广东宏大爆破股份有限公司
【摘 要】定向爆破拆除技术经常在工程建设行列中使用。本文结合某50m高砖烟囱定向爆破拆除的周围环境及结构特点，对爆破方案进行了精心设计，经过计算，选取了合理的爆破切口、爆破参数和预处理措施。通过安全技术及安全防护措施，确保了附近建筑物的安全，爆破取得了良好效果。
【关键词】烟囱；爆破；处理；技术措施；验算
引言
烟囱实际爆破拆除时周围多数都有其他工业与民用建筑物存在，所处环境较复杂，定向爆破拆除难度大。爆破中飞石、炸药粉末等飞溅比较多，爆破中的安全问题需要特别注意，以防各种事故的发生。定向爆破拆除作为一种利用炸药爆炸而进行拆除的技术工作，具有一定的危险性。因此，为了保障爆破拆除工程的施工质量和安全，我们就必须要制定好合理的方案，熟练掌握应用定向爆破技术，以防止爆破工程事故的发生。本文主要针对复杂环境下砖烟囱的定向爆破拆除展开了探讨，通过结合工程实例，对爆破的方案选择、技术设计和预处理作了详细的阐述，并给出了一系列的安全措施，可为此类爆破工程提供一定的参考价值。
1 工程概况
待爆烟囱其东侧40m围墙外为职工宿舍楼群；西侧5m为待拆废旧锅炉房、西侧80m为206国道；南侧9m为旧仓储库翻新改造球馆，北50m处为某旅游公司办公楼、北65m处围墙外为矿区道路。由于人工和机械拆除难度很大、安全风险高，拟采用爆破法拆除。根据现场环境，只有东北方向有70m的空地可进行定向倒塌的条件，爆破环境十分复杂。周边环境如图1所示。
该烟囱高约50m，为水泥砂浆砌砖结构，底部直径4.6m、壁厚0.5m，0.24m的内衬，在距离地面2.5m处有一道混凝土圈梁，烟囱西侧底部有一高2m、宽1m的烟道口，整个烟囱外部用扁铁加固。
2 爆破施工方案
2.1 总体爆破方案的确定
业内常用拆除烟囱的方法只要有定向倒塌和折叠倒塌两种，结合该烟囱周围环境，东北侧有70m的距离可供烟囱倒塌，因此决定采取向东北整体定向倒塌的爆破方案。
2.2 爆破参数
2.2.1 爆破切口的设计
(1)切口形状:切口形状直接影响烟囱爆破的倾倒，为减少烟囱在倾倒的后坐量，决定采用梯形状爆破切口，烟囱切口的下部距地面距离为2.5m，即在圈梁以上进行爆破切口。
(2)切口大小:根据以往施工经验，切口高度按下式计算:
h=(1.0～3.0)δ (1)
式中:h为爆破切口高度，m；δ是爆破位置烟囱的壁厚，m。
由式(1)计算得，h=0.5～1.5m，实际切口高度确定为1.2m。
(3)切口角度:角度的大小直接影响到烟囱倒塌的效果。角度太大，造成预留承载面过小，承受不了上部结构的重力而破坏，容易产生后坐；反之，角度过小，则容易使烟囱爆而不倒，为后续处理带来极大安全隐患。根据类似工程经验，爆破切口角度定为210°，由切口位置烟囱外壁直径4.45m计算出切口长度为8.15m。
切口形状尺寸见图2。
2.2.2 爆破参数的设计
炮孔采用梅花形布孔，共布置4排炮孔，具体参数如下:
(1)孔深L:L=(0.65¯0.7)δ，δ是爆破部位烟囱砖壁厚；此处确定为0.35m。
(2)孔距a:一般为壁厚的0.8倍；此处定为0.4m。
(3)排距b:一般取(0.8¯1)a，此处确定为0.4m。
(4)单耗q:参考以往爆破经验，取q=1.2kg/m3。
(5)单孔装药量Q1:按公式Q1=qabL，算得96g，实际装药取100g。
(6)总装药量Q:本次爆破设计炮孔数60个，Q=60×100=6kg。
炮孔布置见图3。
2.3 起爆网路
此次起爆雷管数不多，但网路的可靠起爆是保证爆破成功的关键，因此采用复式非电导爆管爆破网路。具体做法为:每个炮孔内装2发非电半秒延期雷管，网路联结时采用“大把抓”簇联连接，即每20根非电导爆管为1把(每个炮孔内的2发非电秒延期雷管分别成把)，每把用2发瞬发电雷管反向连接，电雷管串联连接，用MFB-200型起爆器引爆。
3 预处理措施
3.1 定向窗口的开设
为了确保烟囱按照设计的方向定向倾倒，采用经纬仪反复校验爆破缺口中心位置并准确标注，并在烟囱切口的两端采用人工风镐开设1m×1m倒三角型定向窗口(见图3)。
3.2 耐火层的预处理
按照以往类似工程，耐火层非常坚固，如处理不慎将直接影响到烟囱倒塌的成败，处理方法一般有人工预拆除或钻孔爆破两种。考虑本工程周围建筑物较近，为减少飞石和爆破震动危害，同时也从环保角度出发，减少炸药用量。最终决定采用人工风镐剔除切口对应部位的耐火层内衬。
3.3 烟道口的处理
因烟道位于倒塌的反方向，为防止烟囱在倒塌过程中承受不了上部结构的重力而破坏产生后坐，故在内衬处理完后将烟道口用砖填充封堵。
3.4 外加固预处理
因烟囱外部用扁铁包裹加固，为减少烟囱倒塌时反方向的拉拽阻力导致烟囱倒塌时偏转，在施工过程中，人工用气割将爆破切口范围内的扁铁割断并清理。
4 爆破安全技术措施
4.1 地震波安全校核
烟囱拆除爆破时，药包的数量不多且分散在烟囱表面，爆破产生的震动与装药集中在地表面爆破引起的爆破震动要小的多，爆破振动按照萨道夫斯基公式计算:
v=KK＇(Q1/3/R)α (2)
式中:v为质点振动速度，cm/s；R为受保护目标到爆破中心的距离，m，本工程为9m；Q为爆破最大一次齐爆药量，kg，根据设计为5.4kg；K为与地质条件相关的系数，K=50～350，取150；K＇为修正系数，K=0.25～1.0，取0.35；α为地震波衰减系数，α=1.3～2.0，取1.8。
由式(2)算得，v=2.32cm/s，小于《爆破安全规程》(GB6722-2014)中规定的工业建筑物的安全允许振速(3.5¯5.0cm/s)标准。
4.2 塌落触地振动
建筑物塌落时所产生的振动速度可通过以下公式进行验算:
vt=Kt[R/(MgH/σ1/3)]β (3)
式中:vt为触地振动速度，cm/s；M为冲击地面构筑物的质量，kg，M约为80t；H为构筑物高度，m，此处为26m；R为观测点至冲击地中心点的距离，m，此处为9m；Kt为塌落振动速度衰减系数，无减振措施时Kt=3.37～4.09，有减振措施时Kt值是前者的1/4～1/3，本次取3.37；g为重力加速度，9.8m/s2；σ为地面介质的破坏强度，一般取10MPa；β为塌落振动速度衰减指数，β=-1.66～-1.80，本次取-1.76。
由式(3)算得，距离倒塌中心27m处的质点振动速度为0.57cm/s。小于安全允许振速标准，可见塌落振动对周围建筑影响较小。
4.3 飞石距离验算
根据一般爆破飞石距离按以下经验公式:
L=71q0.53 (4)
其中:L为无覆盖条件下，个别飞石的最大飞散距离，m；q为炸药单耗，本工程为1.2kg/m3。
由式(4)算得，L=78m，可见爆破飞石对周围建筑物构成较大威胁，必须采取可靠的安全防护措施。
5 安全防护措施
通过分析，本次爆破的危害源主要是飞石和烟尘，除了爆破产生的飞石外，塌落倒地后碎块的二次飞溅必须重点防护。根据以往的施工经验，对烟囱采取近体防护和远体防护两种措施。近体防护则是在靠近烟囱1m处搭设安全防护架，架子高4.2m，长度比爆破切口长2m。
具体防护措施为:
(1)爆破切口部位用1层竹笆片2层草帘包裹防护。
(2)在烟囱爆破部位往外1m的部位搭设防护架，防护架高于爆破切口上口1m，防护架采用毛竹搭设，防护架上满挂3层草帘。
(3)在烟囱倒塌方向两侧的窗户全用竹笆片进行防护。
(4)爆破时原停留在院内的车辆全部驶出院外安全区域。
(5)在距离烟囱5～60m范围内延倒塌中心线堆筑宽5m、高1.5m的土埂作缓冲带，爆破前缓冲带表面洒水湿润。
(6)利用院内废弃橡胶轮胎在倒塌方向正前方65m处垒起3排宽8m、高2m的挡墙，阻止烟囱帽向前翻滚冲击围墙。
6 爆破效果与体会
起爆2s后，可以看到烟囱慢慢倾倒，6s后倒塌至地面，没有产生后坐，倒塌长度约42m，爆破飞石基本控制在距离烟囱10m范围内。整个烟囱完全散落在预先铺设的缓冲带上，周围建筑物门窗玻璃完好，达到了预期效果。
通过本次成功爆破分析，可得出只要准确把握烟囱结构特点，精心设计切口形状、大小等爆破参数，有效采取安全防护措施，就能达到理想效果。
7 结语
综上所述，定向爆破作为一种新型的拆除技术，对建筑的拆除有着极大的便利，是目前拆除砖烟囱较为安全有效的技术手段。本次爆破环境比较复杂，爆破前根据现场的实际情况，制订了合理的爆破设计方案，并对爆破震动和飞石等进行了充分的考虑和验算，在施工时进行必要的安全防护，保证了本次爆破安全、顺利、圆满完成。实践证明，选择的爆破参数是合理的，设计方案是恰当的，爆破达到了预期效果，周围建筑安全无损。安全是万事之本，因此，我们需要重视爆破中的安全问题，以防各种事故的发生，各种爆破环保技术、环保措施也应一直在开发和应用着，以尽量减小环境污染。
参考文献
[1] 赵要才,宗琦.复杂环境下40m高砖烟囱定向爆破拆除[J].煤矿爆破.2013
[2] 王顺.复杂环境下的砖烟囱爆破拆除技术[J].西部探矿工程.2016
[3] 张洁升.复杂条件下50m高砖烟囱定向爆破拆除[J].工程技术:引文版.2016
论文作者:夏勇
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/24
标签：烟囱论文; 切口论文; 飞石论文; 措施论文; 防护论文; 距离论文; 工程论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;