王　順

（海南省爆破技術(shù)工程院，海南?？?70206）

復(fù)雜環(huán)境下的磚煙囪爆破拆除技術(shù)

王順*

（海南省爆破技術(shù)工程院，海南海口570206）

介紹了62m磚結(jié)構(gòu)煙囪爆破拆除的成功案例。爆破方案的切口設(shè)計(jì)、爆破參數(shù)選擇、施工方法和防護(hù)措施。

磚煙囪；定向爆破；爆破拆除；安全防護(hù)

1　工程概況

1.1煙囪介紹

海南省東方市某中學(xué)現(xiàn)有一座磚混結(jié)構(gòu)煙囪因規(guī)劃需要定向爆破拆除。沒有該煙囪原設(shè)計(jì)圖紙，經(jīng)現(xiàn)場勘查測量得其結(jié)構(gòu)、尺寸和周圍建（構(gòu)）筑物分布情況。磚混結(jié)構(gòu)煙囪結(jié)構(gòu)為：外周圍長為14m，外徑R為4.20m，壁厚δ為0.95m，其高度約62m，煙囪其南側(cè)有一個高為1.5m、寬為0.8m的煙道口。

1.2周圍環(huán)境

該煙囪位于某中學(xué)校園東南側(cè)，磚煙囪東側(cè)10m處是家具廠和20m有一個變壓器；其南側(cè)15m處是學(xué)校食堂；其西方向是足球場與廁所；其西側(cè)離學(xué)校的廁所（兩層樓房）最近為10m，北側(cè)是居民住宅區(qū)。唯一西南方向是足球場即設(shè)計(jì)倒塌方向，而且總體上說本次煙囪爆破拆除周圍環(huán)境比較復(fù)雜，詳見圖1。

1.3工程難點(diǎn)

（1）東側(cè)10m處是家具廠及320×104V的變壓器，要求做到無后坐爆破，確保家俱廠和變壓器完好無損。

（2）煙囪南側(cè)是學(xué)校飯?zhí)茫蟊茻焽枳龅剿顾较蛞獪?zhǔn)確無誤，確保學(xué)校飯?zhí)猛旰脽o損。

（3）煙囪北側(cè)離學(xué)校L形廁所（2層）最近為10m，需要防止煙囪倒塌時砸到廁所，要求爆破煙囪做到所倒塌方向要準(zhǔn)確無誤。

（4）煙囪北側(cè)離居民住宅，需要防止煙囪倒塌時砸到居民住宅，要求爆破煙囪做到所倒塌方向要準(zhǔn)確無誤。

（5）煙囪周邊80m范圍內(nèi)，需要保護(hù)的其它建筑物、設(shè)備、自來水管道等多，要求做到精確定向爆破拆除。

（6）爆破振動和塌落沖擊振動需要嚴(yán)格控制，防止煙囪倒塌時產(chǎn)生飛濺物，傷害人身或財(cái)產(chǎn)。

（7）爆破粉塵的控制，為了保護(hù)環(huán)境，盡可能減少粉塵的污染。

2　爆破拆除技術(shù)設(shè)計(jì)

爆破切口參數(shù)的選擇與處理：

（1）根據(jù)現(xiàn)場勘查，煙囪的西南方向的場地長100m，寬20m，其他方向不具備倒塌條件，因此煙囪選擇西南方向倒塌的技術(shù)方案。煙囪切口選在+0.8m處。

（2）爆破切口形式和長度：采用梯形爆破缺口，兩側(cè)開定向窗，其中爆破切口長度的經(jīng)驗(yàn)公式為：

L=3/5S

式中：L——煙囪爆破切口的長度，m；

S——煙囪周長，m。

采取梯形切口的長度為L=3/5 S=8.4（m）；根據(jù)成功經(jīng)驗(yàn)取8m。上底長3.5m。

（3）爆破煙囪切口高度h。爆破切口高度的確定與煙囪的材料和它的壁厚有關(guān)。煙囪拆除爆破要求爆破部位煙囪的筒壁瞬間將要離開原來的部位，使煙囪失穩(wěn)。經(jīng)驗(yàn)公式：

h=（1.5～3.0）S

式中：H——煙囪切口高度，m；

S——煙囪周長，m。

根據(jù)成功爆破經(jīng)驗(yàn)，磚煙囪爆破切口高度h取2.5m。

（4）切口圓心角。切口圓心角直接決定切口展開長度，而口長度決定傾覆力矩的大小，切口偏長，傾覆力矩偏大，鉸支易于破壞，不利于煙囪的平穩(wěn)倒塌。爆破切口的長度是以煙囪的重力引起截面彎矩應(yīng)等于或稍大于預(yù)留支撐截面極限抗彎距為主要依據(jù)來確定，本工程依據(jù)成功經(jīng)驗(yàn)取爆破缺口圓心角為220°。

（5）爆破切口的施工。切口的測量與精確定：煙囪切口的中心線用全站儀測量，準(zhǔn)確定點(diǎn)。切口上下線用水準(zhǔn)儀放平，并用紅油漆標(biāo)出，然后標(biāo)出定窗和位置。煙囪結(jié)構(gòu)、切口形狀、炮孔布置詳見圖2。

（6）定向窗。在爆破缺口兩端預(yù)先挖定向窗，定向窗為1×1直角三角形，定向窗高經(jīng)驗(yàn)公式為（0.8～1.0）h，依據(jù)成功經(jīng)驗(yàn)取1.0m。長度底邊長1.0m。

定向窗預(yù)處理：采用人工與機(jī)械配合開設(shè)煙囪的定向窗（直角三角形），定向窗嚴(yán)格對稱，其保留部分必須保證煙囪結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。首先用風(fēng)鎬鑿出一個工作面，然后用風(fēng)稿按原油漆所標(biāo)定向窗的范圍進(jìn)行修整。如有鋼筋應(yīng)齊根切斷，窗體開鑿準(zhǔn)確，邊角平直、整齊。

（7）爆破參數(shù)設(shè)計(jì)。

①最小抵抗線W。最小抵抗線W公式：

W=（0.65～0.68）δ

式中：W——最小抵抗線；

δ——煙囪壁厚度。

②炮孔深度l：炮孔深度公式：

l=（0.67～0.7）δ

式中：L——炮孔深度；

δ——煙囪壁厚度。

l=0.7δ=0.7m。

③孔距a和排距b。磚煙囪爆破拆除工程按6排炮孔，炮孔54個，采取梅花形布置炮孔，磚煙囪孔距公式：

a=（0.54～0.63）δ，

式中：δ——煙囪筒壁厚度；

a——孔距；

b——排距。

在此取l=0.58δ=0.513m，實(shí)際上取a=0.5m；則排距b：b=（0.87～1.0）a，在此取b=1.0，a=0.5m。

④單耗q。根據(jù)成功的爆破經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的資料得出單耗q：

磚煙囪：單耗q=500g/m3。

⑤單孔裝藥量Q。單孔裝藥量的計(jì)算采用體積公式：

Q=qabδ

式中：a——孔距，m；

b——排距，m；

q——單位用藥量，kg/m3；

δ——煙囪壁厚度，m。

磚煙囪爆破單孔裝藥量Q=qabδ=0.5×0.5×0.5× 0.95=0.15（kg），實(shí)際上單孔裝藥量Q取120g。

布孔排數(shù)：N=6；

總孔數(shù)：∑N=54；

總藥量：∑Q=6.5kg。

煙囪爆破設(shè)計(jì)如下所述。

3　起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)（表1）

表1　煙囪爆破設(shè)計(jì)參數(shù)表

為了減少外界雜散電流、射頻電流可能引起的早爆事故，采作非電導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)，孔內(nèi)采用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管。為了減少盲炮產(chǎn)生的概率，避免產(chǎn)生盲炮，每個炮孔均放2發(fā)導(dǎo)爆管雷管，爆破切口中的導(dǎo)爆管雷管腳線用四通按復(fù)式起爆網(wǎng)路連結(jié)。最后用2發(fā)導(dǎo)爆管雷管腳線用四通分別連結(jié)，再采用雙導(dǎo)爆管起爆線引到起爆破站。

4　安全技術(shù)措施

4.1爆前預(yù)處理

（1）在爆破施工前將煙囪的避雷針、金屬梯等導(dǎo)地鋼筋局部剪切斷開。

（2）位于煙囪東、西兩方向的煙道口和出灰口，由于出灰口在爆破缺口范圍不必處理；為了防止爆破瞬間保留部分受壓破壞不均產(chǎn)生意外事故，必須將煙道口提前用紅磚漿砌封堵。

（3）在西邊廁所墻邊前方推壘一道高2m、寬1.3m砂袋安全防護(hù)墻，并在靠墻2m以上加竹片和竹桿及塑料布所搭成三層防護(hù)墻措施。

（4）對家具廠和學(xué)校飯?zhí)脡吳胺酵茐疽坏栏?m、寬1.3m的砂袋安全防護(hù)墻，并在靠墻2m以上加竹片和竹桿及塑料布所搭成3層防護(hù)墻措施。

4.2爆破安全技術(shù)措施

爆破安全技術(shù)措施有2個方面：一是施爆過程中的安全；二是爆破個別飛石、地震波、空氣沖擊波、爆破噪音方面的安全。本工程通過精心設(shè)計(jì)、精心施工、嚴(yán)格控制，達(dá)到既能滿足工程需要，又能保證安全要求的目的。本煙囪定向倒塌爆破主要應(yīng)防范爆破飛石、爆破地震效應(yīng)、倒塌落地震動及前沖造成的損害。

4.3個別飛石的控制

為防止飛石的損害，采取以下安全措施：

（1）煙囪爆破部位都是在底部，并采取竹片和較厚的麻袋進(jìn)行3層全部覆蓋遮擋防護(hù)，以阻減飛石的飛出速度和距離；

（2）嚴(yán)格控制炸藥量；

（3）在煙囪預(yù)計(jì)倒塌的地方鋪滿砂袋，防止煙囪倒塌時碰撞籃球場發(fā)生飛石；

（4）布設(shè)爆破安全警戒線：傾倒前方200m，側(cè)后方各150m，爆破前15min該區(qū)域內(nèi)的所有人員均必須撤出。

4.4爆破振動控制

本煙囪爆破引起周圍建筑物基礎(chǔ)質(zhì)點(diǎn)振動效應(yīng)可以下式表征：

式中：V——煙囪爆破引起居民樓基礎(chǔ)質(zhì)點(diǎn)振動的速度，cm/s；

Q——本煙囪爆破中一段起爆的最大藥量，kg，取Q=6.5kg；

R——民房離煙囪的距離，m，R=10m；

kk′——爆震波傳播介質(zhì)影響系數(shù)；

a——震波傳播衰減指數(shù)。

kk′=32.1，a=1.57，則V=2.3cm/s。

該值小于《爆破安全規(guī)程》規(guī)定的建筑物爆破振動安全臨界值3cm/s，所以本次爆破震動效應(yīng)對周圍建筑不會產(chǎn)生危害。

4.5塌落振動速度

實(shí)測數(shù)據(jù)表明，落錘至地面造成的地面振動與它的質(zhì)量和下落高度有關(guān)，影響下落物體撞擊地面振動傳播因素還與地層介質(zhì)有關(guān)；隨著至撞擊落點(diǎn)距離遠(yuǎn)，振動??；距離近的地方，地面振動強(qiáng)度大。常用的經(jīng)驗(yàn)公式如下：

式中：M——下落構(gòu)件質(zhì)量，10t；

g——重力加速度，9.8m/s；

H——構(gòu)件所在位置高度，取第一時間落地構(gòu)件位置H=40m；

σ——構(gòu)件材料的破壞應(yīng)力，取為100MPa；

Kt——系數(shù)，取3.37；

β——指數(shù)，取1.66；

R——著地點(diǎn)與測點(diǎn)的距離，則離開落地中心不同距離上的振動速度v如表2所示。

表2　不同距離上的振動速度

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》GB6722-2003中的規(guī)定，各種類型的建、構(gòu)筑物的地面振動安全振速，對于一般磚混結(jié)構(gòu)房屋按2～3cm/s，混凝土結(jié)構(gòu)建筑物按3～5cm/s進(jìn)行爆破振動安全驗(yàn)算，本次爆破工程所產(chǎn)生的振動不會對周圍的建筑物產(chǎn)生危害。

該值也遠(yuǎn)小于《爆破安全規(guī)程》規(guī)定的建筑物振動安全臨界值，并在煙囪預(yù)計(jì)倒塌方向的地面上鋪滿砂袋，起到緩沖作用，因此該煙囪倒塌震動效應(yīng)不至影響其周圍建筑的安全。

5　爆破效果與體會

（1）本次高62m煙囪爆破取得成功，起爆后切口均按設(shè)計(jì)形成，煙囪傾倒方向準(zhǔn)確，觸地后未形成飛石飛濺都在控制范圍內(nèi)，說明爆破切口飛石控制較好。

（2）爆破振動和煙囪觸地沖擊振動對周圍建筑物未造成任何危害。

（3）爆破取得成功的主要原因是爆破拆除方案選擇參數(shù)是合理的。

（4）煙囪倒地后激起的大部分粉塵被防護(hù)砂袋墻和竹片和竹桿及塑料布防護(hù)墻阻擋合理，控制了爆破飛散物、粉塵及噪音對學(xué)校和周圍影響。

［1］GB6722-2003爆破安全規(guī)程［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

［2］金驥良，顧毅成，史雅語.拆除爆破設(shè)計(jì)與施工［M］.北京：中國鐵道出版社，2004.

［3］陳華騰，鈕強(qiáng)，譚勝禹，張慶書.爆破計(jì)算手冊［M］.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1991.

［4］戴俊..爆破工程［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［5］顧毅成.爆破工程與施工安全［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

TU746.5

B

1004-5716（2016）01-0177-04

2015-01-30

王順（1974-），男（漢族），海南瓊海人，工程師，現(xiàn)從事安全管理與爆破技術(shù)、地質(zhì)災(zāi)害治理工作。