浅谈烟囱水塔拆除爆破技术

宋　萌　陈小波　郑必杰

摘要：在人口稠密的城市居民区或繁华街道及各种设备密集的厂矿区内，废弃的烟囱、水塔等高耸结构物及地震后的高大的危险建筑物，目前常采用爆破法拆除。文章较为详细地介绍了烟囱水塔爆破坍塌破坏的方式、爆破方案的选取、爆破缺口、爆破参数的确定、爆破单孔装药量以及安全爆破。

关键词：烟囱；水塔；爆破技术；爆破缺口；装药量；爆破安全

中图分类号：TU746文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0027-02

在人口稠密的城市居民区或繁华街道及各种设备密集的厂矿区内，废弃的烟囱、水塔等高耸结构物及地震后的高大的危险建筑物，目前常采用爆破法拆除。爆破拆除法是利用炸药爆炸破坏建筑物的某一局部，造成建筑物在自重作用下定向倒塌，成就地坍塌。用控制爆破法拆除，能获得效率高、速度快、费用省和安全可靠的显著效果。

一、烟囱与水塔的爆破坍塌破坏方式

（一）定向倒塌

定向倒塌设讨的主要原理是在烟囱、水塔高耸建筑物欲倾倒方向一侧的底部，炸出一个缺口，它便在自重的作用下，形成一个倾倒力矩，迫使它按预定的方向倒去。运用炸药的爆炸能破坏烟囱、水塔局部结构，导致整体结构失稳后在重力作用下偏心受压绕支点转动而定向倾倒。其先决条件是：爆破点周围有一个方向必须有一定宽度的狭长地。这种方案的优点是，设计与施工方案简单，施工操作安全、快速、简便、经济，钻爆工作量小，拆除效率高。

（二）折叠式倒塌

折叠式例塌原理是根据周围场地的大小，除在底部炸开一个缺口外，还要在烟囱、水塔中部的适当位置炸开一个或一个以上的缺口，使其朝两。一个方向或两个以上的同方向或反向分段折叠倒塌。这种爆破拆除方案的主要优点是倒塌范围相对小一些，烟囱、水塔坍塌破坏得较为充分；主要缺点是，钻爆工作量较大。

（三）原地坍塌

原地坍塌的原理主要是在烟囱、水塔的底部，将其支撑筒壁整个周长炸开一个足够高的缺口，然后借助在其自重的作用和重心下移过程中产生的重力加速度以及在下落地面时的冲击力自行解体，致使烟囱、水塔在原地破坏。这种坍塌方式的钻爆工作量小、拆除效率较高，但是此方案有一定的局限性，通常只适用于砖结构的高耸结构的爆破拆除，对于现浇钢筋混凝土结构，往往达不到坍塌的目的。

二、爆破方案的选择

烟囱、水塔的定向倒塌拆除方式，要求倒塌方向必须具备一定狭长的场地，其水平长度自烟囱、水塔的中心算起不得小于其高度的1.1～1.3倍，宽度应大于其最大直径的2.5～3.0倍。对于钢筋混凝土烟囱、水塔或刚度较大的砖砌烟囱、水塔，其倒塌的水平距离要求大一些；对于刚度较差的砖砌烟囱、水塔，其倒塌水平距离要求相对小一些，约等于0.5～0.8倍烟囱、水塔烟囱、水塔的高度，此时其横向的宽度应大一些，可达爆破部位外径的2.8～3.0倍。

烟囱、水塔的折叠式倒塌适用于周围场地狭窄，任何方向都不具备定向倒塌条件的工程。根据周围场地的开阔情况确定分几段折叠，如场地较开阔，段数可少一些，场地狭窄，应多分段。如场地有1/2高度的开阔地时，一般分两段为宜。若选取的段数过多，技术要求复杂，而且搭架进行高空作业，这样既不安全，投资又大。如无1/2高度的开阔地时，则应采取原地坍塌方案。

容纳爆破坍塌后的堆积物，并且仅仅适用于刚度低的烟囱、水塔的拆除爆破。爆炸堆积物范围的直径约等于烟囱、水塔高度的1/3，若以烟囱、水塔的中心向外算起，其地面水平距离不得小于自身高度的1/6。

三、爆破缺口

爆破缺口是为了创造失稳条件。

（一）爆破缺口高度

爆破缺口高度是保证定向倒塌的一个重要参数。一般情况下，爆破缺口的高度不宜小于爆破部位壁厚δ的1.5倍。通常取h=（1.5～3.0）δ。

（二）爆破切口长度

爆破切口的长度与倒塌距离和方向有直接的影响。

爆破切口长度：L=2R?渍=2R（?仔-?兹）

爆破切口长度与截面周长之比为：L/S=1-（?兹/180）

（式中，R——爆破切口底面外半径，m；?渍——爆破切口的半圆心角，rad；?兹——预留支撑圆弧截面对应半圆心角。）

一般地，爆破切口长度应满足：

烟囱s/2

式中，s——烟囱水塔爆破部位的外周长。

当结构物较高、重量较大、使用年限较长且风化严重时，爆破切口宜取小值；反之，爆破切口宜取大值。

（三）定向窗

为了确保烟囱、水塔能按设计方向倒塌，有时提前在爆破切口的两端用风镐或爆破方法各开挖一个孔洞，这个孔洞叫定向窗。定向窗有三角形和矩形两种基本形式，其作用是将筒体保留部分和爆破部分分开，使切口爆破时不会影响保留部分，以保证正确的倒塌方向。定向窗口的开挖是在切口爆破之前，窗口部位的钢筋要切断，墙体要挖透。定向窗的高度一般为（0.8～1.0）h，长度为0.5～0.7m。

四、爆破参数确定

炮眼布置在爆破切口范围内，所有炮眼应指向烟囱、水塔的中心，炮眼一般采用梅花状布置。

（一）最小抵抗线W

W=?啄/2（?啄——切口爆破处壁厚）

（二）炮孔深度L

影响炮孔深度L的因素除烟囱、水塔支承的壁厚δ外，还与材质、爆破切口部位直径的大小及烟囱、水塔的构造等有关。当在筒壁外侧钻水平炮孔时，针对不同情况，合理的炮孔深度应取L=（0.67～0.7）δ。若砖砌烟囱无耐火砖内衬，或有耐火砖内衬但其爆破部位的外径大于3m以及水塔支承为砖砌体时，宜取L=（0.67～0.68）δ；若砖砌烟囱有耐火砖内衬或虽无耐火砖内衬，但其爆破部位的外径小于3m以及水塔支承为钢筋混凝土结构时，宜取L=（0.69～0.7）δ。对于旧式圆筒形砖结构支承水塔，内径达5m及5m以上时，亦可在筒壁内侧钻水平炮孔，其合理的炮孔深度宜取L=（0.56～0.58）δ。

（三）炮眼间距a

炮眼间距a主要与炮眼深度L有关，应使a＞L，即：

对于砖结构a=（0.8～0.9）L

对于混凝土结构a=（0.85～0.95）L

（四）炮眼排距b

若上下排炮孔采取梅花形交错布孔方式，炮孔排距b可取炮孔间距a的0.85倍，即b=0.85a。

（五）装药列数N'

五、 爆破单孔装药量

单孔装药量Q=qabH按计算，在此应将H改为壁厚δ，即Q=qabδ。单位体积耗药量q可按单位体积耗药量系数q值表选取，若砖结构中每隔6行砖砌筑一道环形钢筋时，q值需增加20%～25%；每间隔10行砖砌筑一道环形钢筋，q值需增加15%～20%。

六、烟囱、水塔拆除爆破的安全技术

为保证烟囱可靠倒塌 ，应注意如下问题：

1．在周围环境复杂的情况下，对定向倒塌的方向和中心线需用经纬仪认真地测量与校核，要准确地将倒塌中心线定位与烟囱、水塔支承的爆破部位上。

2．炮孔布置，应严格按照设计图纸的要求定位于烟囱、水塔构筑物的爆破缺口位置；采用的爆破缺口直径不宜小于38～40mm。

3．钻孔时，钻杆应指向烟囱、水塔支承筒壁的圆心，不得上下左右偏斜，从而确定炮孔方向既指向圆心又垂直于建筑物的表面；应严格按照设计要求，确保炮孔深度；对于钻好的炮孔，要用掏勺清除孔内的粉尘，并逐个检查验收，对于孔深不符合要求的爆孔，应采取补救措施。

4．当采用定向倒塌式爆破时，若烟囱爆破部位的筒壁与耐火砖内衬之间的空隙中积存有粉煤灰尘，则应将该部分的煤粉予以清除，否则，爆破烟囱时有会引起粉煤灰爆炸，致使烟囱的倒塌方向发生变化，砸毁临近的建筑物。

5．若烟囱水塔倒塌方向的场地为混凝土等硬路面时，烟囱水塔倒塌时撞击地面会产生震动和产生大量碎块飞溅，这种碎块的飞溅距离一般均超过爆破时的飞石距离，故应倒塌方向的路面上铺一定厚度的土壤。

参考文献

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[2]翁春林，叶加冕．工程爆破[M]．北京：冶金工业出版社，2008．

[3]金骥良，顾毅成，等．拆除爆破技术与施工[M]．北京：中国铁道出版社，2004．

[4]赵福兴．控制爆破工程学[M]．西安：西安交通大学出版社，1988．

作者简介：宋萌（1988－），女，北京人，中国矿业大学建筑工程学院学生，研究方向：工业与民用建筑；陈小波（1986－），男，四川营山人，中国矿业大学建筑工程学院学生，研究方向：矿山建设与地下工程；郑必杰（1988－），男，福建福州人，中国矿业大学建筑工程学院学生，研究方向：矿山建设与地下工程。