口570206）

復雜環境下的磚煙囪爆破拆除技術

王順*

（海南省爆破技術工程院，海南海口570206）

介紹了62m磚結構煙囪爆破拆除的成功案例。爆破方案的切口設計、爆破參數選擇、施工方法和防護措施。

磚煙囪；定向爆破；爆破拆除；安全防護

1　工程概況

1.1煙囪介紹

海南省東方市某中學現有一座磚混結構煙囪因規劃需要定向爆破拆除。沒有該煙囪原設計圖紙，經現場勘查測量得其結構、尺寸和周圍建（構）筑物分布情況。磚混結構煙囪結構為：外周圍長為14m，外徑R為4.20m，壁厚δ為0.95m，其高度約62m，煙囪其南側有一個高為1.5m、寬為0.8m的煙道口。

1.2周圍環境

該煙囪位于某中學校園東南側，磚煙囪東側10m處是家具廠和20m有一個變壓器；其南側15m處是學校食堂；其西方向是足球場與廁所；其西側離學校的廁所（兩層樓房）最近為10m，北側是居民住宅區。唯一西南方向是足球場即設計倒塌方向，而且總體上說本次煙囪爆破拆除周圍環境比較復雜，詳見圖1。

1.3工程難點

（1）東側10m處是家具廠及320×104V的變壓器，要求做到無后坐爆破，確保家俱廠和變壓器完好無損。

（2）煙囪南側是學校飯堂，要求爆破煙囪做到所倒塌方向要準確無誤，確保學校飯堂完好無損。

（3）煙囪北側離學校L形廁所（2層）最近為10m，需要防止煙囪倒塌時砸到廁所，要求爆破煙囪做到所倒塌方向要準確無誤。

（4）煙囪北側離居民住宅，需要防止煙囪倒塌時砸到居民住宅，要求爆破煙囪做到所倒塌方向要準確無誤。

（5）煙囪周邊80m范圍內，需要保護的其它建筑物、設備、自來水管道等多，要求做到精確定向爆破拆除。

（6）爆破振動和塌落沖擊振動需要嚴格控制，防止煙囪倒塌時產生飛濺物，傷害人身或財產。

（7）爆破粉塵的控制，為了保護環境，盡可能減少粉塵的污染。

2　爆破拆除技術設計

爆破切口參數的選擇與處理：

（1）根據現場勘查，煙囪的西南方向的場地長100m，寬20m，其他方向不具備倒塌條件，因此煙囪選擇西南方向倒塌的技術方案。煙囪切口選在+0.8m處。

（2）爆破切口形式和長度：采用梯形爆破缺口，兩側開定向窗，其中爆破切口長度的經驗公式為：

L=3/5S

式中：L——煙囪爆破切口的長度，m；

S——煙囪周長，m。

采取梯形切口的長度為L=3/5 S=8.4（m）；根據成功經驗取8m。上底長3.5m。

（3）爆破煙囪切口高度h。爆破切口高度的確定與煙囪的材料和它的壁厚有關。煙囪拆除爆破要求爆破部位煙囪的筒壁瞬間將要離開原來的部位，使煙囪失穩。經驗公式：

h=（1.5～3.0）S

式中：H——煙囪切口高度，m；

S——煙囪周長，m。

根據成功爆破經驗，磚煙囪爆破切口高度h取2.5m。

（4）切口圓心角。切口圓心角直接決定切口展開長度，而口長度決定傾覆力矩的大小，切口偏長，傾覆力矩偏大，鉸支易于破壞，不利于煙囪的平穩倒塌。爆破切口的長度是以煙囪的重力引起截面彎矩應等于或稍大于預留支撐截面極限抗彎距為主要依據來確定，本工程依據成功經驗取爆破缺口圓心角為220°。

（5）爆破切口的施工。切口的測量與精確定：煙囪切口的中心線用全站儀測量，準確定點。切口上下線用水準儀放平，并用紅油漆標出，然后標出定窗和位置。煙囪結構、切口形狀、炮孔布置詳見圖2。

（6）定向窗。在爆破缺口兩端預先挖定向窗，定向窗為1×1直角三角形，定向窗高經驗公式為（0.8～1.0）h，依據成功經驗取1.0m。長度底邊長1.0m。

定向窗預處理：采用人工與機械配合開設煙囪的定向窗（直角三角形），定向窗嚴格對稱，其保留部分必須保證煙囪結構的穩定性。首先用風鎬鑿出一個工作面，然后用風稿按原油漆所標定向窗的范圍進行修整。如有鋼筋應齊根切斷，窗體開鑿準確，邊角平直、整齊。

（7）爆破參數設計。

①最小抵抗線W。最小抵抗線W公式：

W=（0.65～0.68）δ

式中：W——最小抵抗線；

δ——煙囪壁厚度。

②炮孔深度l：炮孔深度公式：

l=（0.67～0.7）δ

式中：L——炮孔深度；

δ——煙囪壁厚度。

l=0.7δ=0.7m。

③孔距a和排距b。磚煙囪爆破拆除工程按6排炮孔，炮孔54個，采取梅花形布置炮孔，磚煙囪孔距公式：

a=（0.54～0.63）δ，

式中：δ——煙囪筒壁厚度；

a——孔距；

b——排距。

在此取l=0.58δ=0.513m，實際上取a=0.5m；則排距b：b=（0.87～1.0）a，在此取b=1.0，a=0.5m。

④單耗q。根據成功的爆破經驗和相關的資料得出單耗q：

磚煙囪：單耗q=500g/m3。

⑤單孔裝藥量Q。單孔裝藥量的計算采用體積公式：

Q=qabδ

式中：a——孔距，m；

b——排距，m；

q——單位用藥量，kg/m3；

δ——煙囪壁厚度，m。

磚煙囪爆破單孔裝藥量Q=qabδ=0.5×0.5×0.5× 0.95=0.15（kg），實際上單孔裝藥量Q取120g。

布孔排數：N=6；

總孔數：∑N=54；

總藥量：∑Q=6.5kg。

煙囪爆破設計如下所述。

3　起爆網路設計（表1）

表1　煙囪爆破設計參數表

為了減少外界雜散電流、射頻電流可能引起的早爆事故，采作非電導爆管起爆系統，孔內采用非電毫秒導爆管雷管。為了減少盲炮產生的概率，避免產生盲炮，每個炮孔均放2發導爆管雷管，爆破切口中的導爆管雷管腳線用四通按復式起爆網路連結。最后用2發導爆管雷管腳線用四通分別連結，再采用雙導爆管起爆線引到起爆破站。

4　安全技術措施

4.1爆前預處理

（1）在爆破施工前將煙囪的避雷針、金屬梯等導地鋼筋局部剪切斷開。

（2）位于煙囪東、西兩方向的煙道口和出灰口，由于出灰口在爆破缺口范圍不必處理；為了防止爆破瞬間保留部分受壓破壞不均產生意外事故，必須將煙道口提前用紅磚漿砌封堵。

（3）在西邊廁所墻邊前方推壘一道高2m、寬1.3m砂袋安全防護墻，并在靠墻2m以上加竹片和竹桿及塑料布所搭成三層防護墻措施。

（4）對家具廠和學校飯堂墻邊前方推壘一道高2m、寬1.3m的砂袋安全防護墻，并在靠墻2m以上加竹片和竹桿及塑料布所搭成3層防護墻措施。

4.2爆破安全技術措施

爆破安全技術措施有2個方面：一是施爆過程中的安全；二是爆破個別飛石、地震波、空氣沖擊波、爆破噪音方面的安全。本工程通過精心設計、精心施工、嚴格控制，達到既能滿足工程需要，又能保證安全要求的目的。本煙囪定向倒塌爆破主要應防范爆破飛石、爆破地震效應、倒塌落地震動及前沖造成的損害。

4.3個別飛石的控制

為防止飛石的損害，采取以下安全措施：

（1）煙囪爆破部位都是在底部，并采取竹片和較厚的麻袋進行3層全部覆蓋遮擋防護，以阻減飛石的飛出速度和距離；

（2）嚴格控制炸藥量；

（3）在煙囪預計倒塌的地方鋪滿砂袋，防止煙囪倒塌時碰撞籃球場發生飛石；

（4）布設爆破安全警戒線：傾倒前方200m，側后方各150m，爆破前15min該區域內的所有人員均必須撤出。

4.4爆破振動控制

本煙囪爆破引起周圍建筑物基礎質點振動效應可以下式表征：

式中：V——煙囪爆破引起居民樓基礎質點振動的速度，cm/s；

Q——本煙囪爆破中一段起爆的最大藥量，kg，取Q=6.5kg；

R——民房離煙囪的距離，m，R=10m；

kk′——爆震波傳播介質影響系數；

a——震波傳播衰減指數。

kk′=32.1，a=1.57，則V=2.3cm/s。

該值小于《爆破安全規程》規定的建筑物爆破振動安全臨界值3cm/s，所以本次爆破震動效應對周圍建筑不會產生危害。

4.5塌落振動速度

實測數據表明，落錘至地面造成的地面振動與它的質量和下落高度有關，影響下落物體撞擊地面振動傳播因素還與地層介質有關；隨著至撞擊落點距離遠，振動小；距離近的地方，地面振動強度大。常用的經驗公式如下：

式中：M——下落構件質量，10t；

g——重力加速度，9.8m/s；

H——構件所在位置高度，取第一時間落地構件位置H=40m；

σ——構件材料的破壞應力，取為100MPa；

Kt——系數，取3.37；

β——指數，取1.66；

R——著地點與測點的距離，則離開落地中心不同距離上的振動速度v如表2所示。

表2　不同距離上的振動速度

根據國家標準《爆破安全規程》GB6722-2003中的規定，各種類型的建、構筑物的地面振動安全振速，對于一般磚混結構房屋按2～3cm/s，混凝土結構建筑物按3～5cm/s進行爆破振動安全驗算，本次爆破工程所產生的振動不會對周圍的建筑物產生危害。

該值也遠小于《爆破安全規程》規定的建筑物振動安全臨界值，并在煙囪預計倒塌方向的地面上鋪滿砂袋，起到緩沖作用，因此該煙囪倒塌震動效應不至影響其周圍建筑的安全。

5　爆破效果與體會

（1）本次高62m煙囪爆破取得成功，起爆后切口均按設計形成，煙囪傾倒方向準確，觸地后未形成飛石飛濺都在控制范圍內，說明爆破切口飛石控制較好。

（2）爆破振動和煙囪觸地沖擊振動對周圍建筑物未造成任何危害。

（3）爆破取得成功的主要原因是爆破拆除方案選擇參數是合理的。

（4）煙囪倒地后激起的大部分粉塵被防護砂袋墻和竹片和竹桿及塑料布防護墻阻擋合理，控制了爆破飛散物、粉塵及噪音對學校和周圍影響。

［1］GB6722-2003爆破安全規程［S］.北京：中國標準出版社，2004.

［2］金驥良，顧毅成，史雅語.拆除爆破設計與施工［M］.北京：中國鐵道出版社，2004.

［3］陳華騰，鈕強，譚勝禹，張慶書.爆破計算手冊［M］.遼寧科學技術出版社，1991.

［4］戴俊..爆破工程［M］.機械工業出版社，2007.

［5］顧毅成.爆破工程與施工安全［M］.北京：冶金工業出版社，2004.

TU746.5

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1004-5716（2016）01-0177-04

2015-01-30

王順（1974-），男（漢族），海南瓊海人，工程師，現從事安全管理與爆破技術、地質災害治理工作。