150m鋼筋混凝土煙囪爆破拆除

張建平， 王俊生， 胡俊濤

(內蒙古宏大爆破工程有限責任公司， 內蒙古包頭 014010)

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150m鋼筋混凝土煙囪爆破拆除

張建平， 王俊生， 胡俊濤

(內蒙古宏大爆破工程有限責任公司， 內蒙古包頭 014010)

摘要：在150m高鋼筋混凝土煙囪的定向爆破拆除中，選擇合理的切口形狀和參數，對定向窗口進行精確施工、覆蓋和掛網，開挖減振溝，地面軟化處理等措施最終安全實施并達到了預計爆破效果。重點介紹了爆破切口的形狀和尺寸、預處理措施、爆破參數、起爆網絡、爆破切口的近體防護和倒地塌落振動防護措施，可為類似工程提供參考。

關鍵詞：鋼筋混凝土煙囪； 爆破拆除； 爆破切口； 安全防護

1工程概況

福建省安溪煤矸石發電有限公司鋼筋混凝土煙囪需予以拆除，該煙囪筒身采用C30鋼筋混凝土整體滑模澆筑，而后砌筑內襯。筒壁采用雙面配筋，筒壁內外側鋼筋網間設橫拉筋拉結，整個建筑結構剛性較強。煙囪高約150m，底部外直徑12.4m，壁厚0.51m；上部外直徑4.3m，壁厚0.20m。其中4.45m以上含有隔熱層和內襯；煙囪煙道和出灰口在地面4.45m～8.40m，下面與之垂直方向有兩個出入門，高約0～3m。正東方向有一直爬梯。

拆除工程施工環境較好，煙囪到最近居民地距離為221m，到油庫距離為97m，到鐵路距離為228m，到鹽酸庫距離為110m，到圍墻距離為168m，到電桿距離為188m。南向約100m有辦公室。周圍環境如圖1所示。

圖1　周圍環境示意圖Fig.1　Schematic diagram of the surrounding environment

2爆破拆除方案及參數

2.1拆除方案

工程總體采用爆破拆除與機械拆除相結合的施工方案。考慮煙囪煙道口和出灰口在地面4.45m～8.40m，且煙囪與廠房連接，為保證傾倒方向的準確性，10.0m以上采用爆破拆除，上部爆破完后采用破碎錘機械拆除煙囪下部。

根據煙囪的結構類型與周圍環境等綜合條件，確定煙囪定向傾倒爆破，傾倒方向為西偏北20°。10.0m處煙囪外徑11.40m,內徑10.50m；12.50m處煙囪外徑11.15m,內徑10.25m；壁厚均為0.45m。10.0m以上煙囪爆破施工作業，采用先搭鋼管架，再鋪竹筏，人工開定向窗、減荷槽及鉆孔裝藥，下面張掛安全網。

2.2爆破切口

煙囪高150m，為保證傾倒方向準確，采用正梯形切口形式，兩邊預開三角形定向窗，中間開減荷槽〔1-4〕。

(1)切口長度(下底邊)按下式確定：

L=(1/2～2/3)πD

(1)

式中：L為爆破切口弧長；D為煙囪切口處外徑。本次取L=21.4m，相應切口圓心角為214°。

(2)切口高度參照下式確定：

h≥(3.0～5.0)×δ

(2)

式中：δ為煙囪切口處壁厚。由于煙囪壁相對較薄，為保證爆破切口瞬間形成后整體失穩和倒塌后能夠有一定程度的解體破碎，取h=2.7m。根據上式計算,結果見表1。

表1　爆破切口參數計算結果

2.3爆破參數

淺孔鑿巖采用手持式鑿巖機，鉆孔直徑40mm。在爆破切口范圍內呈排布置水平炮孔，炮孔排間呈矩形布孔形式，爆破參數見表2。

使用乳化炸藥連續柱狀裝藥，每孔使用兩發導爆管雷管，裝好炸藥后，用炮泥進行回填，回填過程中用炮桿壓實以保證填塞質量。

表2　爆破參數計算結果

預處理〔5〕：為減少爆破鉆孔工作量，在煙囪定向傾倒軸線中心人工開口寬3.5m、高2.7m的減荷槽；在軸線對稱兩側端部開三角形定向窗，水平邊長1.5m、高度0.75m、角度26°。減荷槽和三角形定向窗一方面利于定向與減振,另一方面有利于促進定向傾倒的速度,保證解體效果。人工將內襯和隔熱層沿爆破切口的位置切除，直爬梯也采用人工切除，以防止煙囪倒塌時偏離方向。煙囪筒壁爆破切口、減荷槽、定向窗布置見圖2。

圖2　煙囪爆破切口、減荷槽、定向窗布置示意圖Fig.2　Schematic diagram of the blasting cut、load reducing groove and orientation opening

2.4爆破網路

采用非電導爆管起爆網路，孔內齊發起爆。筒壁定向爆破切口部分選用MS2非電毫秒導爆管雷管，孔外采用復式聯結和每個節點2發非電瞬發導爆管雷管，采用電容式高能起爆器起爆。起爆網路連接方式如圖3。

圖3　起爆網路連接示意圖Fig.3　Schematic diagram of the initiation network connection

3爆破安全與防護

在爆破拆除過程中，會有爆破飛石、爆破振動、塌落振動以及空氣沖擊波等有害影響，必須采取可靠的安全控制措施，見圖4。

圖4　煙囪爆破防護示意圖Fig.4　Schematic diagram of the chimney blasting protection

3.1爆破振動控制

按《爆破安全規程》(GB 6722-2014)規定，保護區爆破振動允許速度按下式計算〔6〕：

(3)

式中：R為爆破保護對象油庫到爆區的距離，97m；Q為爆破最大一段藥量，46.4kg；對于本工程而言，k=100，α=1.5；K′為拆除爆破修正系數，由于爆破區距離地面10.0m，可取修正系數0.5；計算v =0.36cm/s<2.0cm/s，符合安全保護要求。

3.2塌落振動及防護措施

煙囪倒地引起的塌落振動速度按下式計算〔7〕：

v2=kt×[R′/(MgH/σ)1/3]β

(4)

式中：kt為系數3.37～4.09，取3.8；M為煙囪質量，約4900t；g為重力加速度9.8m/s2；H為重心到地面的高度，約60m；σ為地面介質的破壞強度，取10MPa；R′為97m；β為系數-1.80～-1.66，取-1.70。

代入上式得v2=1.98cm/s，小于但接近一般建筑物允許振動強度2.0cm/s。煙囪塌落振動對周圍建筑物的影響較大，必須采取防護措施。為了減少爆破倒塌觸地瞬間應變能轉換成沖擊動能產生的二次碎塊飛濺觸地的地震波強度，在倒塌范圍內開挖減振溝，鋪設沙土等緩沖材料進行軟化處理，使煙囪筒體“軟著陸”，塌落振動速度可以減小70%。

3.3爆破飛石控制

爆破飛石的產生，主要是由于藥量偏大、炮孔打歪、填塞不嚴等造成的。在設計時遵循藥量合理、炮位準確、炮孔填塞密實可有效避免。本次工程控制爆破飛石，采用的是炮孔外面覆蓋防護網外加兩層濕草墊，再覆蓋兩層鋼絲網。同時整個爆破切口區1.0m外再掛一層竹笆和一層防護網。在施工過程中加強管理，實行炮孔驗收、裝藥與填塞檢查等措施，最大限度降低爆破飛石影響。

4結 語

筒體解體破碎均勻，飛石控制在防護范圍內，沒有發生人員和建筑物損壞，爆破揚塵經現場消防車及時噴灑得到控制，爆破效果良好。總結經驗如下：

(1)精心設計。煙囪能否按設計方向準確傾倒，關鍵取決于爆破切口的形狀、位置以及幾何參數等因素。

(2)嚴格施工。詳細勘查切口部位煙囪的結構以及附件情況，準確設計炮孔位置并規劃定向傾倒中心線。導向口形成后，再次用測量儀器復核爆破切口位置、幾何尺寸是否精準，修正誤差。

(3)合理有效防護。預測爆破后倒塌范圍、飛石距離等各種危害因素，應根據煙囪周圍的環境，采取有效防護措施。

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Blasting demolition of 150m reinforced concrete chimney

ZHANG Jian-ping, WANG Jun-sheng, HU Jun-tao

(Inner Mongolia Hongda Blasting Engineering Co., Ltd., Baotou 014010, Inner Mongolia,China)

ABSTRACT：The 150m high reinforced concrete chimney was demolished by directional blasting. Reasonable cut shape and parameters were chosen, and accurate construction of directional window, covering, hanging, excavation ditch, the ground softening treatment of effective measures were taken. Blasting safety implementation and the expected results finally were achieved. The blasting cut shape and size, pretreatment measures, blasting parameters, initiating network, blasting cut near body protection and the ground collapse vibration protective measures were emphatically introduced. It could provide a reference for similar engineerings.

KEY WORDS:Reinforced concrete chimney; Blasting demolition; Blasting cut; Safety protection

中圖分類號：TD235; TU746.5

文獻標識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.01.018

作者簡介：張建平(1960-)，男，博士、高級工程師，主要研究方向為爆破工程。E-mail：181563440@qq.com

收稿日期：2015-10-09

文章編號：1006-7051(2016)01-0082-04