三座烟囱定向爆破拆除

徐华建，王威

（武汉爆破有限公司，武汉 430023）

1 工程概况

1.1 周边环境

待拆除的构筑物均位于某公司厂区内。爆破拆除具体包括：高 85m 钢筋混凝土烟囱1座、高 60m 和 40m 砖烟囱各1座。其中，高 85m 烟囱北面距厂区设备 20m，西面为厂区道路和绿化树林，东面、南面是管线设施；高 60m 的烟囱北距1层厂房76m，南面是管线设施，西面距 85m 烟囱 226m，东面距2层厂房 19m；高 45m 的烟囱北面距1层厂房 72m，南面是管线设施，西面距 60m 烟囱 63m，东面距1层厂房 58m。

1.2 工程结构

85m 烟囱为钢筋混凝土筒式圆形结构，建于20世纪 60年代，烟囱筒身采用 200#混凝土整体滑模浇筑，烟囱内侧由耐火砖内衬砌筑而成，在+0.5m 标高处，烟囱外径 6.71m，混凝土壁厚 0.28m，内径 6.43m，+0.5～+12.5m 标高段，隔热层厚 0.1m，内衬厚 0.24m；+12.5 标高处，烟囱外径 6.086m，混凝土壁厚0.28m，内径 5.086m；+12.5m 标高以上段隔热层厚 0.1m，内衬厚 0.12m；在+85m 标高处，烟囱外径 2.46m，混凝土壁厚0.16m，混凝土内径 2.3m。烟囱底部+0.5m 处设有安装洞1个，结构尺寸为宽 1.2m，高 1.8m。

60m 烟囱筒身采用 100#红砖 50#水泥石灰混合砂浆砌筑，烟囱底部外径 4.8m，壁厚 74cm，内侧有内衬砌筑，内衬为24cm 厚，烟囱整体结构完好。

45m 砖烟囱用标准红砖水泥砂浆砌成，烟囱整体结构比较完整。烟囱底部外径 5m，壁厚 75m。

2 爆破方案

根据施工区的环境和烟囱的结构特征，85m 烟囱倒塌方向为西方向，60m 和 45m 烟囱倒塌方向为北方向。总体方案示意图如图1所示。

3 爆破设计

以 85m 和 60m 烟囱为例，详细介绍爆破设计参数。

3.1 烟囱爆破设计

85m 烟囱爆破设计内容包括：（1）切口位置。切口布设于底部+0.5m 处。（2）切口形状。为严格控制烟囱的倒塌方向，并防止后座，切口采用正梯形缺口[1]。（3）切口圆心角 θ。参照类似工程经验，取切口圆心角 θ=216°。（4）缺口高度：H=（1/6－1/4）D，其中，D 为切口外径。底部外直径为 6.71m；H 取 2m。（5）切口展长：L=（216°/360°）×6.71×3.14=12.64m。（6）切口闭全角 α=30°。（7）定向窗为直角三角形，底长为 1m，坡高为 0.58m。（8）爆前预处理。采用人工运用风镐、手锤、凿子修凿到设计尺寸，并保证两侧定向窗在同一高程。定向窗内钢筋全部割掉。由于烟囱内衬为24cm 耐火砖砌成，其强度大，应将爆破切口范围内的内衬全部清掉，爆破前在切口范围内先钻一排爆孔，其参数为：孔深16cm，孔距 30cm，单孔药量 25g，爆破后在用人工方法修整[2]。

图1 总体方案示意图

85m 烟囱爆破参数为：（1） 炮孔参数设计：炮眼直径 d=40mm；炮眼深度 l=0.68×28=19cm；炮眼间距 a=0.8δ=0.8×28=22cm（δ 为壁厚），取 25cm；炮眼排距 b=a=25cm；炮眼排数 N1=2.0/0.25=8 排。（2）装药设计：单孔药量 q=Kabδ，取 K=3000g/m3，则 q=55g。本工程均采用 2#岩石乳化炸药。

60m 烟囱爆破设计内容包括：（1）切口位置。切口位置在靠近烟囱底部标高+0.3m 处。（2）切口形状。切口形状采用正梯形切口。（3）切口圆心角 θ 取 216°。（4）缺口高度 H 取 1.5m。（5）切口展长：L=（216°/360°）×4.8×3.14=9.04m。（6）切口闭合角：α=45°。（7）定向窗。定向窗为直角三角形，底长为 1.5m，坡高为1.5m。（8）爆前预处理。采用人工运用风镐、手锤、凿子修凿到设计尺寸，并保证两侧定向窗在同一高程。采用人工将爆破切口区范围内相应的内衬耐火砖拆除，为保证上部的稳定性，将该范围内衬拆除成3个圆拱洞，以便支撑上部耐火砖的重量[3]。

60m 烟囱爆破参数设计包括：（1）炮孔参数设计：炮眼直径 d=40mm；炮眼深度 l=0.68×74=50cm；炮眼间距 a=50cm；炮眼排距 b=50cm；炮眼排数 N=1.5/0.5+1=4 排；（2）装药设计：单孔药量 q=Kabδ，取 K=800g/m3，则 q=150g。本工程均采用 2#岩石乳化炸药。

3.2 装药方式与起爆网络

采用每孔内装2发1段导爆管雷管，采取连续柱状装药方式。装药堵塞完毕后，就近约20根导爆管捆成一束，每束用2 发瞬发电雷管串联引爆，然后将电雷管串联接入主线，用GM－300 起爆仪起爆[4]。3 座烟囱同一天不同时起爆，85m 烟囱先爆。

4 安全措施

85m 烟囱爆破切口采用近体防护，距烟囱 1.0m 搭设 2.5m砂袋防护墙，上部用竹跳板或胶帘封口，外侧挂防护网1层。85m 烟囱的倾倒场地为硬场地，对硬场地进行软化处理，本工程采用的水泥地面上铺撒黄沙，保护路面和防止渣块触地飞溅。

60m 烟囱、45m 烟囱近体防护，用竹跳板扎成竹排架，斜靠在烟囱爆破部位，再把竹排架串联在一起，并竹排架外侧悬挂帆布。

临近的建筑物玻璃窗用竹笆遮挡防护。

5 爆破效果及体会

起爆后，85m 烟囱按预定方向缓慢倒塌，切口范围内的钢筋与混凝土完全分离，无后座，爆堆相对集中；2 座砖烟囱站立约3s 后开始倾斜，烟囱上部有部分渣块向下掉落，触地后充分解体，两侧渣块散落在倒塌中心线周边，控制在要求的范围内，砖烟囱后座渣块最远为 1.5m，为倾倒时烟囱上部落下的渣块。爆破未对周边的建（构）筑物产生影响，爆破取得了较好的效果。

本次爆破拆除工程后有如下体会：

1）3 座烟囱不同时爆破可以减少触地振动。烟囱的倒塌方向有硬质地面时，在硬质地面上铺设适当厚度的黄沙，对烟囱触地时的可能引起的渣块飞溅起到了一定的作用。

2）钢筋混凝土烟囱与砖烟囱倾倒过程和爆堆形状有明显不同，砖烟囱的倾倒距离小于其高度并且有一定的后座，爆堆松散。钢筋混凝土烟囱由于自身重量大、结构性好，无后座，爆堆集中。

3）钢筋混凝土烟囱材质及炸药单耗原因，近体防护要求比砖烟囱更高。

4）对烟囱的内衬进行预处理，无论采取何种方式都必须保证其爆破倒塌前结构的稳定性。

5）开凿定向窗可以减少爆破对烟囱支撑区的破坏，但必须保证两侧的对称性。