80m鋼筋混凝土煙囪爆破拆除

安玉東 李本偉 胡浩川 周應(yīng)軍

1 工程概況

武鋼燒結(jié)廠由于技術(shù)落后，為適應(yīng)現(xiàn)代燒結(jié)技術(shù)發(fā)展，需將原生產(chǎn)系統(tǒng)拆除，并就地建設(shè)新系統(tǒng)，在新建工程中，需使用控制爆破法拆除一座高為80m的鋼筋混凝土煙囪。

1.1 工程環(huán)境

煙囪東側(cè)距煙囪中心53m為高架皮帶通廊，西側(cè)65m為轉(zhuǎn)運(yùn)站，皮帶通廊在煙囪南面2m處，高于地面6.37m，煙囪北側(cè)距煙囪中心84m處為地下皮帶通廊，倒塌區(qū)域地面以下無(wú)其它需保護(hù)管線，環(huán)境圖如圖1所示。

1.2 煙囪的結(jié)構(gòu)尺寸

煙囪地面以上高度80m，煙囪底部煙囪外徑8.28m，混凝土壁厚0.44m，混凝土內(nèi)徑7.48m，耐火磚厚240mm；煙囪頂部外徑5.76m，混凝土壁厚05mm，混凝土內(nèi)徑4.76m。經(jīng)計(jì)算煙囪總重P=1200t，重心高度ZC=32m。

圖1 爆區(qū)環(huán)境平面圖

2 爆破方案

2.1 煙囪倒塌方向確定

依據(jù)此次待爆武鋼廠內(nèi)煙囪現(xiàn)場(chǎng)情況，煙囪倒塌方向定為正北向。

2.2 切口高度h的確定

根據(jù)切口高度的理論計(jì)算公式[1]，合理切口高度公式為：

h=K·（3/8）·[1+（7/4）·（бs/P）·S]·（D/Zc）

式中：

P——煙囪重量，kg；

σs——余留區(qū)鋼筋的抗拉破壞強(qiáng)度；

S——斷面總面積；

D——煙囪切口標(biāo)高處的外直徑；

Zc——煙囪的重心高度；

K——保險(xiǎn)系數(shù)，取K=1～1.5。

式子中 P=1200×108kg，σs=387.8MPa，S=385cm2，D=8.28m，Zc=3.2m，K取1.5。

得：h≈1.46m

經(jīng)理論計(jì)算的爆破切口h=1.46m對(duì)100m以上鋼筋混凝土煙囪爆破拆除工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，被爆體煙囪的切口高度應(yīng)采取大于理論計(jì)算值1.5倍，即實(shí)際切口高度h=2.2m寸主要是考慮到一方面缺口尺寸的大小影響初始傾倒的速度，缺口尺寸大時(shí)煙囪倒地時(shí)動(dòng)能較大，可以保證煙囪完全解體；另一方面較大的缺口尺寸有利于爆破切口產(chǎn)生后缺口余留區(qū)混凝土與鋼筋脫離。

2.3 定向窗的布置及尺寸

施工時(shí)把定向窗布置成三角形是煙囪能按預(yù)設(shè)方向精準(zhǔn)倒塌的前提條件[2～3]，取兩邊定向窗三角形底邊長(zhǎng)為1.948m，高為1.1m。

3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 炮孔布置

在爆破切口范圍內(nèi)把炮孔布置為梅花形，炮孔沿被爆煙囪傾倒中心線兩側(cè)盡量對(duì)稱布置。

3.2 鉆眼深度

鉆眼深度取L=0.85δ

式中：δ——煙囪混凝土壁厚。則：L=0.85×0.4=0.34m

3.3 孔距與排距

孔距：a=0.95L=0.95×0.34=0.32m排距：b=0.85L=0.85×0.34=0.29m

3.4 炸藥單耗與單孔裝藥量

據(jù)實(shí)際類似工程，此次爆破取炸藥單耗3.0kg/m3

單孔裝藥量為 Q=qabδ=3.0×0.32×0.29×0.4=111g

總裝藥量W=Q·W

式中：N——鉆孔數(shù)目，經(jīng)計(jì)算，應(yīng)鉆炮孔個(gè)數(shù)為289個(gè)。

則：W=Q·W=111×289=32.08kg。

3.5 起爆網(wǎng)絡(luò)

孔內(nèi)延時(shí)的非電起爆網(wǎng)路為本次采用的爆破網(wǎng)絡(luò)方式。孔內(nèi)采用非電雷管，孔外采用“一把抓”的聯(lián)接方式，每把20發(fā)以內(nèi)，用兩發(fā)非電毫秒雷管傳爆，每4-16發(fā)傳爆雷管“一把抓”，最后用四通聯(lián)入主網(wǎng)路?？變?nèi)裝Ms5、Ms7段非電雷管，孔外用MS1段非電雷管接力，是為了減小振動(dòng)。爆破網(wǎng)路示意圖如圖2所示。

圖2 起爆網(wǎng)路示意圖

4 安全技術(shù)措施

（1）爆破地震危害

此次設(shè)計(jì)的最大段裝藥量為20kg，計(jì)算理論爆破振動(dòng)速度可根據(jù)下列公式：

式中：K、α 分別取 150，1.6；

則：距煙囪50m處的振動(dòng)速度為v=1.42cm/s。

分析了計(jì)算所得的值，說(shuō)明此次爆破時(shí)，對(duì)煙囪所處位置50m以外的廠方要求保護(hù)的物體均不會(huì)產(chǎn)生危害。

（2）切口閉合沖擊振動(dòng)危害

國(guó)內(nèi)外目前尚未有成熟的理論方法確定切口閉合沖擊時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)的數(shù)值，但通過(guò)本單位多次對(duì)類似施工范例的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與監(jiān)測(cè)結(jié)果，表明切口閉合時(shí)的沖擊振動(dòng)遠(yuǎn)小于主體塌落的振動(dòng)，故不會(huì)對(duì)周圍建構(gòu)筑物造成影響。

（3）煙囪塌落振動(dòng)預(yù)防措施

炸藥起爆后，煙囪主體開(kāi)始沿倒塌方向倒塌，以極快的速度沖擊地面，對(duì)地面極大產(chǎn)生的沖擊力，給周圍待保護(hù)建筑物帶來(lái)了安全隱患。為了減小煙囪主體觸地倒塌產(chǎn)生的振動(dòng)，為防止煙囪在觸地過(guò)程中引起混凝土、周圍泥土及雜物到處飛濺，爆破前沿?zé)焽鑳A倒軸線方向平行放三～四條減震堤，高1.5m、寬約2.0m，長(zhǎng)約12m。對(duì)于煙囪正前方地下皮帶通廊的防護(hù)見(jiàn)圖3。

圖3 減振措施示意圖

（4）飛石

懸掛膠管簾將切口處的所有炮孔密實(shí)遮擋住，并用高于切口高度1m的竹跳板當(dāng)安全墻，環(huán)視圍繞在煙囪周圍1m之外，以防飛石的溢出。

5 爆破效果與分析

起爆后煙囪緩慢傾倒，約10s完全落地。倒塌的煙囪正好在傾倒中心線上，無(wú)后坐，保證了煙囪南面2m處皮帶通廊的安全。煙囪頂部、中部破碎、底部被壓扁，減震堤被擠壓，產(chǎn)生了良好的減振效果。經(jīng)檢查，煙囪正前方地下皮帶通廊未損傷，爆破飛石得到了很好的控制。爆破煙塵4min漂散完畢，爆破沒(méi)有對(duì)附近運(yùn)行設(shè)備、建筑產(chǎn)生負(fù)面影響。