孙叶山
广东宏大爆破股份有限公司 广东广州 510000
摘要：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，通过结合具体的工程实例，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，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：复杂环境；砖烟囱；定向爆破拆除
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，其具有着相对的危险性。但是，若熟练掌握应用定向爆破技术，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。
1 烟囱结构
待拆烟囱为红砖砂浆砌筑，呈圆形，高45m，筒体底部周长（距离地面＋4m 处）12.7m，即外径4.05m、内径2.45m、壁厚0.8m（外层0.49m 厚红砖、内层0.24m厚红砖内衬，内外层之间有0.07m空隙）。筒体底部东面有一宽2.0m、高3.0m的进烟口，南面有一宽0.8m、高1.2m 的出灰口；顶部有长约3m的避雷针和向东北面凸出的钢筋围栏；烟囱中部东北面有凸出的钢筋围栏（约0.8×1.0m）和爬梯。烟囱筒体完整，整体材质较好。
2工程环境
烟囱位于厂区内，周边环境十分复杂。东面10m处为厂区内临时垃圾堆放场，42m 处为仓库（钢结构），仓库外墙高5m处有厂区内热力管线紧贴墙壁敷设，仓库与临时垃圾场之间为水泥空地，空地上方5m 处有一条废弃的热力管线；东南面10m处为厂房（钢筋混凝土框架结构）；南面和西南面7m处有一组架高约5m 的10kv高压线，8m处为该公司围墙并紧邻其他公司厂房（钢架结构）；西北面15m处为工具房，19m 为围墙和一组110kv的高压线及公共热力管线，20m 处为市政道路；北面和东北面5m 处为锅炉，10m处为厂房和架高约4m的厂区内热力管线及厂区通道；烟囱倾倒方向16m处南、北两面为厂房，两者之间宽度仅为7m。
3 爆破方案的选择
3.1 工程特点和难点
（1）烟囱倒塌场地的长度为42m、宽度为7m，唯一倾倒方向上的倒塌长度和倒塌扩散范围均受到限制，不满足高耸建（构）筑物定向倒塌的一般场地要求。对烟囱的倾倒方向和倒塌扩散范围控制精度要求高。
（2）烟囱结构复杂。烟囱壁厚仅为0.8m，且分两层；烟囱底部有进烟道和出灰口。
（3）施工过程不能影响厂区的正常生产，烟囱爆破产生的有害效应不能影响周围的建（构）筑物及公共设施。
3.2 爆破方案的确定
经对比分析，并咨询多位国内行业知名专家，决定采用高切口定向拆除爆破方法，即在烟囱筒底＋4m以上的位置炸开爆破切口，实施定向倒塌爆破拆除。最终确定烟囱倾倒方向为东偏北10°，烟囱横向倒塌宽度为7m，需调整倾倒方向16m处的北面厂房预留倒塌宽度为2.45m，南面厂房预留倒塌宽度仅为0.5m（烟囱外径4.05m），保证倒塌长度为42m。
4 爆破技术设计
4.1 爆破切口的确定及布置
4.1.1 切口高度Ｈ〔1〕
Ｈ ≥（3～5）δ，δ为筒体壁厚，实际取Ｈ ＝1.75m。
4.1.2 切口宽度L
切口宽度L为：（1／2）πｄ≤L≤（2／3）πｄ。切口下底宽度L下＝0.66πｄ，实取L下＝8.0m（含定向窗）；切口上底宽度L上＝0.5πｄ，实际取L上＝6.2m。切口圆心角θ＝225°（周长的0.62倍）。
4.2 爆破参数的确定
烟囱外层壁厚δ＝0.49m；最小抵抗线Ｗ ＝δ／2＝0.245m，炮孔深度L＝0.66δ，实际取L＝0.34m；炮孔间距ａ＝（1.2～2.0）Ｗ，实际取ａ＝0.35m；炮孔排距ｂ＝（0.8～1.0）ａ，实际取ｂ＝0.35m；炸药单耗取ｑ＝ 1.2kg／m3。
4.3 爆破器材消耗
单孔药量Ｑ＝ｑａｂδ＝0.072kg，实际取Ｑ＝80ｇ；对于底部两排孔，由于受到夹制作用，其单孔装药量按正常药量的1.15～1.3倍计算；靠近底部一排，Ｑ1＝1.15Ｑ＝92ｇ，取Ｑ1＝100ｇ；靠近底部二排，Ｑ2＝1.3Ｑ ＝104ｇ，取Ｑ2 ＝110ｇ。填塞长度控制在0.24m左右。该烟囱共需布六排孔，呈梅花形布置，减去导向窗所占的面积，需钻孔91个，共需炸药为7.98kg。
4.4 爆破网路
该烟囱起爆网路采用导爆管雷管孔内延时起爆网路，采用由切口中间向切口两端水平对称的起爆顺序，孔外采用“大把抓”的方式捆扎（图1）。
图1 起爆网路示意图
5 爆前预处理
（1）拆除烟囱顶部的避雷针和烟囱顶部、中部的钢筋围栏。
（2）定向窗、导向窗的布置与开设。选择在爆破切口两端开凿小角度定向窗，为0.42×0.9m 的三角形（高0.42m、底长0.9m）。在倒塌方向轴线中心的部位开一个宽1.05m、高1.2m 的矩形导向窗。用风镐和凿子开设定向窗和导向窗，保证两边的定向窗对称精确，并用砂轮将定向窗的夹角两条边打磨平整。
（3）拆除爆破切口范围内的烟囱内衬。
（4）拆除倾倒场地上方的废弃热力管线。清理倾倒方向及倒塌范围内的地面，使其平整，无杂物、石渣等。
6 安全措施
6.1 安全技术措施
通过提高爆破切口高度，开凿中间导向窗和定向窗，采用微差起爆网路，选择合理的孔网参数、单耗及单孔装药量等技术措施有效控制爆炸飞散物、冲击波、爆破振动、塌落振动等爆破有害效应。
6.2 安全防护措施
6.2.1 爆破切口临空包裹防护
在切口上下50cm 处，每隔80cm 钻凿一孔，钻孔位置长度超出切口两边（含定向窗）各50cm。待装药、填塞、连线完毕后，先用三层建筑用安全防护网将烟囱切口位置一圈缠绕牢固（高于爆破切口50cm）。然后在钻凿的孔内插入钢筋并固定，钢筋挑出烟囱壁50～60cm。再用铁丝沿钢筋上下缠绕，使之形成网状，并用铁丝将脚手片紧密的固定在网状的铁丝上，直至覆盖爆破切口范围，脚手片临空50～60cm。最后在脚手片外再缠绕4～6层的建筑用安全防护网，可防止爆破时产生的个别飞散物和爆炸冲击波对水平高度的高压线和其他周边设施及厂房造成危害（图2）。
图2 爆破切口防护图
6.2.2 降振、防冲击措施
先将烟囱倾倒方向和倒塌范围内的水泥地面清理干净，然后在地面上铺上一层沙土，再在沙土层上每隔1m用装有沙土的编织袋均匀密实的铺垫高1.0m～1.5m 的减振堤，并在砂土袋上铺一层麻布袋，以阻挡烟囱倒塌触地一瞬间溅起个别飞散物和削弱塌落振动。在烟囱倾倒方向正前方42m 的位置，用沙袋敷设防冲击墙，防冲击墙呈“L”形，长5m、宽3m、高1.5m，能有效防止烟囱倾倒时产生的飞散物和冲击波对周边建（构）筑物的影响（图3）。
图3 降振、防冲击措施
爆破振动监测点所测得的最大振速为烟囱重心触地瞬间的塌落振动，振速为2.2cm／ｓ，在《爆破安全规程》规定的钢筋混凝土结构房屋安全允许振速3.0～5.0cm／ｓ的范围内，爆破振动和塌落振动未对周边厂房造成影响，采取的减振防护措施效果明显（图4）。
图4 倒塌过程振动监测点波形图
6.2.3 隔挡防护
在烟囱倾倒方向前方的厂房墙外1m处搭设长20m、高5m的脚手片防护排架，防止烟囱倒塌触地一瞬间溅起个别飞散物对厂房、仓库等建（构）筑物造成损坏。
6.2.4 其他安全措施
（1）爆破前5分钟暂停厂区内热力管线的供热、供气；
（2）加强安全警戒，确保人员疏散；
（3）采用爆破振动监测仪对爆破振动和塌落振动进行监测，测振点位置布置在烟囱倾倒方向16m处南面的厂房内，距离倾倒中心线10m的位置。
7 爆破效果及分析
7.1 爆破效果
2014年3月6日11时30分准时起爆，整个爆破倾倒历时10ｓ。起爆后瞬间产生爆破切口，烟囱整体先向预定位置略微倾斜，缓慢倾斜约4ｓ，从第5ｓ开始加速倾倒，8ｓ后高速倾倒，10ｓ后完成整个倾倒过程。烟囱按预定方向，倒塌在预定范围之内，未产生后坐，倾倒过程烟囱未发生折断，周边建（构）筑物都完好无损。烟囱完全解体，整体效果较好，爆破取得圆满成功。
7.2 总结与分析
（1）虽然烟囱周边环境十分复杂，不满足高耸建（构）筑物定向倒塌的一般场地要求，但通过提高爆破切口位置、选择小角度定向窗等精细技术措施和有效的复合防护措施解决了爆破拆除烟囱的难题。可为以后类似环境爆破拆除提供参考。
（2）精确的测量和放样是烟囱拆除成功与否的关键，必须保证准确。
8 结语
综上所述，定向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，我们需要重视对定向爆破技术的应用，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:孙叶山
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/21
标签：烟囱论文; 切口论文; 宽度论文; 厂房论文; 厂区论文; 钢筋论文; 方向论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;