肖达威
江门市新安民爆物品有限公司 广东江门 529000
摘要：本文主要针对热电厂烟囱的爆破拆除展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对拆除方案的选择和爆破设计作了详细的阐述，并给出了一系列的安全防护措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：烟囱；爆破拆除；热电厂
引言
爆破拆除作为一种利用炸药爆炸而进行拆除的技术工作，其具有着相对的危险性。但是，若熟练掌握应用爆破技术，则会对建筑的拆除有着极大的便利。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，并采用有效的施工技术，以防止爆破工程事故的发生。基于此，本文就热电厂烟囱的爆破拆除进行了探讨，相信能为有关方面的需要带来一定帮助。
1 工程概况
1.1 周围环境
某烟囱位于厂区中心位置，四周环境较为复杂，需保留的建筑物较多。烟囱爆破拆除为一期工程，在对场地进行初期平整后，烟囱东侧50m处为电厂待拆除化学车间，东南侧15m处为待拆除的输煤栈桥大楼，北侧40m处为需保留的电厂发电区和引风机房，西侧10m处有众多待拆除小库房和待处理建筑废渣，220m处为居民区，南侧50m处为几座库房，245m处为厂区围墙。爆区周围环境如图1所示。
图1 爆区环境示意图
1.2 烟囱结构
该烟囱属于钢筋混凝土筒式结构，建造时采用滑模整体浇筑工艺。筒身整体高150m，0～50m筒身采用标号为250＃混凝土（强度等级C23），50～150m筒身采用200＃混凝土（强度等级C18），标高125m以上混凝土采用耐硫酸盐水泥配制。顶部外径6.3m、壁厚0.25m，底部外径14m、壁厚0.4m，25m处烟囱外径11.4m、壁厚0.34m。标高5m处为井字梁支撑的积灰平台，置于筒壁牛腿上，井字梁以下筒壁内侧附0.15m混凝土内衬，与筒壁浇筑为一体；标高5～25m及145m以上筒壁采用耐火砖内衬，其余采用普通红砖内衬。基础为圆形整板基础，直径22m、厚2m。
在距地面8～16m高程之间，烟囱东西两侧各有一宽3m的烟道，烟道以下是两个宽2m、高3m的检修口；正东方向有一直爬梯。烟囱地面以上部分混凝土总体积为2000m3，总重量约为5000t。
2 拆除方案选择
2.1 爆破难点分析
（1）烟囱高，自重大，倒塌时倾覆力矩较大，顶端着地塌落振动大。
（2）烟囱位于电厂中心处，且为拆除一期工程，周围环境复杂，待拆除的厂房和运营车间较多，可供倒塌的场地有限。
（3）因筒体切口多，且有一外部悬挂直爬梯，因此烟囱筒体对称中心很难确定。共有4个天然切口和3个预处理切口，分别是：2个东西两侧烟道口、2个东西两侧地面检修门、1个倾倒方向上导向窗、2个切口两侧定向窗。
2.2 拆除方案
考虑到烟囱自身切口基本对称（均为东西两向），且正北方向为运营发电区和引风机房，因此烟囱倒塌方向定为正南方向。再综合对比定向倒塌、单向折叠倒塌和双向折叠倒塌三种爆破方案，从安全性和可操作性两方面考虑，结合场地条件，决定拆除正南方向中间的库房，使烟囱倒塌在两座保留库房中间。
3 爆破设计
3.1 预处理
除了要清除倒塌方向上的建筑物和平整场地外，烟囱预处理还包括：
（1）导向窗。在烟囱倒塌方向的中心线上距地面0.7～4.5m处开凿宽1.5m的导向窗。由于烟囱底部切口较多，为了确保预拆除后烟囱的稳定性，导向窗规模不宜太大。
（2）试爆形成两侧三角定向窗，并利用风镐平整边缘。烟囱东西两侧有对称的两个检修门，为保证筒体倒塌方向准确无误，在检修门两侧各开设一个30°的小定向窗，长1.15m、高0.7m。
（3）切除导向窗、定向窗外露钢筋，扩大烟囱切口临空面。
（4）间隔割断切口背部预留支撑体内的竖筋，利用风镐将切口背部筒壁混凝土外壳剥离，将外露竖筋间隔割断，减小倒塌阻力，使倒塌过程更为顺利。
（5）清除灰斗积灰，利用挖掘机从烟囱两侧烟道切口将灰斗内积灰挖出，减轻烟囱重量，且防止爆破时灰尘太大。
（6）利用试爆打断筒体内井字梁支腿和横梁。
（7）氧炔焰割断筒身外直爬梯，防止对定向造成影响。
（8）利用铆钉对筒身切口进行加固，使两侧切口尽量对称。
3.2 爆破切口设计
（1）切口形状
切口形状决定着预留支撑体的形状，而预留支撑体形状直接影响着烟囱倒塌效果。由于烟囱底部有2个东、西对称的检修门，在一定程度上影响到采用三角形切口、梯形切口、倒梯形切口的爆破效果，因此采用更为适合的矩形切口，使爆破切口贯通两侧检修门，并在检修口两侧开设两个30°的小定向窗。切口平面展开如图2所示。
图2 爆破切口
（2）切口圆心角和长度
切口圆心角和切口长度直接决定着上部筒体的倾覆力矩大小，切口圆心角太大会导致上部筒体倾覆力矩远大于预留支撑体承载力，使烟囱发生后坐等；切口圆心角太小则无法保证烟囱体的顺利倒塌，更无法保障倒塌方向。根据相关公式计算和经验，决定采用切口圆心角α＝0.61×360°＝220°，则切口长度L＝0.61πD，D为切口处烟囱直径，取14.1m，计算得L＝27m。
（3）切口高度
切口高度应满足H≥（3.0～5.0）δ，δ为烟囱壁厚，切口处内衬与筒壁浇筑为一体，取0.55m。为确保烟囱顺利倒塌，切口高度取5倍烟囱壁厚，H＝2.75m。
3.3 爆破参数
（1）孔网参数
在导向窗两侧各布7排炮孔，每排30个，共计420个，采用矩形布孔。根据类似工程经验和试爆结果，拟定炮孔间距为0.3m，排距为0.4m，炮孔直径为40mm，炮孔深度取0.7倍的壁厚，由于筒壁由上到下厚度呈递增变化，设计第一排排炮孔深度l1＝30cm，第七排炮孔深度l2＝38cm，中间排炮孔深度介于二者之间。
（2）装药参数
单孔装药量采用体积公式计算：
Q＝qV＝qabδ （1）
式中：q为炸药单耗，根据试爆结果，取2.0kg/m3；a为炮孔间距，取0.3m；b为炮孔排距，取0.4m；δ为壁厚，取0.4m；考虑到烟囱年代久远，风化程度较高，且包括内衬和筒壁两层，加之试爆定向窗的经验，单孔药量定为Q＝100g，总药量为42kg。
（3）网路设计
爆破网路选用非电导爆雷管延时网路，采用乳化炸药和MS1、MS3、MS5段3ｍ脚线导爆管雷管，从倒塌方向中心向两侧对称布置MS1、MS3、MS5段导爆管雷管各140个。连接网路选用簇联接力复式网路，采用激发笔激发起爆网路。
4 安全防护措施
4.1 爆破振动防护
为防止一次起爆42kg乳化炸药引起过大振动，采用毫秒延时起爆网路，分三段起爆，每段起爆药量为14kg。
爆破振动按下式计算：
v＝K?K′（Q1/3/R）α （2）
式中：v为爆破振动速度，cm/s；Q为最大一段药量，取14kg；R为爆心与被保护物之间的距离，离最近的需保护建筑引风机房为40m；α为振动衰减指数，取1.8；K为与地形、地质条件等因素有关的系数，取150；K′是修正系数，取0.25。经计算得到v＝0.24cm/s＜2.0cm/s，符合《爆破安全规程》（GB6772—2003）的规定。
4.2 飞石防护
由于爆破切口正对方向均有待拆除建筑阻挡，仅使用机械在烟囱切口周围推起一道土墙，土墙高于切口最上排炮孔，切口背部利用草帘和皮带进行主动防护，可有效阻挡飞石。
4.3 塌落振动防护
由于爆区距居民区较近，且烟囱高、自重大，倒塌倾覆力矩大，塌落振动大，振动波可能会对周围民房造成损坏，充分考虑这些不利因素，选择有三道天然斜坡的南侧为烟囱倒塌方向，铺设虚土，并在倒塌方向70～180m之间挖设5条减振沟，减振沟净高均达到5m，将塌落振动危害降到最小。
5 爆破效果与体会
5.1 爆破效果
起爆约3s后烟囱开始有倾倒趋势，8s时烟囱倾倒角度达到约18°，倒塌速度逐渐加快，整个倒塌过程共用时约14s，烟囱按指定方向倒塌，破碎彻底；110m处在倒塌过程中发生微小断裂，造成顶端倒塌方向偏移约4°；爆堆呈扁平状，嵌入减振沟和松软泥土中；飞石很少，紧邻的输煤栈桥大楼没有飞石损伤痕迹；周围震感不强，未对居民区房屋造成损坏，也未影响电厂的正常运转。爆破效果见图3。
图3 爆破效果
5.2 体会
（1）预处理对保障烟囱安全、准确倒塌方向起着关键的作用，本工程预处理经验对高耸大体积构筑物爆破拆除有一定的指导意义。
（2）对于切口多的高烟囱的爆破拆除，一定要找准对称中心线，甚至利用加固、填塞或试爆来制造对称中心，保障烟囱倒塌方向准确无误。
（3）年代久远、结构老化的烟囱提前间隔割断其背部竖筋，可以保障烟囱更顺利的倒塌，避免出现空中折断、定向不准等问题。
6 结语
综上所述，爆破作为一种新型的拆除技术，若对其应用得当，则对建筑的拆除有着极大的便利。因此，我们需要重视对爆破技术的应用，并采取有效施工技术做好施工质量和安全的保障，以为进一步应用爆破技术提供帮助。
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（04）.
[2]袁发培、秦根杰、章克凌.复杂环境中78m砖结构烟囱定向爆破拆除[J].爆破.2011（01）.
论文作者:肖达威
论文发表刊物:《基层建设》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/10
标签：烟囱论文; 切口论文; 方向论文; 圆心角论文; 排炮论文; 对称论文; 药量论文; 《基层建设》2015年16期供稿论文;