复杂环境下某废旧砖混烟囱拆除爆破

吴兴荣

(甘肃第五建设集团公司，甘肃 天水 741000)

爆破拆除技术具有较强的适用性，在高耸结构的拆除中的应用日益广泛[1-3]。本文介绍了包头昆区某砖混结构烟囱的爆破拆除设计，分析了爆破效果，供同类工程的实施参考。

1 工程概况

包头昆区一座35m高的砖混结构烟囱需定向拆除，烟囱东侧离附近的水泥制砖厂生活工棚20m；东北距水泥空心砖瓦房水平距离7m，直线距离9m；南侧近处距黄水纯菜厂水泥空心砖房6m；西南侧距砖混民房约60m；西侧距在建B框架房水平距离23m，直线距离26m；西北侧距在建A框架房直线距离40m；北侧距空心砖挡墙5m，距在建框架房72m，其间为平坦空坝，长度约72m。其中，南面和西面的建(构)物属于本次爆破需要重点保护的对象。烟囱离附近建筑物近，爆破环境相对复杂(图1)。该烟囱是一座75#机制砖砌圆筒烟囱，下部每间隔30cm有钢筋圈梁，水泥勾缝，未使用时间较久，风化较严重。离地面1m测量烟囱底部外周长为8m，底部筒身厚为0.6m，烟囱下部有内衬，高约5m。

图1 烟囱环境平面图

2 爆破方案

烟囱不但老旧风化情况严重，且烟筒上部有一定的倾斜，采用人工、机械方式拆除不可控因素多、安全性差、工期长，采用控制爆破方式拆除为最佳选择。与烟囱距离最近的空心砖房水平距离仅6m，难以实现原地坍塌，也由于折叠倒塌方案时分层作业施工难度大，故折叠倒塌方案也不采用。

烟囱拆除方式选取定向倒塌，考虑烟筒上部倾斜度略偏西，采取向北略偏东的方向定向爆破，烟囱定向倒塌中心线的方位确定为正北偏东5度，北面为空坝， 满足控制爆破技术要求，控制其落地最远点小于45m，并要求北侧距离烟囱5m处的空心砖挡墙在爆破前完全拆除。

3 爆破参数

3.1 药包参数及布置

1)最小抵抗线w。筒壁壁厚δ为60cm,药包指向外侧的最小抵抗线w=0.32δ=0.32×60=19.2cm，取W=20cm。

2)炮孔深度L。L=0.68δ=0.68×60=40.8cm，取L=41cm。

3)炮孔间距a。a=0.9 L =0.9×41=36.9cm，取a=40cm。

4)炮孔排距b。采用梅花形布孔，b=0.85a= 0.85 ×40=34cm，取b=35cm。

5)单孔装药量Q。根据相关文献[4]推荐及工程经验确定该砖混结构烟囱爆破采用炸药单耗q=1kg/m3，则单孔装药量Q=qabδ=86.1g，取90g。

3.2 爆破缺口及参数

爆破缺口设计为类梯型切口，三角形定向窗(详见图2)，为让烟囱按设计方向倾倒，在烟囱设计的倾倒中心线两侧均匀对称地布置炮孔。

1)爆破上、下切口长度选取。烟囱底部周长L1=8m，一般爆破缺口长度选取1/2·πD ≤L≤2/3·πD。爆破上切口长度：L上=1/2·L1=1/2×800=400cm，取400cm；爆破下切口长度：L下=2/3·L1=2/3×800=533.33cm，取540cm。

2)爆破切口宽度C。对于烟囱高度在35m以上的，爆破切口宽度C≥(1.5～2.0)δ，按6排布孔，则C=(7-1)b=6×35=210cm。

3)爆破切口底线标高。根据烟囱结构现状，在烟囱底部高于地面标高+0.5m处的高度布置定向爆破位置。

4)考虑烟囱老旧风化严重情况，设计小尺寸定向窗。定向窗底宽：E=0.4C=84cm，取E=100cm。定向窗倾角α：取α=35°。定向窗高度：h=tan35°E=70cm。

5)炮孔布置形式及起爆网路：共布置7排爆破孔，合计60个孔，最下一排炮孔距地面为+0.5m，整个烟囱炮孔共钻孔24.6延米，使用乳化炸药5.4kg。

对于薄壁、细长结构的建筑物，缺口部位炮孔总装药量不大，可以采用瞬发爆破。本次烟筒拆除，采用普通塑料导爆管簇并联网路，不分段位、全部采用瞬发导爆管雷管下孔，孔外瞬发捆绑击发，避免出现带炮而影响缺口的形成。

图2 爆破缺口及定向窗口开设展开示意图

4 主要技术措施

4.1 优化爆破切口设计

1)复杂环境下烟囱定向拆除爆破要达到预定倒塌方向，精心开凿定向窗极为重要。精确开凿定向窗，确保爆破沿倾倒中心线的对称性。定向窗应沿倾倒中心线两侧对称处在同一水平面，两端点即保留区两铰点的方向应同时指向烟囱的圆心，且该铰点的强度尽可能不受撬凿影响，并要求将定向窗开透。

2)确保爆破区域破碎效果，利用经纬仪准确测定出倾倒中心线，沿倾倒中心线两侧对称布置切口范围，严格按照设计图纸的要求布置爆破孔，并按要求钻孔。

4.2 爆前预处理

1)用风镐对倾倒爆破范围内的水泥砂浆砖砌内衬进行预处理。

2)将保留区筒壁上的避雷针及定向窗内的环向钢筋切断，确保烟囱的倒塌方向。

3)烟囱内部有防火内衬，在爆破前必须将爆破区域的内衬清除干净。

4)避免烟道口与扒灰口对烟囱倒塌方向造成影响，必须用浆砌红砖在拆除内衬布药连线后严密堵塞,以防烟囱偏向造成事故。

5 安全防护设计

此次爆破周边环境复杂，临近建筑物与爆破中心距离近，烟筒本身又存在上部倾斜情况，爆破防护至关重要。参考相关文献[5]，本文针对爆破安全防护做出如下设计。

5.1 对于飞石和冲击波的防护

采用主动防护与被动防护相结合的方式对爆破烟囱及被保护建筑物进行防护。在烟囱的被爆区域表面覆盖2～3层湿棕垫，外侧用铁丝绑扎；棕垫外侧绑扎一层2cm×2cm的钢丝网，钢丝网同样用铁丝绑紧。并在厂房靠近烟囱的部位搭设防护架或悬挂竹胶板，防护架高度为3.0m，长度15m，并搭设2～3层竹胶板。有效控制爆破飞石和冲击波的危害。爆破前要求附近建筑物将所有门窗打开，以减小爆破冲击波对门窗玻璃的破坏。

5.2 烟囱主体塌落振动及飞散物防护

在倒塌方向一侧设7道高1m、顶宽0.5m的土堤，每5m设置一道，降低塌落震动力度，以便烟筒倾倒触地时，将强大的冲击力首先作用在土堤上，减小直接冲击地面时的飞散物及振动危害。为了增加土堤的耐冲击能力，在其上堆放沙袋。在重点保护对象黄水纯菜厂水泥空心砖房与烟囱之间开挖一条长15m×宽1m×深1m平行于厂房的减震沟，以减小振动对砖房的影响。

5.3 施工作业过程中安全防护

烟囱风化严重，为确保钻爆操作过程中的安全，钻孔作业前架设棚架，棚架上覆盖2～3层竹板，以防掉物伤人。钻孔结束后棚架拆除。

6 爆破效果

烟囱整体按照设计方向倒塌，定位准确，无后坐现象。宏观上看，烟筒倒塌触地后完全解体，烟囱爆破体破碎倒塌落地的范围为沿倒塌中心线两边各5m距离以内。爆破飞石距离在以烟囱圆心为基准的15m内，经仪器测定噪音在80dB内。整个爆破过程飞石、地震波及冲击波对人员及建筑物没有造成任何危害。

7 结论

爆破结果表明，本次在复杂环境下爆破拆除废旧砖混烟囱的爆破设计、技术措施及各项安全防护措施是合理、可行的，经验总结如下。

1)加强爆破现场施工管理，使现场操作按照设计要求进行，使爆破安全和爆破效果得到保证。

2)采用合理的定向窗设计，并精心开凿，有效保证了倒塌方向。

3)采用有效的主动防护、被动防护手段能最大限度减小爆破飞石、冲击波对周边建筑物的损害。

4)在建筑物倾倒方向上采用筑土堤的方法缓冲强大的触地冲击、防止建筑物倒塌落触地时溅起的飞散物伤人很有效。

5)爆破时，将邻近爆区的玻璃窗打开，对于防护冲击波和噪音的危害是非常有效的。

6)在保护对象与倒塌建筑物之间挖掘减震沟，减震效果明显。

[1] 李本伟，陈德志，张萍,等.180m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除[J].爆破，2011(4)：57-60,68.

[2] 王晓帆，王永久.11层高楼中间分离后两块同向定向爆破[J].广东化工，2014(6)：83-85.

[3] 杨国梁，杨军，姜琳琳.框-筒结构建筑物的折叠爆破拆除[J].爆炸与冲击，2009(4)：380-384.

[4] 龙维祺.特种爆破技术[M].北京：冶金工业出版社，1993.

[5] 李守巨.拆除爆破中的安全防护技术[J].工程爆破，1995(1):71-75.