两座55 m高钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除

张 龙， 刘国军，2

(1.甘肃省化工研究院， 兰州 730020；2.甘肃兰金民用爆炸高新技术公司， 兰州 730020)

两座55 m高钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除

张 龙1， 刘国军1，2

(1.甘肃省化工研究院， 兰州 730020；2.甘肃兰金民用爆炸高新技术公司， 兰州 730020)

为了成功爆破拆除复杂环境下两座相距10 m的55 m高钢筋混凝土烟囱，采用精细化爆破技术，选取合理的爆破参数及爆破切口形状，精心组织施工。同时，为了防止两座烟囱同时触地引起较大的塌落触地振动，采取孔外延时、依次起爆的起爆网路，确保两座烟囱按预定设计方向顺序倾倒。通过设置减振带、采取消防车洒水、爆破切口近体防护及重点建筑物遮挡等有效的安全防护措施，确保烟囱塌落触地振动及爆破飞石等爆破有害效应控制在安全允许范围内。烟囱的爆破拆除达到了设计效果，可为类似工程提供参考。

复杂环境；钢筋混凝土；烟囱；定向爆破拆除

1 工程概况

待爆破的两座烟囱位于某厂区内部，两座烟囱之间仅距离10 m。烟囱北面10 m、东面20 m和西面50 m均是居民楼；南面为已拆的锅炉房系统空地和厂区马路，马路南侧为生产车间。周围环境较为复杂(见图1)。

图1 周围环境示意图Fig.1 Schematic diagram of surroundings

两座烟囱均为钢筋混凝土结构，高55 m，总质量约560 t，其中烟囱筒壁混凝土360 t，内衬190 t，隔热层填料10 t。±0.0m筒壁外径5.2 m，+50.0 m筒壁外径3.25 m，竖配筋为26Φ14，环筋为15Φ14。+0.0～+3.0m之间，内衬240 mm，隔热层150 mm，壁厚240 mm。南面+0.0～+3.0 m处是高3.0 m、宽3.98 m的烟道口。

2 爆破方案与设计

由于烟囱横截面积较小，高度大，其倾覆过程中的下坐、后坐及偏转，对其倾倒方向及塌落范围的准确性影响很大，因此，选择合理的爆破切口、定向窗、爆破参数及起爆网路对高耸建筑物爆破至关重要。

2.1 爆破方案确定

根据烟囱周围环境条件、结构特征和尺寸，需要保护的建筑物、设施以及工程安全要求等因素，经过对现场的实地勘察及相关安全技术等要求选择：两座烟囱一次向南面定向倒塌的爆破拆除方案，爆破切口布置在+0.5 m处，正南方向倾倒可以部分利用烟道作为定向窗。

2.2 爆破切口设计

(1)切口形状与位置。根据以往施工经验、烟囱的结构特点及周围环境等因素，采用正梯形切口(见图2)。为确保定向的准确性和施工的简单性，开口位置选择在+0.5 m处。

图2 爆破切口示意图Fig.2 Schematic diagram of the blasting notch

(2)切口圆心角。烟囱开口位置总周长为16.20 m，经过稳定性分析和计算〔1〕，开口宽9.72 m，以测量确定中心线对称展开，剩余部分为6.48 m，保留部分占总周长的40%。两侧预开设定向窗，定向窗宽0.6 m(见图3)。

图3 爆破切口示意图Fig.3 The diagram of blast notch

(3)切口高度。烟囱爆破切口高度的设计，应考虑其形成后烟囱在倾倒过程中切口上部筒体部分必须失稳。根据结构资料和配筋情况，经计算、工程类比和以往的工程经验，确定爆破切口高度为1.7 m。

(4)定向窗及烟囱内衬的处理。为了保证烟囱按预定的方向倾倒，必须预先开设定向窗。定向窗口内的内衬全部预清除，支撑部位的内衬处理超过切口开口边线30 cm，切口内的内衬在中心定向窗两侧各处理成两个独立的支撑，尺寸为30 cm×24 cm。

2.3 爆破参数设计

筒体壁厚δ=24 cm；最小抵抗线W=1/2δ=12 cm；孔深L=16 cm；孔距a=(1.5～3.0)W=25 cm；排距b=20 cm。单孔装药量按Q=qabδ进行计算，炸药单耗q取2 800 g/m3。经计算，Q=35 g；共10排炮孔，每排16个炮孔，共160个炮孔。

2.4 起爆网路设计

采用非电毫秒延时塑料导爆管雷管和电雷管混合起爆系统〔2〕，即采用孔内高段位雷管，孔外低段位雷管延时的起爆技术；采用“并-并”簇联复式网路连接,炮孔布置及起爆网路如图4所示。为了防止两座烟囱同时触地引起的触地振动对周围建筑物的影响，既能达到延时起爆降低触地振动的目的，又能防止第一个烟囱起爆破坏第二个烟囱起爆网路的目的，两座烟囱之间采用MS15段雷管(880 ms)。

图4 炮孔布置及起爆网路示意图Fig.4 Schematic diagram of blastholes design and initiation network

3 爆破安全防护措施

3.1 爆破振动安全防护措施

根据规定，爆破振动对周围建筑物破坏影响可采用下式计算〔3〕：

v= K′K(Q1/3/R)α

(1)

式中：v为被保护物所在地质点振动速度，cm/s；K为与介质性质爆破有关的系数，取32.1；K′为修正系数，取1.0；Q为延时爆破最大一段药量，取1.05 kg；R为爆破振动安全允许距离，取与居民楼的最小距离10 m 和20 m；α为衰减系数，取1.6。

经计算，距烟囱10 m和20 m的居民楼处的爆破振动速度分别为0.83 cm/s和0.27 cm/s，小于规定的居民楼允许振动速度2.5 cm/s〔3〕，爆破不会对周围建筑物产生影响。

3.2 触地振动安全防护措施

根据计算公式〔4〕：

(2)

式中：vt为塌落引起的地面振动速度，cm/s；M为下落构件的质量，取560 t；g为重力加速度，9.8 m/s2；H为构件重心的高度，取22 m；σ为地面介质的破坏强度，一般取10 MPa；R为观测点至冲击地面中心的距离，m；Kt，β为场地系数，Kt=3.39，β=-1.8。

经计算，距烟囱30 m和50 m(塌落中心到居民楼的距离)的居民楼处的触地振动分别为2.09 cm/s和0.83 cm/s。满足居民楼允许振动速度2.5 cm/s〔3〕。

为了进一步减小烟囱触地振动对周围建筑物的影响，沿烟囱倒塌方向间隔2.5 m铺设10 m×1.5 m×1.5 m的缓冲墙；两座烟囱之间采用延时起爆技术，降低烟囱同时触地部分的质量。

3.3 爆破飞石安全防护措施

本次爆破采用直接防护和间接防护相结合，柔性防护和刚性防护相结合的安全防护措施。第一爆破切口的防护，在烟囱爆破部位用两块竹笆夹草袋架设两层防护罩，外面加设一层钢丝网；最后将爆破部位全部用建筑防护网包裹，增加整体性，防护层和筒体之间要架空。第二搭设防护屏墙 ，在烟囱东面和北面围墙上部用钢管架搭设高6 m、宽25 m的防护屏障，屏障内部采用透气性良好的钢丝网和密目网，防止飞石对居民楼造成影响。第三缓冲垫层，为了防止烟囱倒塌触地溅起飞石，在烟囱倒塌范围内铺设宽10 m、厚1 m的素土垫层〔5-6〕。

4 爆破效果及其分析

起爆后，爆破切口瞬间形成，烟囱空中静止1～2 s后，开始缓慢向预定方向倾倒。烟囱上半部分全部呈扁平状，基本破碎。烟囱根部有5～6 m部分呈筒体状，基本完好，只有部分裂缝。经过爆后检查，由于防护措施得当，爆破飞石及爆破振动没有对周围建筑物产生影响。同时由于两座烟囱起爆延时时间选择得当，在烟囱倾倒过程中，烟囱倒塌明显为一前一后(见图5)。烟囱触地振动明显为两次较强振动，有效的降低了烟囱同时触地产生的振动，达到预期爆破效果。

图5 爆破效果Fig.5 Blasting effects

〔1〕 张英才，张海涛，董保立，等.复杂环境下150m砼烟囱两段单向控制爆破技术[J].工程爆破，2014,20(6)：16-20.

ZHANG Ying-cai，ZHANG Hai-tao，DONG Bao-li，et al. The unidirectional controlled blasting technology under complicated environment in two sections of a 150 m reinforced concrete chimney[J]. Engineering Blasting，2014,20(6)：16-20.

〔2〕 戴建毅，汪艮忠，周珉，等.复杂环境下复杂结构水塔爆破拆除[J].工程爆破，2015,21(4)：37-40.

DAI Jian-yi，WANG Gen-zhong，ZHOU Min，et al. Demolition blasting of a water tower with complex structure complicated surroundings[J]. Engineering Blasting，2015,21(4)：37-40.

〔3〕 国家安全生产监督管理局.爆破安全规程: GB 6722-2014[S]. 北京：中国标准出版社，2014.

State Administration of Work Safety. Safety Regulations for Blasting: GB 6722-2014[S]. Beijing: China Standards Press, 2014.

〔4〕 周家汉.爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[J].工程爆破,2009,15(1):1-4．

ZHOU Jia-han. Discussion on calculation formula of collapsing vibration velocity caused by blasting demolition[J]. Engineering Blasting, 2009,15(1):1-4.

〔5〕 刘贵清.爆破工程技术应用实例[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2012:70-76.

LIU Gui-qing. Application of blasting engineering[M]. Shenyang: Liaoning Science and Technology Press, 2012:70-76.

〔6〕 池恩安.爆破拆除工程案例分析[M].北京:冶金工业出版社,2015:81-87.

CHI En-an. Case analysis of blasting demolition engineering[M]. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2015: 81-87.

Directional demolition blasting of two 55 m high reinforced concrete chimneys

ZHANG Long1， LIU Guo-jun1,2

(1.Gansu Research Institute of Chemical Industry，Lanzhou 730020，China; 2.Gansu Lanjin Civil Blasting High-tech Company, Lanzhou 730020，China)

The distance was only 10 m between two 55 m high reinforced concrete chimneys. In order to successfully demolish them in complex environment, fine blasting technology was used, reasonable blasting parameters and blasting notch shape were selected. In order to prevent two chimneys touching the ground at the same time and causing a greater touchdown vibration, the holes outside the detonation of the initiation network were used. It ensured that the two chimneys dumped in accordance with intended design direction. By setting the damping zone, taking a fire truck to sprinkle water, using near-body protection of blasting notch, key buildings protection and other effective security measures, the chimney blasting vibration and blasting flying stones were controlled within safe limits. The blasting design effect was achieved and it could provide a reference for similar projects.

Complex environment；Reinforced concrete；Chimney；Directional demolition blasting

1006-7051(2016)06-0042-03

2016-03-14

甘肃省工程技术研究中心资助项目(1206GTGA013)

张 龙(1975-)，男，工程师，从事爆破拆除、岩土爆破研究工作。E-mail：781500654@qq.com

TD235.3

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.06.009