80m鋼筋混凝土煙囪爆破拆除

安玉東 李本偉 胡浩川 周應軍

1 工程概況

武鋼燒結廠由于技術落后，為適應現代燒結技術發展，需將原生產系統拆除，并就地建設新系統，在新建工程中，需使用控制爆破法拆除一座高為80m的鋼筋混凝土煙囪。

1.1 工程環境

煙囪東側距煙囪中心53m為高架皮帶通廊，西側65m為轉運站，皮帶通廊在煙囪南面2m處，高于地面6.37m，煙囪北側距煙囪中心84m處為地下皮帶通廊，倒塌區域地面以下無其它需保護管線，環境圖如圖1所示。

1.2 煙囪的結構尺寸

煙囪地面以上高度80m，煙囪底部煙囪外徑8.28m，混凝土壁厚0.44m，混凝土內徑7.48m，耐火磚厚240mm；煙囪頂部外徑5.76m，混凝土壁厚05mm，混凝土內徑4.76m。經計算煙囪總重P=1200t，重心高度ZC=32m。

圖1 爆區環境平面圖

2 爆破方案

2.1 煙囪倒塌方向確定

依據此次待爆武鋼廠內煙囪現場情況，煙囪倒塌方向定為正北向。

2.2 切口高度h的確定

根據切口高度的理論計算公式[1]，合理切口高度公式為：

h=K·（3/8）·[1+（7/4）·（бs/P）·S]·（D/Zc）

式中：

P——煙囪重量，kg；

σs——余留區鋼筋的抗拉破壞強度；

S——斷面總面積；

D——煙囪切口標高處的外直徑；

Zc——煙囪的重心高度；

K——保險系數，取K=1～1.5。

式子中 P=1200×108kg，σs=387.8MPa，S=385cm2，D=8.28m，Zc=3.2m，K取1.5。

得：h≈1.46m

經理論計算的爆破切口h=1.46m對100m以上鋼筋混凝土煙囪爆破拆除工程的實際經驗，現場施工時，被爆體煙囪的切口高度應采取大于理論計算值1.5倍，即實際切口高度h=2.2m寸主要是考慮到一方面缺口尺寸的大小影響初始傾倒的速度，缺口尺寸大時煙囪倒地時動能較大，可以保證煙囪完全解體；另一方面較大的缺口尺寸有利于爆破切口產生后缺口余留區混凝土與鋼筋脫離。

2.3 定向窗的布置及尺寸

施工時把定向窗布置成三角形是煙囪能按預設方向精準倒塌的前提條件[2～3]，取兩邊定向窗三角形底邊長為1.948m，高為1.1m。

3 爆破參數設計

3.1 炮孔布置

在爆破切口范圍內把炮孔布置為梅花形，炮孔沿被爆煙囪傾倒中心線兩側盡量對稱布置。

3.2 鉆眼深度

鉆眼深度取L=0.85δ

式中：δ——煙囪混凝土壁厚。則：L=0.85×0.4=0.34m

3.3 孔距與排距

孔距：a=0.95L=0.95×0.34=0.32m排距：b=0.85L=0.85×0.34=0.29m

3.4 炸藥單耗與單孔裝藥量

據實際類似工程，此次爆破取炸藥單耗3.0kg/m3

單孔裝藥量為 Q=qabδ=3.0×0.32×0.29×0.4=111g

總裝藥量W=Q·W

式中：N——鉆孔數目，經計算，應鉆炮孔個數為289個。

則：W=Q·W=111×289=32.08kg。

3.5 起爆網絡

孔內延時的非電起爆網路為本次采用的爆破網絡方式。孔內采用非電雷管，孔外采用“一把抓”的聯接方式，每把20發以內，用兩發非電毫秒雷管傳爆，每4-16發傳爆雷管“一把抓”，最后用四通聯入主網路。孔內裝Ms5、Ms7段非電雷管，孔外用MS1段非電雷管接力，是為了減小振動。爆破網路示意圖如圖2所示。

圖2 起爆網路示意圖

4 安全技術措施

（1）爆破地震危害

此次設計的最大段裝藥量為20kg，計算理論爆破振動速度可根據下列公式：

式中：K、α 分別取 150，1.6；

則：距煙囪50m處的振動速度為v=1.42cm/s。

分析了計算所得的值，說明此次爆破時，對煙囪所處位置50m以外的廠方要求保護的物體均不會產生危害。

（2）切口閉合沖擊振動危害

國內外目前尚未有成熟的理論方法確定切口閉合沖擊時產生振動的數值，但通過本單位多次對類似施工范例的實際經驗與監測結果，表明切口閉合時的沖擊振動遠小于主體塌落的振動，故不會對周圍建構筑物造成影響。

（3）煙囪塌落振動預防措施

炸藥起爆后，煙囪主體開始沿倒塌方向倒塌，以極快的速度沖擊地面，對地面極大產生的沖擊力，給周圍待保護建筑物帶來了安全隱患。為了減小煙囪主體觸地倒塌產生的振動，為防止煙囪在觸地過程中引起混凝土、周圍泥土及雜物到處飛濺，爆破前沿煙囪傾倒軸線方向平行放三～四條減震堤，高1.5m、寬約2.0m，長約12m。對于煙囪正前方地下皮帶通廊的防護見圖3。

圖3 減振措施示意圖

（4）飛石

懸掛膠管簾將切口處的所有炮孔密實遮擋住，并用高于切口高度1m的竹跳板當安全墻，環視圍繞在煙囪周圍1m之外，以防飛石的溢出。

5 爆破效果與分析

起爆后煙囪緩慢傾倒，約10s完全落地。倒塌的煙囪正好在傾倒中心線上，無后坐，保證了煙囪南面2m處皮帶通廊的安全。煙囪頂部、中部破碎、底部被壓扁，減震堤被擠壓，產生了良好的減振效果。經檢查，煙囪正前方地下皮帶通廊未損傷，爆破飛石得到了很好的控制。爆破煙塵4min漂散完畢，爆破沒有對附近運行設備、建筑產生負面影響。