104 m鋼筋混凝土煙囪爆破拆除

蔡澤軍

(廣東省地質局第五地質大隊)

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104m鋼筋混凝土煙囪爆破拆除

蔡澤軍

(廣東省地質局第五地質大隊)

位于淤泥河灘旁的某一高104m鋼筋混凝土煙囪需要拆除，由于該煙囪地處環境復雜，為確保煙囪爆破傾倒方向，采取定向控制爆破技術，制定嚴格的爆破切口型式及爆破參數、爆破安全技術措施，確保了爆破效果和煙囪的安全拆除。

煙囪拆除淤泥河灘定向爆破安全措施

1　工程概況

廣州某電力有限公司位于廣州市番禺區蓮花山，煙囪總高H=104m，周圍環境較為復雜，東面距離辦公樓約48m；西面距廠內圍墻約13m，圍墻外為蓮花河；南面距發電機車間B2.2m；北面距發電機車間A2.2m。見圖1所示。

圖1　煙囪周圍環境平面示意

煙囪為鋼筋混凝土材質，錐筒形結構，底部±0.00m處外徑9.60m，內徑8.66m，壁厚470mm。頂部外徑5.00m，內徑4.50m。兩門洞位于煙囪底部正西和正東方向，對稱分布，高2.5m，寬2.0m，下底標高與地面平。煙囪筒身底部為內外雙層配筋,內外主筋均為φ20@172mm,環向鋼筋為φ16@160mm。煙囪總混凝土約840m3，總重量約2 100t。

2　爆破難點分析

(1)煙囪距離發電機車間A、B均為2.20m，煙囪爆破塌散范圍、爆破振動、個別飛散物的控制。

(2)煙囪擬倒塌場地為河道，河灘為淤泥質土，河對岸廠房、公路密集，煙囪觸地時須嚴防飛濺物的破壞。

(3)按預定傾倒方向測算，出灰口有部分位于須保留部位范圍(支撐煙囪傾倒部分)之內，對切口范圍之外部分必須封堵嚴實，防止煙囪爆破時下坐，影響爆破效果。

3　爆破技術設計

3.1爆破方案選擇

根據煙筒周圍的環境及其結構，考慮建設單位對爆破施工的安全要求等因素，經方案比選，選取向西南側定向傾倒的爆破拆除方案。

3.2爆破切口位置和切口形狀

考慮到施工操作的方便性，煙囪的爆破切口均設置在煙囪底部標高0.50m處，朝向南偏西27°方向。根據煙囪爆破拆除施工經驗，采用正梯形爆破切口。

部分煙道口位于支撐煙囪傾倒范圍內，提前28d預留出定向窗位置之后用C50鋼筋混凝土填充密實。考慮到煙囪距離車間A、B較近，為防止煙囪起爆后切口發生過早折斷，危及車間安全，在切口兩側設計30°的定向窗。

3.3爆破切口尺寸3.3.1爆破切口長度Lp計算

爆破切口形成后，要求煙囪重心對支撐中心產生偏移，既要保證煙囪順利失穩傾倒，又要保留部分強度不產生后座甚至折斷。Lp計算如下[1]：

(1)

式中,D為切口處煙囪直徑，m；α為切口對應的圓心角，(°)。

根據現場勘查情況，煙囪現狀質量良好，結合施工經驗，選取α=220°，切口處D=9.60m，計算Lp=18.42m。

3.3.2爆破切口高度Hp計算

煙囪爆破切口高度要求滿足爆破切口閉合時煙囪重心偏移出支點以外，計算公式為：

(2)

計算得Hp=2.40～4.80m。

校核爆破切口最小高度：

(3)

式中，hmin為爆破切口最小高度，m；φ為爆破切口對應的圓心角的一半，φ=110°；Hc為煙囪的重心高度，Hc=46.70m。

計算得hmin=1.30m。

鋼筋混凝土煙囪現狀質量良好，不會出現爆破后下坐現象，結合類似工程經驗，取Hp=3.50m。

3.3.3定向窗、導向口布置

定向窗設于爆破切口兩側，開設定向窗是控制

切口爆破破碎范圍，保證爆破后形成需要形狀切口。如定向窗開設不恰當，切口角尖端應力集中，導致尖端發生剪切或壓碎破壞，定向窗夾角越大，尖端應力集中影響范圍越大，剪切破壞區也越大，而且最大剪應力越高，越容易發生后坐[2]。為此，根據經驗，煙囪定向窗角度α=30°，定向窗長度為3.0m、高度為3.50m。

導向口設于爆破切口中間，呈矩形，水平長度2.0m，高度等于切口高度，即3.50m。

部分煙道口位于爆破切口內，提前封堵填充密實，其余部位采用水鉆密孔切割分隔，窗內通過試爆破碎混凝土，再用風鎬修整出設計形狀。兩側定向窗完全對稱，露出的鋼筋全部割斷，兩邊割斷鋼筋數量及位置要對稱一致，窗體要開鑿準確，邊角平直、整齊。

爆破切口見圖2所示。

圖2　爆破切口示意

3.4爆破參數及裝藥量計算

(1)孔網參數。爆破切口部位煙囪筒身壁厚δ=0.47m，切口總長18.42m，高3.5m。鉆鑿水平炮眼，選取炮孔參數：最小抵抗線W取切口處煙囪壁厚的一半，即W=23.5cm，炮孔孔距a、排距b均為35cm，孔深l=33cm。

(2)裝藥量計算。單孔裝藥量：

(4)

式中，q為炸藥單耗，根據試爆結果，選取q=2.6kg/m3。

計算得Q=150g。爆破切口不含定向窗、導向口試爆的炮眼總數為308個，總裝藥量46.20kg。

3.5裝藥結構及爆破網絡

采取連續裝藥，孔口堵塞嚴密不留空隙。每個炮孔內裝2發非電導爆管雷管，管長5m，共分MS-1、MS-2、MS-3 3段，全部采取孔內延時方式，自切口中間向兩側起爆，簇聯法聯接網路。

3.6爆破切口位置的確定

(1)煙囪傾倒方向的測量標定。采用全站儀測量放線，在煙囪上標出爆破切口的中心線，用紅色油漆做好標記。

(2)爆破切口輪廓的測量標定。采用水準儀或水平管、鋼尺等工具，測量標定出爆破切口的周圍輪廓線，以及定向窗、導向口的輪廓線，用紅油漆做好標記。要保證爆破切口水平。

(3)炮眼的定位標定。采用鋼尺測量，標出孔眼位置。

3.7爆破前預處理

(1)避雷針和金屬爬梯預處理。切除從地面往上5.0m范圍內的避雷針及金屬爬梯，防止其牽連對爆破傾倒產生影響[1]。

(2)對切口范圍內的煙囪隔熱層、內襯、積灰等均用風鎬清理干凈。

(3)以傾倒中心線為中點，將圍墻拆除20m。

4　塌落振動安全校核及安全措施

4.1塌落振動安全校核

爆破時，總裝藥量分散為308個炮眼，每孔藥量150g，分3個段別的雷管微差起爆，發電機車間A、B內的生產設備已先行拆除，兩車間也計劃后續拆除，對振動的要求不嚴格，故對爆破振動不作校核。爆破時會產生噪聲，但持續時間短，不會對爆破警戒范圍外的人及周圍建筑物造成損傷。煙囪傾倒場地淤泥河灘，十分松軟，煙囪塌落到地面時，將沖擊地面產生振動，強度比爆破振動大，頻率低、危害大。塌落振動vc計算如下[3]：

(5)

式中，vc為煙囪塌落地面引起的地表振速，cm/s；m為下落構件的質量，t；g為重力加速度，m/s2；H為構件中心高度，m；σ為地面介質的破壞強度，一般取10MPa；R為觀測點至沖擊地面中心的距離，m；kt、β為衰減參數，分別取kt=3.37，β=1.66；R為距建筑物距離，m。

煙囪總質量2 100t，爆破時以爆破切口處為中心作傾倒運動，非自由落體，按總質量1/3估算，質心落差取50m，與發電車間B的距離R取40m。計算得vc=2.32cm/s。

4.2爆破振動飛石的控制措施[4-5]

(1)減小煙囪觸地振動安全技術措施。煙囪傾倒范圍位于廠內混凝土路面，測量放出傾倒中心線，沿中心線兩側各10m范圍鋪上一層建筑廢料，厚度1.50m，使煙囪爆破傾倒觸地時得到緩沖，減小振動。

(2)防止爆破飛石危害安全技術措施。在爆破部位搭設防護架，外包3層防護覆蓋：第一層為裝滿稻草的雙層麻袋，第二層為雙層竹笆，第三層為鐵線安全網，用鐵線綁扎牢固；保證炮眼的堵塞長度和填塞質量，嚴格按設計計算控制裝藥量。

(3)防止煙囪觸地引起的飛濺物危害的安全技術措施。煙囪傾倒場地部分位于淤泥河灘，煙囪筒體倒地時，對地面的沖擊作用很大，河灘淤泥容易濺起，因煙囪上部傾倒飛行距離較大，極易造成意外事故，另河灘淤泥較軟，大型機械無法在其上面施工。在淤泥河灘部分沿煙囪傾倒中心線兩側各10m范圍先鋪上一層新鮮的小雜樹，厚約 1.0m；再鋪上兩層竹芭，然后鋪上一層河沙，厚約 1.0m；最后再鋪一層小雜樹，厚約 1.0m，并用鐵絲將小雜樹連成一個整體。

5　爆破效果

所有炮孔裝填完畢并對起爆線路檢查無誤、對周邊300m范圍內進行警戒后實施爆破。起爆后，煙囪向設計方向緩緩傾倒，至煙囪倒塌至地面，歷時約8s。經檢查，煙囪未發生壓碎性下坐現象，在爆破切口處折斷傾倒，其傾倒方向與設定方向相符，煙囪倒塌到地面后與發電機車間B相距很近，但未對車間造成損壞。爆破飛石、煙囪觸地引起的飛濺物等均控制在安全范圍內，周圍建筑物未受到損壞，爆破取得圓滿成功。爆破前后見圖3。

圖3　煙囪爆破前后

6　結　論

采用定向控制爆破技術，通過精細設計和嚴格施工，成功拆除了廣州市番禺區某電力有限公司的104m煙囪。在整個施工過程中，煙囪向設計方向緩緩傾倒，爆破飛石、煙囪觸地引起的飛濺物等均控制在安全范圍內，周圍建筑物未受到損壞，爆破取得了圓滿成功。

[1]王希之,謝興博，譚雪剛,等.210m高煙囪爆破拆除技術 [J].工程爆破，2011，17(2)：53-55.

[2]檀純錦,黃躍,汪浩.電廠發電機組廠房及高150m煙囪定向爆破拆除 [J].工程爆破，2011，17(4)：53-57.

[3]謝先啟.精細爆破[M].武漢：華中科技大學出版社，2010.

[4]徐冬春，蔣躍飛，張正忠，等.復雜環境下高位切口爆破拆除鋼筋混凝土煙囪[J].工程爆破，2013，19(4)：34-37.

[5]韓芳,鐘冬望,陳德志,等.210m高煙囪爆破拆除觸地振動控制措施研究[J].工程爆破，2013，19(4)：30-33.

2016-03-24

蔡澤軍(1984—)，男，工程師，526020 廣東省肇慶市梅庵路9號。