極近保護條件下煙囪爆破拆除技術*

王建國，羅世云，尹久清，馬 軍，李克鋼，張智宇

(1.昆明理工大學國土資源與工程學院，云南 昆明 650093； 2.云南省中-德藍色礦山與特殊地下空間開發利用重點實驗室，云南 昆明 650093； 3.中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650051；4.攀鋼集團礦業有限公司，四川 攀枝花 617000)

0 引言

煙囪定向爆破拆除易產生飛散物，在周圍環境復雜的情況下，須嚴格控制爆破有害效應[1-3]。因不同拆除對象待爆位置存在差異，通常難以通過精確控制炸藥單耗避免產生飛散物，但可通過改進爆破技術或增加主動防護措施等加以避免[4-7]。近年來，部分年久失修的煙囪已出現傾斜現象，如果煙囪周邊環境復雜，將增大拆除難度[8]。以云南省德宏傣族景頗族自治州瑞麗市芒喊磚廠煙囪爆破拆除為例，介紹簡單實用的近體防護措施，達到有效縮短爆破切口處碎塊拋擲距離的目的，為復雜環境下建(構)筑物爆破拆除控制提供參考。

1 工程概況

為消除高危建(構)筑物安全隱患，優化城鎮人居環境，云南省德宏傣族景頗族自治州瑞麗市政府要求對已關停磚廠高危煙囪進行爆破拆除，據此，對芒喊磚廠煙囪進行爆破拆除。該煙囪高50m，底部外周長15.0m，頂部外周長7.0m，南北兩側5m處均為廠棚，需對廠棚進行保護；北側25m處為民房和汽修廠(距北側廠棚10m)；西側20m處為縣道公路，公路上方有110kV高壓線通過；西側30m處為新建住宅小區；東側為空地和土質邊坡。煙囪周邊總體環境較復雜，爆破拆除難度較大。

煙囪主體為磚混結構，設計切口處壁厚0.62m，耐火內襯厚0.24m。考慮筒身砌體溫度應力的影響，筒身建成后自下而上按間距1.6～3.0m共布置7個筒壁緊箍圈(鋼筋混凝土結構)，以滿足煙囪抗裂要求。

2 拆除方案

2.1 倒塌方向選擇

將煙囪定向倒塌在東側空地，既可避開需保護的建(構)筑物，又可滿足倒塌長度與寬度要求。根據兩點一線經驗法，確定倒塌方向為東偏北10°～12°，利用測距儀測定煙囪頂部落地位置。

2.2 預處理

爆破前應對可能受煙囪倒塌影響的用電線路進行拆解，并清理雜物，避免受到破壞。在爆破切口兩側底角處，提前使用風鎬等工具沿倒塌中心線按設計尺寸對稱開設等腰直角三角形定向窗，保證定向窗形狀與尺寸準確。

2.3 近體防護措施

由于周邊環境復雜，須控制爆破區破碎物飛散，為此，設置鐵柵欄網、玻纖土工格柵及密目網，對裝藥部位及四周≥50cm的位置進行多層包裹防護。

3 爆破設計

3.1 爆破切口形式與布置

采用正梯形爆破切口，如圖1所示，切口底線距煙囪底部0.3m。

圖1 切口示意

根據已有煙囪拆除工程經驗[9-10]，考慮本工程煙囪服役年限較長，且上部已出現裂縫，同時要求鉆孔位置避開第2個緊箍圈(主要為減少鉆孔作業工作量)，按2.5倍壁厚計算切口高度，為方便控制，取為1.6m。不考慮煙道口和出灰口位置，計算得到切口長度為7.2m。切口爆破區按梅花形布置4排炮孔，共46個，其中底排孔12個，切口尺寸與炮孔布置如圖2所示。

圖2 切口尺寸與炮孔布置

3.2 爆破參數設計

最小抵抗線取1/2切口處煙囪壁厚，即0.31m；炮孔深度取0.7倍切口處煙囪壁厚，即0.43m；炮孔間距取1倍炮孔深度，為方便取0.4m；炮孔排距取1倍炮孔間距，即0.4m；炮孔直徑取40mm；炸藥單耗為1.45kg/m3。裝藥結構如圖3所示。

圖3 裝藥結構示意

3.3 起爆網路設計

全部炮孔均采用3段毫秒延期導爆管雷管，同時起爆。導爆管連接采用簇聯、串并聯起爆網路，如圖4所示，每孔孔內和孔外捆扎連接處均使用2發雷管，共使用102發。計算得到單孔裝藥量為144g，取150g，應注意，底排孔單孔裝藥量略大，取200g。

圖4 起爆網路示意

4 爆破安全控制

根據爆破位置與裝藥量，可忽略爆破振動的影響，主要控制破碎物飛散和塌落振動[11-12]。

4.1 塌落振動安全校核

煙囪塌落振動速度vt按下式計算[13]：

(1)

式中：R為測點至沖擊地面中心的距離(m)，本工程取30m；M為下落構件質量，約300t；g為重力加速度，取10.0cm/s2；H為構件中心高度，為22.5m；σ為地面介質破壞強度，取10MPa；kt，β表示塌落振動速度衰減系數，一般kt=3.37～4.09，β=-1.80～-1.66，本工程取kt=3.40，β=-1.80。

計算得vt=1.86cm/s，滿足GB 6722—2014《爆破安全規程》對一般民用建筑振動速度的控制要求。但因雨季積水，需清除倒塌方向地面泥漿、碎石和磚塊等雜物。

4.2 切口區域近體包裹防護

在切口上方30cm處，每隔1m進行鉆孔，在孔內插入鋼筋并固定，鋼筋挑出煙囪筒壁30～40cm，用于懸掛固定多層防護材料。由于切口下方已至第1個緊箍圈，需使用鋼筋穿過多層防護材料底端，沿煙囪纏繞2圈固定。裝藥、填塞、連線完成后，首先布置2層抗拉強度較大的玻纖土工格柵，并沿切口位置纏繞1圈，將玻纖土工格柵上端固定在孔內鋼筋上；然后利用鐵柵欄網纏繞煙囪；最后利用3層邊坡護坡密目網沿切口位置纏繞2圈。每層材料均需高出切口上下50cm，并在防護材料上中下部各纏繞1圈φ3鐵絲箍緊固定。

4.3 塌落沖擊防護

煙囪倒塌范圍內的雨后泥漿可能導致嚴重工程事故，須清理干凈，并在濕陷地面上鋪約2cm厚干砂土。因煙囪底部倒塌位置鄰近北側廠棚，需在廠棚外1m處搭設長10m、高3m腳手片防護排架，并掛3層密目網。

5 爆破效果分析

煙囪爆破傾倒歷時9.5s，按設計方向準確倒塌在預定范圍內，煙囪下部保持為整體，其余部分解體充分，爆堆長40m，最寬7.2m，爆破效果如圖5所示。多層防護材料雖被炸斷，但有效保護了周邊民房、廠棚等，縣道公路未見飛散物，可知整體爆破效果較好。

圖5 爆破效果

6 結語

對云南省德宏傣族景頗族自治州瑞麗市芒喊磚廠煙囪進行爆破拆除，取得了良好爆破效果。對于周邊環境復雜的待拆建(構)筑物，除關注被保護建(構)筑物外，還應注重近體防護，避免發生二次破壞，可靈活利用現場條件，以達到預期爆破效果。進行爆破切口鉆孔時，應避開煙囪筒壁緊箍圈位置，使煙囪按預設方向倒塌，本工程爆破拆除技術可為類似工程煙囪爆破切口選擇及鉆孔施工提供參考。