復(fù)雜環(huán)境下65m高磚混結(jié)構(gòu)煙囪定向爆破拆除

陳恒東,羅 寧,鮑傳齊,馬圣章,方志梅

(1.水城海螺盤江水泥有限責(zé)任公司,貴州 六盤水553000;2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 力學(xué)與土木工程學(xué)院,江蘇徐州221116;3.江南化工股份有限公司寧國(guó)分公司,安徽寧國(guó)230022)

1 工程概述

安徽某造紙廠需拆除一座磚混結(jié)構(gòu)煙囪,因煙囪較高,不易機(jī)械拆除。根據(jù)周邊實(shí)際環(huán)境情況結(jié)合工程進(jìn)度需求,為保障當(dāng)?shù)卮迕竦娜松戆踩笆┕みM(jìn)度,擬采用定向爆破方式拆除該煙囪。待拆除煙囪為磚混結(jié)構(gòu),高65 m,壁厚0.7 m,筒體底部?jī)?nèi)直徑1.78 m,外直徑3.18 m,煙囪整體外觀完好。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘,周邊環(huán)境較為復(fù)雜,煙囪位于造紙廠廠區(qū)內(nèi),周邊有廠房,西北側(cè)距離高壓線僅50 m;西南距離輸電線65 m,東處距離廠房50 m,正北方向100 m 為鄉(xiāng)村公路,如圖1 所示。

圖1 煙囪及周邊環(huán)境示意圖

2 爆破方案的選擇

2.1 爆破倒塌方向設(shè)計(jì)

該煙囪為磚混結(jié)構(gòu),高度較高,考慮周邊環(huán)境較為復(fù)雜,決定采用定向傾倒爆破拆除方案[1-4]。因煙囪的周圍只有東北方向有較大的空曠地帶可供其倒塌,根據(jù)圖1 煙囪及周邊環(huán)境示意圖,確定煙囪的倒塌方向?yàn)闁|偏北50°左右。

2.2 爆破切口設(shè)計(jì)及預(yù)處理

煙囪爆破設(shè)計(jì)切口大小是煙囪能否按設(shè)計(jì)方向倒塌的關(guān)鍵:若爆破缺口過(guò)小,傾倒力矩會(huì)小于結(jié)構(gòu)的極限彎矩,將出現(xiàn)爆而不倒;若切口過(guò)大,易造成倒塌偏離設(shè)計(jì)方向及后座等不受控的后果。因此,根據(jù)煙囪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及場(chǎng)地條件,為獲得較大的觸地比沖能及保證倒塌方向的準(zhǔn)確,使煙囪觸地時(shí)充分解體,選擇定向較為準(zhǔn)確、易于控制的矩形爆破切口,切口高度H 按以下經(jīng)驗(yàn)公式確定:

其中 δ 為壁厚 0.7 m,因此 H≥(1.5 ～ 3.0)×0.7=1.05 ～2.1 m,該煙囪為磚混結(jié)構(gòu),爆破切口高度取1.1 m,切口長(zhǎng)度 L 為煙囪周長(zhǎng)的1/2 ～2/3,爆破切口底邊距地面1.0 m,為保證煙囪倒塌方向的準(zhǔn)確性,在切口的兩端分別預(yù)開50 cm×50 cm 的定向窗口,定向窗在爆破前人工成型,爆破缺口圓心角取210°,相關(guān)設(shè)計(jì)爆破切口示意圖如圖2 所示。

2.3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

煙囪爆破部位,筒壁厚度δ=0.7 m,底部筒體外徑D=3.18 m,最小抵抗線W=35 cm。

圖2 爆破切口設(shè)計(jì)示意圖

具體該煙囪爆破參數(shù)設(shè)計(jì)如下:

炮孔深度 L=0.65δ=46 cm

炮孔間距 a=(1.0 ～2.0)W=35 cm

炮孔排距 b=(0.8 ～0.9)W=30 cm

炸藥單耗 q=1.0 ～1.1 kg/m3

單孔裝藥量 Q單=abδq=0.35×0.3×0.7×1.0=73.5 g。

實(shí)際單孔裝藥量Q單取80 g,鉆孔量約為90個(gè),共計(jì)用藥量約為7.2 kg,炮孔堵塞長(zhǎng)度應(yīng)大于最小抵抗線,保證堵塞質(zhì)量。

2.4 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

為了保證爆破切口所有炮孔同時(shí)安全、準(zhǔn)爆,采用簇連方式連接,將炮孔引出的導(dǎo)爆管反向捆綁在雙發(fā)導(dǎo)爆管雷管上,以保證傳爆的可靠性和準(zhǔn)確性。孔內(nèi)用MS-3 導(dǎo)爆管雷管,孔外用MS-1 導(dǎo)爆管雷管。用四通連接成復(fù)式網(wǎng)路,確保起爆的可靠性。根據(jù)定向倒塌方向要求,起爆點(diǎn)選在爆破缺口中心,采用導(dǎo)爆管雷管一次性起爆。爆破網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖3 所示。

圖3 爆破起爆網(wǎng)路示意圖

3 爆破安全校核及防護(hù)

3.1 爆破振動(dòng)校核

拆除爆破中,因炸藥爆炸產(chǎn)生的振動(dòng),與最大一段起爆藥量、測(cè)試點(diǎn)與爆破點(diǎn)的距離以及爆破點(diǎn)介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式:

式中 R—爆源距建筑物的距離,m;

Q—炸藥量,齊發(fā)爆破為總藥量,延時(shí)爆破為最大一段藥量,kg;

V—保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許速度,cm/s;

K、α—與爆破點(diǎn)至計(jì)算保護(hù)對(duì)象間的地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

最大允許振動(dòng)速度的確定:按照《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)安全振動(dòng)規(guī)范設(shè)計(jì)安全參數(shù)[5]:對(duì)一般民用建筑物(f≤10 Hz)允許振動(dòng)速度為 1.5 ～2.0 cm/s 。本次爆破最大單次起爆藥量7.2 kg,R=40,K 取 150,K′取 0.5,α 取 1.8,經(jīng)計(jì)算V=0.32 cm/s。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果,實(shí)際爆破振動(dòng)速度遠(yuǎn)小于1.5 cm/s,因此,本次爆破振動(dòng)對(duì)周圍的建筑是安全的。

3.2 安全防護(hù)

本次爆破采用4 層麻袋、6 層草袋對(duì)爆破部位進(jìn)行了覆蓋防護(hù),其外側(cè)又設(shè)置一道沙土袋圍擋,如圖4 所示。為了更有效防護(hù)和控制飛石產(chǎn)生的危害,在倒塌方向敷設(shè)了三道土埂以減少觸地碎渣反彈及塌落地震效應(yīng)。由于采取了良好的減振措施和防護(hù)措施,煙囪爆破振動(dòng)和爆破飛石均沒(méi)有對(duì)周圍建筑物、管線、設(shè)備等造成危害[6-7]。

圖4 爆破飛石防護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)論

爆破結(jié)果表明,本次在復(fù)雜環(huán)境下爆破拆除廢舊磚煙囪的爆破設(shè)計(jì)、技術(shù)措施及安全防護(hù)措施是合理的、可行的。由于采取了減振措施,煙囪觸地震動(dòng)較小,少量的碎塊飛落在控制范圍內(nèi),保證了周圍建筑物的安全,爆破取得了滿意的效果。