65m高磚混煙囪定向拆除爆破

程慶 朱正弟 呂苗

摘要：現有一65米高磚混結構煙囪需定向倒塌控制爆破拆除，本文通過設計倒塌方向、切口設計、確定爆破參數和起爆網路設計，實現了煙囪按預定方向倒塌;對于爆破振動、飛石飛濺和塌落振動等危害進行了校核及防護措施，保障了周邊建筑物的安全。

Abstract： A 65-meter-high brick-concrete chimney needs directional collapse and controlled blasting demolition due to energy saving and emission reduction. In this paper， by designing collapse direction， cutting design， determining blasting parameters and detonation network， it achieves the chimney collapses in a predetermined direction; for blasting vibration， flying rocks splashing and collapse vibration hazards， etc， checking and protective measures were carried out to ensure the safety of surrounding buildings.

關鍵詞：煙囪;拆除爆破;爆破振動

Key words： chimney;demolition blasting;blasting vibration

中圖分類號：U45? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）29-0179-03

1? 工程概況

1.1 煙囪周圍環境

該磚煙囪東側60.0 m處是鄉村公路，沿著公路走向有一條低壓電線和電話電纜，公路外圍約180m有民房;其南側30.0m處是一間磚混結構的廠房，120m處有民房，200m處是移動信號塔;其西側距離一間磚混結構的廠房最近距離為50.0m;其北側距離85.0m處是高壓變壓器。圖1為爆破周圍環境。

1.2 煙囪尺寸結構

煙囪內部為普通磚作內襯厚度為10cm，煙囪內襯內徑為1.65m;外部煙囪筒體厚度為62cm;內襯與煙囪筒體之間為6cm寬的空氣間隙作為隔熱層，其高度約65m，煙囪其南側有一個高為1.5m，寬為1.65m的煙囪進煙口構筑物，跟原磚窯連接一起;其東側有一個出煙口，圖2為煙囪現場圖。

2? 爆破拆除方案

2.1 倒塌方向設計

在煙囪爆破后的傾斜方向上需要留有一定的空曠場地，其倒塌方向的水平距離距煙囪中心不得小于煙囪高度的1.0-1.2倍，垂直于傾倒中心線方向的橫向寬度不得小于煙囪底部爆破部位外徑磚煙囪2-3倍。結合該爆區周圍環境，擬設計煙囪爆破后朝東北方向定向傾倒[1-4]。

2.2 爆破切口設計

本次爆破切口形狀為倒梯形，已知煙囪外徑4.97m，周長15.60m，相關切口參數計算公式如下：

H=（1.5-3.0）δ=1.6m;

L=（0.55-0.58）S，這里采取梯形切口的長度為L= 0.58，S=9.04m;

式中：H為爆破切口高度（m）;L為煙囪爆破切口長度（m）;S為煙囪周長（m）;δ為煙囪壁厚。

2.3 爆破設計參數

已知筒壁厚度δ=0.8m，外徑 D=4.97m，最小抵抗線[5]W=42cm，按照如下公式計算該煙囪爆破參數，具體結果見表1，圖3為炮孔布置示意圖，圖4為圓周截面布孔裝藥圖。

炮孔深度 L=（0.67-0.68）δ

炮孔間距a=（0.54-0.63）δ

炮孔排距b=（0.87-1.0）a

炸藥單耗q=1200g/m3

單孔裝藥量Q單= qabδ。

2.4 起爆網路設計

起爆網路采用非電導爆管簇聯網路，每個炮孔用雙雷管（A、B）起爆，不同炮孔的A、B雷管分別相聯成一簇，每10個聯成一簇，用電雷管激爆，A、B兩簇的電雷管分別組成兩個串聯網路，然后并聯起爆，圖5為起爆網路設計圖。

3? 安全校核及防護措施

3.1 爆破振動校核

爆破引起的振動可根據經驗公式：

式中：V為煙囪爆破引起居民樓基礎質點振動的速度，cm/s;Q為本煙囪爆破中一段起爆的最大藥量，kg，取Q=15.0kg;R為民房離煙囪的距離，m，R=30m;kk′，a分別為爆震波傳播介質影響系數和震波傳播衰減指數，kk′=32.1，a=1.50，代入公式得V=0.76cm/s，該值小于《爆破安全規程》[6]規定的建筑物爆破振動安全臨界值2cm/s，所以本次爆破振動效應不至影響其周圍建筑的安全，故不需單獨設防。

3.2 安全防護

為防止飛石的損害，采取以下安全措施：

①煙囪爆破部位采取兩層覆蓋竹芭，外加一層彩布，再用8#鐵絲包裹住，進行全部覆蓋遮擋防護，以阻減飛石的飛出速度和距離;

②嚴格控制炸藥量;

③布設爆破安全警戒線：傾倒前方200m，側后方各150m，爆破前15分鐘該區域內的所有人員均必須撤出。

3.3 塌落振動校核

建筑物爆破拆除時的塌落震動速度經驗公式[7]如下：

式中，M為下落構件質量，320 t;H為構件重心的高度，為40 m;g為重力加速度，9.8m/s2;Kt為經驗系數，取30-40，這里取35;R為著地點與測點的距離。經計算得到離開落地中心不同距離上的振動速度v見表2。

該結果對受保護的建筑物而言遠小于《爆破安全規程》規定的建筑物振動安全臨界值，所以本次倒塌振動效應不至影響其周圍建筑的安全。

4? 爆破效果

實施爆破后，由于煙囪結構本身局部開裂受損，倒塌過程中出現一定程度的扭曲，煙囪傾倒方向與預定方向有2-3度的偏差;傾倒后爆破振動檢測結果比計算值略小;爆破飛石都在有效控制范圍內;煙囪傾倒后破碎效果良好便于清理工作順利進行，煙囪傾倒過程如圖6-圖8所示。

5? 結語

爆破結果表明，本次65米高的煙囪定向拆除爆破達到了理想效果，說明此次爆破參數的設計是合理的;針對爆破過程中不可避免的爆破振動和飛石飛濺等情況，所采取的安全防護措施保證了周圍建筑物的安全，對于類似工程具有很好的借鑒意義。

參考文獻：

[1]汪旭光，于亞倫.拆除爆破理論與工程實例[M].北京：人民交通出版社，2008：124-129.

[2]汪旭光，鄭炳旭，張正忠，等.爆破手冊[M].北京：治金工業出版社，2011.

[3]汪旭光.爆破設計與施工[M].北京：冶金工業出版社，2014：475-490.

[4]胡暢.一座鋼混結構水塔的爆破拆除[J].煤礦爆破，2018，36（6）：29-31.

[5]中華人民共和國水利部.SL174-2014，水利水電工程混凝土防滲墻施工技術規范[S].北京：中國水利水電出版社，2014.

[6]中國國家標準化管理委員會.GB 6722-2014，爆破安全規程[S].北京：中國標準出版社，2015.

[7]何清舉.碾壓式土石壩塑性混凝土防滲墻設計方案探討[J].河南水利與南水北調，2017（11）：39-40.