60 m高風化裂縫磚煙囪定向爆破拆除

楊樹全，文輝軍，朱金華

(湖南中人爆破工程有限公司， 湖南 長沙 410012)

長沙市岳麓區坪塘鎮白泉磚廠一座高60 m煙囪，已停用多年，并嚴重風化，對周圍設施和人員安全構成威脅，亟待拆除。 磚窯平臺上煙囪外部直徑5.4 m ，煙囪壁厚62 cm，內襯耐火磚厚12 cm。煙囪上部向東傾斜2°，煙囪筒體從上至下均有多條不同程度的開裂縫,最長的開裂縫約50 m，裂縫寬約0.5～2 cm，頂部風化開裂最嚴重位置開裂寬度約8 cm。煙囪周邊環境復雜，東側距離長潭西高速公路300 m左右，東南側距高速公路收費站180 m，南側距最近的民房40 m，西側距高速公路進出路30 m。北側有較多的居民房，最近的距煙囪約50 m。由于周邊環境受限，煙囪可供倒塌的范圍只有30°左右的區域。該煙囪由于上部結構開裂程度嚴重，無法采取人工或機械方式拆除，需采用定向爆破方式拆除。

1 爆破難點

待拆除煙囪的特殊性和周邊環境的復雜性，給煙囪的爆破拆除增加了難度，主要有以下難點：

(1) 煙囪西側車輛行人通行較密,執行安保措施困難, 相關部門要求,須在一天完成鉆孔,裝藥,防護,起爆。

(2) 煙囪上部結構開裂程度嚴重，無法使用機械或人工進行預拆除和開設定向窗。

(3) 鉆孔機具對筒體不能產生較大振動，防止墜物傷人。

(4) 煙囪倒塌方向周邊有建筑物及輸電線路，導致煙囪倒塌位置受限，要求煙囪倒塌位置精確。

2 爆破方案選擇

由于待拆除煙囪的結構受損嚴重以及周邊環境復雜，煙囪爆破拆除總體方案為：

(1) 采取定向爆破方式拆除，爆破切口采取小切口(圓心角188 °)，使煙囪傾倒初始緩慢傾轉。

(2) 煙囪內襯不進行預先處理，采取加深炮孔深度至耐火磚，將內襯的耐火磚同煙囪筒壁一并爆破。

(3) 為確保煙囪倒向準確，在無法預先開設定向窗的條件下，采用小孔距精確爆破方式開設定向窗，并先于切口部位的炮孔50 ms起爆。

(4) 為減小鉆孔施工時對煙囪筒體產生的振動,采用振動較小的電動沖擊錘鉆孔，孔徑為36 mm。

(5) 會同相關部門做好爆破施工期間的警戒工作，確保施工過程的安全。

2.1 倒塌方向

煙囪周邊環境復雜，有建筑物、道路、輸電線路等設施，可供煙囪倒塌的范圍有限，只有東北方向有大約30°范圍的狹窄場地可供煙囪倒塌。因此，煙囪的倒塌軸線確定為東偏北25°。

2.2 爆破切口

(1) 切口位置。爆破切口選擇在煙囪磚窯平臺上0.2～2 m范圍內，形式為正梯形。

(2) 切口長度。爆破切口長度在滿足煙囪傾覆力矩條件下，保留的支撐體應盡量大些，以保證煙囪倒塌方向的準確性。因此，取爆破切口所對應的圓心角為188°，根據煙囪外直徑5.3 m,周長16.6 m計算所得：煙囪爆破切口的下口長為8.8 m,為周長的52%。上切口長度5.7 m，定向窗傾倒角為30°。爆破切口見圖1。

(3) 切口高度。爆破切口高度是保證定向倒塌的一個重要參數。爆破切口的高度按經驗公式h(13～35)B(B為爆破位置煙囪壁厚)計算。為保證定向窗閉合角的作用，爆破切口高度取1.6 m。

圖1 爆破切口示意

(4) 定向窗開設。由于該煙囪無法預先開設定向窗，而且定向要求精度高，因此，本煙囪采取爆破方式開設定向窗。為使煙囪定向準確，定向窗傾倒角取30°，長度為壁厚的1.5倍，取80 cm，高度為46 cm，呈三角形布置。定向窗布孔見圖2。

圖2 定向窗爆孔布置

2.3 爆破參數

根據待拆除煙囪的特點和選用的設備，采用36 mm電動沖擊錘鉆鉆水平孔，炮孔成梅花形，共布設4排炮孔，下部二排為加深炮孔，鉆至耐火磚5 cm處， 其它參數計算如下，筒壁和定向窗的爆破參數列于表1。

(1) 最小抵抗線W取切口處煙囪壁厚的一半，即W=δ/2=31 cm(δ為壁厚取62 cm)；

(2) 炮孔間距a：a=(1.2～1.8)W；

(3) 炮孔排距b：b=(0.85～1.0)a；

(4) 炮孔深度L：L=(0.67～0.7)δ；

(5)單位體積耗藥量q：q取100 g/m3；

(6)單孔藥量Q：Q=qabδ，加深炮孔在孔底增加一個150 g藥包。

表1 主要爆破參數

2.4 裝藥結構

根據爆破參數在切口部位布置4排炮孔，從上至下每排孔數為15、16、17、18個，上部2排為普通炮孔，下部2排為加深炮孔。裝藥采用32 mm卷裝乳化炸藥，普通炮孔裝藥180 g，安裝一發起爆雷管。加深炮孔裝兩個藥包，孔底藥包裝藥150 g，外部藥包裝藥180 g，每個藥包安裝一發起爆雷管，藥包中間及孔口用炮泥填塞。

2.5 起爆網路

起爆網路采用毫秒導爆管雷管，孔內延期，分二個起爆區段，定向窗炮孔內裝1段雷管,爆破切口炮孔內3段雷管,加深炮孔內為二個起爆藥包，每個藥包安裝一發3段雷管。孔外以“大把抓”的形式,約20余發雷管的導爆管形成一把，每把用2發1導爆管雷管并聯，通過過橋傳爆，然后用起爆器起爆。

3 爆破施工與安全防護

根據相關部門的要求，爆破施工及起爆要在一個工作日內完成，施工采取安全、快速的作業方式。使用兩部電動沖擊錘鉆兩個小時完成鉆孔工作，在兩個小時內完成裝藥及防護，施工全程安排安全員觀察煙囪變化。整個施工過程歷時4 h，安全、快速的完成了該煙囪的爆破拆除。

本工程安全防護的重點是控制爆破產生的飛石。根據裝藥情況以及周邊環境復雜的實際情況，煙囪爆破切口部位用草簾、鐵絲網、竹夾板等材料進行包裹防護,外部覆蓋安全網防護。爆破安全警戒距離為150 m。

4 爆破效果與小結

4.1 爆破效果

起爆后煙囪緩慢向預定倒向傾轉，約1.5 s后煙囪上部裂縫筒體變形，沿開裂縫縱向分開成兩部分，長度約15 m，前部分向預定傾倒方向塌落，后部分垂直下落，經4 s的轉動煙囪準確地塌落在預定的位置上，煙囪堆碴寬8 m，長約25 m范圍內； 頂部煙囪有分散磚塊拋擲在30 m處，煙囪倒塌時沒有發生后坐現象。爆破產生的有害效應，全部控制在安全范圍內，爆破取得圓滿成功。

4.2 小結

(1) 對于風化開裂嚴重的煙囪采取爆破法拆除時要詳細勘察，并有針對性的設計拆除方案。

(2) 煙囪內襯不作頇先處理,用爆破方法同樣可達到預期目的。

(3) 電動沖擊錘鉆是減小振動的最佳鉆孔機具,在鉆孔施工中,基本沒有振動。

(4) 采用小孔距精確爆破方式開設定向窗得到了較理想的效果。

參考文獻：

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