雙高混凝土煙囪同時爆破拆除研究

李曉東

廣東爆破工程有限公司 廣州 510000

摘要：通過介紹南玻雙煙囪爆破工程實例，論述了較為少見的雙煙囪同時爆破施工和設計方法，分析了雙煙囪同時爆破施工的的爆破原理、減震原理、技術特點、社會經(jīng)濟效益。雙煙囪爆破達到了預期的效果，為以后煙囪爆破提供了參考。

關鍵詞：拆除爆破；雙高煙囪；社會效益

1、引言

煙窗林立曾經(jīng)是一個城市工業(yè)發(fā)達的象征，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，新建了大量的一大批的工礦企業(yè)，當然也創(chuàng)造了不少的GDP，為中國的發(fā)展作出了貢獻。到如今，為了適應環(huán)保的需求，一些老舊的工廠需要搬遷或者重建，在這類工程的實施過程中，常常遇到高聳混凝土煙囪的拆除問題。由于爆破拆除作業(yè)過程中，會產(chǎn)生爆破飛石、爆破震動、煙囪觸地震動等有害效應，所以在煙囪爆破拆除時，會動用大量的人力物力在煙囪周圍進行爆破警戒。在有兩條或者多條煙囪同時需要拆除的時候，可以考慮同時倒塌爆破。

2、依托工程

廣州市黃埔區(qū)云埔工業(yè)區(qū)南崗片 廣州南玻玻璃廠（以下簡稱“南玻廠”）煙囪位于康南路以西空地。建于2005年，是兩座現(xiàn)澆鋼筋混泥土結構煙囪，煙囪混泥土標號設計為C30，鋼筋采用HPB235，HRB335鋼。煙囪底圓形外徑約8m，煙囪頂內(nèi)直徑2.8m，煙囪總高為102m。1號煙囪東面距康南路約15m，距離東北面水南村村口交叉路口約58米，距東面紐倫堡小區(qū)住宅樓最近為110米，2號煙囪距康南路約30m。其它三面均為廠區(qū)空地，沒有需保護的重要建、構筑物。因此，爆破傾倒環(huán)境相對較好，重點需要保證和保護的是康南路以東的建（構）筑物。

3、施工方案

對于高聳建筑物采用定向爆破拆除，施工速度快、安全性好、成本低。南玻廠煙囪為鋼筋混泥土結構，西面完全空曠沒有需保護的建構筑物，為了防止因煙囪倒塌觸地激起的二次飛石濺到康南路上，而影響正常的交通秩序，因此選擇西稍偏南方向定向倒塌的爆破方案。其具體作法是：預先拆除煙道口、內(nèi)襯。在煙囪底部炸開一個缺口，使煙囪在其自重的作用下失穩(wěn)、倒塌，在空中運動過程中和觸地沖擊下破碎解體。為了避免煙道口對倒塌方向的影響，把爆破缺口提高到距離煙囪底部10米高的位置。煙囪爆破切口的炮孔根據(jù)具體情況可選擇采用鐵絲網(wǎng)、竹笆等防護，以確保周邊的安全。

4、爆破參數(shù)設計

4.1 缺口位置及形狀

根據(jù)該工程煙囪結構的特殊性，底部（標高0～8.0m范圍內(nèi)）壁厚1.1m，豎向及環(huán)向鋼筋直徑均為22mm，孔網(wǎng)間距150mm×150mm，且由于煙道口及出灰口的布置，其周圍鋼筋加密，局部鋼筋間距僅20mm。第10節(jié)筒身（標高8.0～10.0m范圍內(nèi)），因牛腿布置的原因，壁厚不均，逐漸變化，且該段環(huán)向鋼筋加密，間距僅75mm。在國內(nèi)已爆破拆除的煙囪工程實例中，沒有如此厚度的壁厚，無可供參考的工程實例。工程中，若裝藥量小則導致筒壁混凝土不能順利脫籠，影響有效的切口高度，若裝藥量大，則增加了爆破防護的難度，爆破飛石難以控制。為了避免上述矛盾，因此該工程選取切口的位置與第9節(jié)筒身范圍段，即爆破切口底部選擇在標高10.2m的位置。爆破缺口的形狀直接影響煙囪倒塌的準確性，一般為長方形、梯形、倒梯形、兩翼形等。為了保證缺口的對稱和保留部分的穩(wěn)固，選擇定向較為準確、易于控制的梯形缺口，

4.2 缺口高度

爆破缺口高度，根據(jù)經(jīng)驗公式：

H=（3～5）δ=0.96～1.6（m）

為了確保爆破缺口形成后，煙囪能夠順利倒塌，且有足夠的觸地沖量，以便使煙囪大部破碎解體，根據(jù)有關文獻及工程實例，并結合實際布孔需要，取開口高度H=2.1m。

4.3 定向窗

為了確保煙囪按設計方向倒塌，在爆破缺口兩側各開一個定向窗，即在保留部分與炸毀部分的分界線兩側，按要求設計的梯形兩下底端，用取芯鉆或水鉆開出三角形對稱定向窗口，三角形傾角取38.9°，底邊長取為2.6 m。

4.4 缺口弧長

爆破切口圓心角是爆破的重要參數(shù)，其值大小對煙囪對煙囪爆破傾覆態(tài)勢、平穩(wěn)程度、扭折、后坐、等至關重要。考慮到本煙囪為高、重及其特殊結構，為保證其傾覆過程平穩(wěn)，防止后坐等，爆破缺口弧長L，按以下經(jīng)驗公式確定：

L=（210°/360°～240°/360°）πD=13.49～15.42 m

本工程取缺口對應圓心角a =230°，則L=14.80m。梯形缺口，斜段傾角取α=38.9°，則梯形上底長度為9.6m。

4.5爆破參數(shù)設計

爆破參數(shù)設計如下：

（1）孔深 l =（0.65～0.7）δ=0.208～0.224 m；本工程取孔深21cm，

（2）孔距a 取0.30m；

（3）排距 b=a = 0.30 m，正方形布置；

（4）單耗：底部3排q取3.5kg / m 3；上部4排q取2.5kg / m 3。

（5）單孔藥量：Q = qabδ =（0.072～0.10）kg，

均采用集中裝藥。根據(jù)布孔安排，孔排數(shù)為8排，總孔數(shù)約為176個孔，底部3排孔（66個）孔深取21cm，單孔裝藥取100g，上部5排孔（110個），孔深取20cm，單孔裝藥量取75g，單個煙囪總藥量約14.85kg。

4.6 起爆網(wǎng)路設計

為了保證爆破缺口所有炮孔同時安全準爆，采用瞬發(fā)導爆管雷管起爆系統(tǒng)。采用簇連方式連接（俗稱“大把抓”），將炮孔引出的導爆管反向捆綁在雙發(fā)導爆管傳爆雷管上，以保證傳爆的可靠性和準確性。孔內(nèi)雷管用ms5段，孔外傳爆雷管用ms1段。

5、爆破效果

起爆后，兩個煙窗均按預定的設計方案倒塌，由于采取了一系列的安全技術措施，爆破產(chǎn)生的振動及煙窗倒塌振動很小，爆破振動及爆破觸地震動控制在安全范圍之內(nèi)。爆破飛石控制在20米范圍內(nèi)，未飛出施工圍墻，飛石控制效果良好。爆破倒塌后，爆破倒塌偏移在3°之內(nèi)，精準的倒塌在鋪設紗網(wǎng)之上，未產(chǎn)生二次飛濺。爆破倒塌產(chǎn)生的灰塵進行了及時的處理，對周邊環(huán)境的不利影響降到最低。經(jīng)爆后檢查，1#煙窗爆堆高度為102m，倒塌長度87 m，2#煙窗爆堆高度為102m，倒塌長度85m，筒體破碎充分，達到預期完美效果。

6、倒塌原理

在煙囪傾倒一側的底部，將筒體炸開一個大于1/2、小于2/3周長的爆破缺口，從而破壞結構的穩(wěn)定性，導致整體結構是失穩(wěn)和重心位移，于是在筒體自重作用下形成傾覆力矩，迫使煙囪按預定方向倒塌，并使倒塌限制在一定范圍之內(nèi)，從而使煙囪在倒塌過程中不相互影響。

7、減振原理

通過挖減震溝的方法，阻斷振動波的傳送，從而達到減震效果，同時爆破而又采取毫秒延遲控制，可以減少沖擊波的疊加作用影響。

8、技術特點

1）兩條煙囪同時起爆，同時或間隔倒地坍塌。

2）定向傾倒，嚴格控制倒塌方向。

3）提高爆破切口，避開煙道等對煙囪的影響。

4）需要做預拆除。采用人工或機械等方法對煙囪附屬結構及內(nèi)襯等進行預拆除處理。

5）采取開挖減振溝減振、毫秒延時爆破等措施，減少煙囪在倒塌過程中振動對周邊建筑物的影響。

9、效益分析

一次對兩條高聳煙囪同時爆破拆除，經(jīng)濟效益并不是很大，主要集中體現(xiàn)在社會效益方面。拆除城市中工業(yè)煙窗，減少了有毒、有害氣體的排放，減少了霧霾，有利于保護環(huán)境。通過一次爆破拆除多個煙窗，可以減少封路、警戒次數(shù)，減少對周邊居民的生活、出行的影響。減少了對相關的公安、交通管理部門、街道、城管等部門的配合工作量。如南玻地處黃埔、增城交界處，需在協(xié)調(diào)的部門截越多，配合工作量就大。對仍在生產(chǎn)運營的企業(yè)，減少了對企業(yè)生產(chǎn)的影響。