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钢质结构烟囱定向爆破拆除实践

日期：2015-7-1 9:30:58　来源：转载　浏览数：
　

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某全钢质结构烟囱高约35 m，壁厚0． 5 cm，外径约1．74 m，烟囱外壁从底部至顶部焊有3 根对称40 mm × 40 mm 角钢，并有3 根Φ1 cm 钢丝绳对称固定，底部有一直径约2．14 m、高约70 cm 的装水铁套。烟囱南面约50 m 为甘蔗地，1500 m 处为村庄; 东、西、北3 个方向均为荒山及入厂小路，爆破环境非常好。见图1。

    1· 拆除方案的确定
    待拆除烟囱属于钢质结构高耸建筑，烟囱生锈严重，仅靠3 根钢丝绳拉住。根据烟囱结构与材质可使用以下几种方法进行拆除［1-4］:
    ( 1) 人工或机械拆除。人工拆除时需搭架进行切割，由于烟囱结构原因难以施工，且无相应拆除机械，因此不易用人工或机械拆除。
    ( 2) 定向爆破拆除。根据烟囱的高度、结构尺寸、平面位置及其分布、周围环境和业主对爆破施工的安全要求等，可先采用人工切割爆破切口，再用裸露药包爆破拆除切口内预留部分。
    公司工程技术人员对几种拆除方案进行分析，决定采用定向控制爆破技术拆除。
    2 ·爆破施工方案设计
    2． 1 倒塌方向确定
    根据现场环境情况及药包起爆方法，确定烟囱向东北方向倒塌。
    2． 2 切口位置
    根据烟囱结构，为了获得更好爆破效果和施工方便，取爆破切口底边距地面80 cm。
    2． 3 预处理及爆破切口处理
    爆破切口处理: 烟囱为全钢质结构，无内衬，内部不需预处理。但烟囱外壁有3 根角钢及3 根紧固钢丝绳，为保证烟囱按设计方向倒塌及确保施工安全，在爆破切口切割完成后再割断加固角钢; 装药完成后，将不在倒塌方向的钢丝绳割断，保证烟囱顺利倒塌。
    爆破切口预留部分处理［2］: 沿定向窗高度切割至爆破切口上边沿，保留4 个需爆破的1cm × 1cm部分( 预留部分切割约1 /3 壁厚) ，其余与主体相连处则切断。
    2． 4 倒塌中心线的标定
    采用切线法来确定倒塌中心线［4］，见图2。

    3· 爆破技术参数设计
    3． 1 炸高的确定
    为了获得更好的爆破效果，炸高取0． 8 m，对烟囱护壁进行切割爆破。
    3． 2 爆破参数的选择
    3． 2． 1 爆破切口H
    切口过低，爆破时夹制性大，爆破后碎块不易抛出，爆破切口过高，起爆后易发生后坐现象［3-5］，根据经验公式［6］，一般取
    H = ( 1 /6 ～ 1 /4) D ， ( 1)
    式中，D 为爆破烟囱外径，1． 74 m。
    计算得出H = 0． 29 ～ 0． 43 m，考虑到烟囱高度、壁厚等结构特点及实际爆破经验，为确保倒塌顺利，切口高实取1． 5 m。
    3． 2． 2 切口弧长L
    国内经常采用的爆破缺口弧长，一般为筒体圆周长的1 /2 ～ 2 /3，基本满足了高耸建筑物初始倾倒的失稳条件［1］，本次弧长实取4 m。
    3． 2． 3 定向窗和定位窗的大小确定
    定向窗长边以爆破缺口高度一半为半径，垂直两定向窗尖端连线划弧，与定向窗高相交［1］，定向窗高h’为0． 7 m，底边取1 m; 中间定位窗底边长取0． 6 m，高度与爆破切口高度一致。爆破切口示意见图3。

    定向窗和定位窗分别用氧割进行处理，定位窗按设计参数进行切割，必须严格控制烟囱倾倒角度为35°。
    3． 2． 4 爆破切割烟囱钢板的药量计算
    每个预留部分药量［2］:
    Q = 25S ， ( 2)
    式中，Q 为猛炸药的药量，g; S 为烟囱钢板的切断面积，取1 cm2。
    计算得出Q = 25 g，换算成乳化炸药则为40 g。由于爆破周边环境非常好，为确保预留支撑点完全屈服使烟囱顺利倒塌，每个预留支撑部分的裸露药包实取400 g，选用Φ35 mm 200 g 岩石乳化炸药，将裸露药包固定在每个预留支撑部位，共布置8个药包，每个药包安装2 发瞬发电雷管，所有电雷管全部串联起爆。
    4· 爆破安全核算
    4． 1 爆破地震波
    拆除爆破的地震成因主要有2 个方面: 一是炸药爆炸通过建筑物基础传给地面的震动; 二是建筑构件塌落冲击地面产生的震动。爆破烟囱距离附近居民房和各种保护设施很远，齐爆最大药量为3． 2kg。爆破振动速度参照经验公式［4］:

    式中，V 为质点振动速度，cm /s; Q 为单响药量，3． 2kg; Ｒ为保护物至药包中心的安全距离，1500 m; K，
    a 为与爆破点地形、地质条件有关的系数和衰减指数，K 取250，a 取1． 8。
    计算得出质点振动速度V = 0． 000 96 cm /s ＜( 2． 0 ～ 2． 5) cm /s。因此爆破振动与塌落振动对民房没有影响。
    4． 2 其他爆破危害
    由于本次爆破点距离建筑物较远，同时为了确保安全，本次爆破警戒范围为400 m，因此爆破飞石及空气冲击波不会对周围建筑物造成破坏，现场人员撤离至安全警戒范围外，爆破噪声也不会对人员造成危害。
    5· 爆破效果分析
    起爆后切口瞬间形成，烟囱停留约5 s 后开始倾斜，整个倒塌过程耗时约11 s。爆破后在现场检查看到烟囱底座被拔出，爆破未对周边的农作物造成损坏，在警戒范围之外未有明显震动，因采用裸露爆破，100 m 处的爆破噪声较大。爆破达到了预期效果。见图4。