复杂环境下42m砖烟囱定向爆破拆除

杨江波

摘要：为了安全实施爆破拆除一座42m高的砖烟囱，根据经验和以往类似工程确定了烟囱切口圆心角205°、高度1.2 m及其他参数，并针对性采取安全防护措施。爆后烟囱的倒塌方向和范围与设计一致，未损坏到周围建筑物，为类似工程爆破提供了参考。

Abstract： In order to blasting demolition a 42m brick chimney safely， based on experience calculation and reference to similar projects， the angle of the cut central angle of 205°， the height of 1.2m and other parameters were determined and the corresponding safety measures were taken. After blasting， the direction and distance of the chimney exactly match with the design， which has no influence on the building nearby， providing reference for similar blasting engineering.

关键词：复杂环境;砖烟囱;爆破拆除

Key words： complex environment;brick chimney;blasting demolition

中图分类号：TU746.5                                     文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）10-0122-03

0  引言

随着国家产业升级和环保要求越来越严，许多工厂和企业升级改造中或城市改扩建中遇到了越来越多的高耸建筑物需要拆除，如烟囱、水塔、冷却塔等。由于这类高耸建筑物的高度远大于直径，并且周围环境复杂，采用机械拆除安全风险较大。而爆破拆除高耸建筑物的施工速度和安全均可得到保证，已为大量工程实践所证明。

1  工程概况

瑞丽市某废弃砖厂内有一42m高的砖烟囱已废弃不用，当地政府部门决定爆破拆除这座废弃烟囱以消除安全隐患。拟拆除的砖烟囱位于瑞丽某砖厂内，砖混结构，底部为废弃砖窑，从砖窑水平算起烟囱高度42m，底部离地0.5m处周长11m，壁厚62cm，见图1。待拆烟囱南侧到仓库距离30m，西南侧距民房38m，东南侧距民房39m;东侧距楼房40m;东北侧距电线36m，北侧距仓库69m;西侧距最近民房46m。具体周围环境见图2。

2  爆破方案的确定

根据烟囱尺寸、周围环境及政府要求，决定采用定向爆破拆除。通过精心设计在待拆烟囱底部布置炮孔爆破后形成缺口从而失稳倾倒落地，并采用多种防范措施控制爆破有害效应的影响。

2.1 爆破切口的确定

为了安全高效拆除待拆烟囱，根据周围环境情况，只有北边和西北边才有足够的倒塌距离，决定采用单切口向北定向倒塌。切口形式根据经验和类似工程实例选择梯形切口[1-2]。

烟囱爆破切口长取决于圆心角的大小，进而影响倾覆力矩的大小，如果设计圆心角过大，会使爆破后筒壁余留截面过小，导致爆破时切口上部烟囱产生后座，甚至偏斜或反倾。最终根据经验和类似工程实例取205°的爆破切口圆心角[3-4]，见图3。烟囱筒体风化严重，且周围环境复杂，为了确保按设计方向准确倾倒，在爆破切口两边各开设一个对称定位窗，见图4。

2.2 切口几何参数的确定

为便于工人钻孔施工作业，以高出地面0.5m处作为切口底部。爆破切口高度应保证在烟囱倾倒至切口闭合时，重心位置已偏移到切口筒壁范围以外[5]。可根据下式确定：H=（1.5～3）δ=（1.5～3）×0.62=（0.93～1.86）m，式中δ为烟囱壁厚。

设计爆破切口高度为1.2 m，定位窗开口角度为45°。

烟囱切口对应圆心角为205°，底部筒体周长11 m，开口长度L=（205°/360°）πD≈6.3m。

2.3 内衬预处理

待拆砖烟囱有0.24m厚的耐火砖内衬，如不预先处理，会导致爆破时烟囱倒塌方向产生偏差，严重时内衬甚至会支撑住筒壁，造成烟囱爆而不倒。故在钻孔同时，对切口范围内的内衬进行人工拆除处理。

2.4 爆破参数的确定

炮孔直径d：风动凿岩机钻的炮孔直径为40mm。

最小抵抗线W：切口处烟囱壁厚一半，即W=δ/2=0.31m。

孔深L：L=（0.65～0.7）δ，取L=0.43m。

孔距a：a=（0.8～0.95）L，取a=0.4m。

排距b：b=0.4m。

单孔装药量Q1=qabδ：式中q为单位炸药消耗量，g/cm3，根据拆除对象情况和类似工程经验[6-8]，取1.0kg/m3;计算得到Q1=99.2g，实际取100g，为稳妥起见，切口最底部一排炮孔每孔药量增加到150g。实际炮孔总数N=42个，总药量Q总=4700g。

切口的参数设计汇总见表1。

2.5 起爆网路的设计

采用简单安全可靠的簇联所有炮孔导爆管雷管一次起爆网路，最后用激发针激发起爆，见图5。

3  安全验算及防护

3.1 振动校核

3.1.1 爆破振动

根据修正后的前苏联萨道夫斯基经验公式（式（1））计算[9-10]。

式中：R为爆源中心到被保护建筑物距离，m;Q为最大单响药量，4.7kg;K′为拆除爆破修正系数，因为烟囱位于地面以上且离地面比较高，取K′=0.2;K、α分别为系数和衰减指数，取决于爆破区域的地形、地质条件，K取150、α取1.5。

得不同距离爆破振动速度见表2。

3.1.2 塌落振动

根据量纲分析法，烟囱撞击地面造成的塌落振动可根据式（2）确定[10]。

式中：Vt为塌落振动速度，cm/s;Kt为衰减系数，取3.37;σ为地面介质的破坏强度，MPa，一般取σ=10MPa;β为衰减指数，取1.66;R为测点至撞击中心的距离，m;M为烟囱质量，430t;H为烟囱重心高度，17m。

計算得不同距离塌落振动速度见表3。

烟囱塌落重心均离需保护的民房或其他构筑物20m以外，塌落振动速度Vt？燮0.11cm/s;民房均距烟囱30m以外，爆破振动速度Vb？燮0.40cm/s。周边民房都是一般民用建筑，按照《爆破安全规程》（GB6722-2014）规定，此类建筑结构的安全振速标准为1.5～2.0cm/s，因此这些振动均不会对周边建筑造成损坏。

3.2 安全防护措施

①用炮泥把装完药的炮孔全堵上，做好填塞。

②对爆破切口实施帆布、玻纤网和铁丝网三层防护全覆盖，并用铁丝捆扎牢固。

③为避免烟囱爆破落地撞击地面溅起的飞散物对周围人员和建筑物造成影响，铺两层厚草席在倒塌地面，并在之上筑起三道长5m、宽和高各0.5m的沙土缓冲埂，同时对周围民房门窗用草席覆盖防护，并把人员参观点、起爆站和警戒岗哨均设在300m的爆破安全距离以外。

4  爆破效果

起爆后烟囱按设计方向缓慢倾倒，触地产生的飞散物飞溅距离均没超过20m，周围的民房没有任何损坏。

参考文献：

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