鋼筋混凝土煙囪定向爆破拆除著地飛濺物對周圍的影響

彭德偉 ，毛益松，周鳳儀，王 升，夏長青

(1．湖南長工工程建設(shè)有限公司， 湖南 長沙 410003； 2．國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 九院， 湖南 長沙 410003)

1 工程概況

岳陽巴陵石化橡膠廠廠區(qū)內(nèi)100 m鋼筋混凝土煙囪底部外徑6.85 m，壁厚0.40 m總體積為750 m3，質(zhì)量約2500 t。煙囪東側(cè)10.8 m處為廠區(qū)多條輸氣管道；南側(cè)6 m處是廠內(nèi)道路待拆除房屋，西南側(cè)是一生產(chǎn)車間；西側(cè)73 m是岳陽鑫達(dá)實(shí)業(yè)有限公司廠房和辦公樓；北側(cè)198 m處是廠區(qū)多條輸氣管道。煙囪周圍環(huán)境見圖1。

圖1 爆破周圍環(huán)境(單位：m)

2 爆破技術(shù)方案及參數(shù)設(shè)計(jì)

考慮到該煙囪北側(cè)距離輸氣管道有198 m，且距地面高度3 m，為理想倒塌方向，經(jīng)分析研究，確定煙囪向北定向倒塌(見圖1)。保證煙囪定向傾倒措施：

(1) 本煙囪爆破切口采用定向準(zhǔn)確的“正梯形”形式，在爆破切口兩側(cè)開設(shè)定向窗，中間開設(shè)好定位窗；

(2) 東側(cè)定向窗利用煙囪原有門洞(高1.8 m，寬1.2 m)，相對應(yīng)的西側(cè)定向窗用炮機(jī)開設(shè)，尺寸和門洞相同(高1.8 m，寬1.2 m)；

(3) 對倒塌方向的定位窗(也稱卸載槽)先進(jìn)行試驗(yàn)炮，正確確定主爆孔單孔藥量。

2.1 爆破切口形式

為了能夠滿足煙囪倒塌過程中切口完全閉合的設(shè)計(jì)要求，保證定向準(zhǔn)確，爆破切口采用“正梯形”形式。爆破切口炮孔下緣距現(xiàn)有地面1.0 m。

2.2 爆破切口長度和高度計(jì)算

切口長度LP：一般情況下選擇切口對應(yīng)的圓心角α為230°～235°，本工程取230°，即爆破切口的下沿長度為：L1p=(α/360°)πD≈13.8 m ，其中，D為煙囪底部直徑，D=6.85 m。

切口高度Hp按以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：Hp≥(1/6～1/4)D=1.16～1.74 m，取爆破切口高度1.8 m。

2.3 爆破切口藥孔參數(shù)計(jì)算

最小抵抗線W=δ/2=20 cm；孔距a=1.2～1.5W或a=(0.9～0.95)L，取30 cm；排距b=(0.85～0.9)a，取30 cm；孔深L=(0.67～0.7)δ，取28 cm；單孔藥量Q=qabδ，式中δ為筒壁厚度，δ=0.40 m；q為單位體積耗藥量，取1200～1500 g/m3，即單孔藥量Q=100 g(正面孔)或Q=80 g(側(cè)面孔)。

切口范圍內(nèi)布置8排共約360個孔，總裝藥量約36 kg。

2.4 定向窗和定位窗尺寸

為煙囪的定向準(zhǔn)確和順利倒塌，在爆破切口邊上開設(shè)了兩個定向窗，其作用是隔斷爆破區(qū)與保留支撐區(qū)，保證支撐區(qū)不因爆破而使其對稱性發(fā)生變化；同時在倒塌中心線設(shè)置了一個定位窗(卸載槽)，以保證切囗閉合及筒體傾倒的平穩(wěn)性。定向窗寬度取1.2 m，定位窗寬度取0.9 m，如圖2所示。

圖2 爆破切囗位置及形狀

2.5 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

采用導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)絡(luò)起爆，藥孔內(nèi)裝藥設(shè)置1發(fā)導(dǎo)爆管雷管，每20發(fā)導(dǎo)爆管雷管聯(lián)成一組，用2發(fā)過橋?qū)П芾坠堋Ｓ肎BP413型起爆器起爆。如圖3所示。

圖3 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

3 爆破安全估算及爆破效果

3.1 防止飛石的安全措施

按照根據(jù)無覆蓋條件飛石與單位用藥量之間的關(guān)系式：Rf=70QR0.58。式中，Rf為無覆蓋條件下拆除爆破飛石的飛散距離，m；QR為拆除爆破單位用藥量，QR=1.5 kg/m3。

計(jì)算得：Rf=89 m。計(jì)算結(jié)果必須對爆破體采取防護(hù)措施。具體措施如下：第一層為五個重疊的草袋，第二層為單層彈性鋼絲網(wǎng)，第三層為劍麻墊，第四層為單層鋼絲網(wǎng)(見圖4)。從爆破效果分析，個別飛石不超過50 m。

圖4 四層防護(hù)措施

3.2 防止飛濺物的安全措施

考慮到煙囪筒體倒地時，對地面的沖擊作用很大，松軟地面的泥土易濺起，飛濺距離較遠(yuǎn)，且拋距較大。爆破施工中，在煙囪倒塌方向挖了一條深約1.2 m，寬5 m的深溝，松土堆放在溝兩側(cè)，距煙囪根部20 m開始，每隔10 m鋪設(shè)一道用防震堤，共5道，用泥土壘成，上面覆蓋沙包、稻草，起緩沖作用。

爆破前，由于下雨，地面形成泥漿，當(dāng)煙囪倒塌時，強(qiáng)大的沖擊力和氣流將松土拋擲，到了西側(cè)73 m處的廠房和辦公樓，造成了一定損失。

3.3 爆破效果

本次煙囪爆破倒塌方向比較準(zhǔn)確，左偏不到1°，根部30 m范圍內(nèi)的筒壁破裂變形，30 m以上全部破碎。根部反向主筋被拉斷，爆破效果較好。

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