李运喜¹  曾春桥²  俞明来³  管国顺²

(1．浙汀省高能365体育有限公司，浙江杭州，310012；2．波永安365体育有限公司，浙江宁波，315700；3．宁波象山县公安局，浙江宁波，315700)

摘要：在爆破拆除环境复杂、被拆除物变形、倒塌方向受到限制的条件下，爆破切口的参数、形状及位置、合理的爆破参数、准爆的起爆网路、认真细致的爆破拆除组织施工和可靠安全的防护措施，对保证爆破拆除烟囱倒塌方向与设计方向一致及周边保护物得到保护不受破坏有着重要意义。

关键词：变形烟囱；定向倒塌；爆破切口；爆破参数；起爆网路；防护措施

l工程概况

根据《2012年宁波市砖瓦行业落后产能专项整治行动实施方案》  (甬淘汰办[2012]5号)和(2012年节能和淘汰产能工作目标责任书》要求，关停象山第三砖瓦厂，决定拆除象山县黄避岙乡第三砖瓦厂高约56m、红砖砂浆砌筑而成的烟囱。本着安全、高效的原则，象山县黄避岙乡人民政府决定对该烟囱进行定向爆破拆除。

1．1爆区环境

待拆烟囱位于象山县黄避岙乡第三砖瓦厂，周边环境复杂：烟囱西侧约12．0m为一栋三层居民楼房，烟囱烟道与北侧砖窑大棚相连；烟囱东北侧67．0m为低压电线；烟囱北侧105m为第三砖瓦厂办公用房；烟囱东南侧115．0m为厂房；烟囱西南侧90m为厂房；烟囱南侧5．0m为乡村路，12．0m为河道；烟囱西南侧30．0m为河道闸门。爆区环境平面如图1所示。

1．2结构特点

烟囱用红砖砂浆砌筑而成，呈圆形，烟囱的底部+0．5m处直径为4．78m，周长为15．0m，高56m；据现场测量，底部壁厚0．75m，无内衬，烟囱北侧距离底部2．0m处有一拱形的进烟口，东侧和西侧各有宽0．9m、高1．8m的出灰口。由于烟囱年久失修，上端10m左右出现变形，向西北侧偏弯约8°。

2总体爆破方案的设计

根据定向倒塌的原理，要求烟囱倒塌方向的水平距离不得小于其高度的1．2倍(即67．2m)，横向宽度不得小于爆破部位直径的2倍。因该烟囱周边环境复杂，为了确保爆破对周边建筑物影响最小，利用东侧出灰口作中间窗，两侧对称开三角形定向窗，确定该烟囱正东偏南10°方向倾倒。烟囱布孔及倾倒方向如图2所示。

2．1爆破切口设计

由于待爆烟囱周边环境复杂，上端10m左右出现变形，向西北侧偏弯约8°，进烟道在正北方向，正东和正西方向为出灰口，爆破前要切断烟道与烟囱的连接，保证烟囱的独立性，并对烟道口和西面方向的出灰口进行加固封堵，加固封堵后的强度与原来烟囱筒壁的强度基本一致，用测量仪器准确地把爆破中心线标在烟囱圆形筒壁上，再从中心线向两侧均匀对称布置爆破切口。爆破缺口选择在离地面+0．5m处开始布孔钻眼，钻孔时炮孔应指向截面的圆心，为了方便施工和增加安全系数，应减少高空作业。参考各类同类烟囱爆破拆除资料^[1-4]和以往类似工程经验，采用梯形爆破切口，切口形式为两边三角形切口与矩形切口的组合形式。切口总弧长为烟囱外圆周长的0．6倍，切口下底弧长为9．Om，支承块弧长为6．Om，保证烟囱留有足够的支撑长度，防止下坐，矩形部分切口高为1．8m。切口底标高为+0．5m e，两侧预切三角形定向窗弧长为1．4m，高为0．8m，三角形顶角为29．7°。要准确地测定三角形底角顶点的位置，定向窗口预先用人工拆除，两边三角形定向窗的剔凿面要尽量对称，其连线的中垂线是烟囱的倒塌方向，切口圆心角度为216°。当a=216°时对应的最小爆破切口高度为0．80m，实际取0．80m。

(1)爆破切口的设计参数。缺口高度：H≥(3．0～5．0)，δ=(3．0～5．0)×0．75=2．25～3．75m，取H=1．80m。

(2)缺口宽度。因烟囱为圆形，周长15．Om，即直径为4．78m，因此：

 缺口下底宽度：．S_下=0．62πd=0．62×3．14×4．78=9．3m，取L_下=9．Om。  

 缺口上底宽度：S_上=0．43πd=0．43×3．14×4．78=6．45m，取L_上=6．3m。

2．2爆破参数的设计

由于烟囱筒壁厚0．75m，孔网参数经计算选定如下：

(1)炮孔深度：l=O．65，δ=O．65×0．75=0．49m，取l=0．50m。

(2)炮孔间距：a=0．9×l=0．9×0．5=0．45m，取a=0．45m。

(3)炮孔排距：b=O．85×a=0．82×0．45=O．37m，取b=0．36m。

(4)炸药单耗q值的选取，由于烟囱待爆部位材质较好，根据以往类似工程爆破经验和参考有关资料，取单耗q=1．Okg／m³。

  单孔装药量计算：

    Q=q·a·b·δ=1．0×0．45×0.36 ×0．5=0．8kg=80g，取Q=80g

  对于底部二排孔，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：

Q₁=1．15Q=1．15×80=92g，取Q₁=lOOg

Q₂=1．3Q=1．3×100=104g，取Q₂=110g

堵塞长度控制在0．26～0．32m之间，堵塞材料采用有黏性的黄泥制成炮泥团堵塞并压实。烟囱共需布孔6排，炮孔呈梅花形布置，因定向窗爆前开好，，需钻孔75个，其中每孔 80g有53个，每孔 100g有12个，每孔110g有10个，所以爆破该烟囱共需炸药为6．54kg，毫秒导爆管雷管180发。

2．3爆破网路

为了确保每个药包可靠起爆，提高药包的准爆率，共分三段延时起爆。第一响中心线两侧第一和第二竖排共25个孔，每个孔内装入议发1段非电毫秒雷管，起爆总药量为2200．0g；第二响中心线两侧第三和第四竖排共24个孔，每个孔内装入双发3段非电毫秒雷管，起爆总药最为2120．0g；中心线两侧第五、第六和笫七排竖排共27个孔，每个孔内装入双发5段非电毫秒霄管，起爆总药量为2300．0g，孔外用瞬发塑料导爆管雷管捆扎，每12根导爆管为一束，最后朋四通导爆管从中间连接出来，用即发针起爆，即采用“簇-串”起爆网。

3爆破安全校核

3．1爆破地震波的验算

根据《爆破安全规程》(GB 6722—2003)中“一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物”安全 允许振速为2．0～3．0cm/s，本工程为确保安全取V=3．0cm/s，由公式，代入已知数R=12．0m(待爆烟囱12．0m内有一栋三层楼房)，K、a分别取150和1．8，经计算得Q_max=2．55kg，因该烟囱共布孔75个，总药量为6．54kg，且已分为三响，最大一响齐发药量为2．30kg，小于2．55kg，因而爆破烟囱的地震波不会影响三层楼房等周边建(构)筑物。

塌落振动地震波的验算：烟囱在塌落触地时，对地面的冲击较大，产生塌落振动。塌落振动根据中科院力学所的公式：

V₁=K_t[R／(mgH/σ)^1/3]^β

式中V_t——塌落引起的地面振动速度，cm／s；

    m——下落构件的质量，t；

    g——重力加速度，m／s²，取9．8；

   H——构件的高度，m；

    R——观测点至冲击地面中心的距离，m；

    σ——地面介质的破坏强度，MPa，一般取10；

  K_t，β——衰减系数，取K_t=3．37，β=-1．66。

经计算该烟囱的总质量m=354．4t(烟囱体积V=177．2m³，密度2．0t／m³)，烟囱高度H=56m，因烟囱塌落中心线西面约12．0m为三层楼房，则西面约12．0m为三层楼房塌落的振动速度其值为0．88cm／s，小于《爆破安全规程》(GB6722—2003)中“一般砖房，非抗震的大型砌块建筑物”安全允许振速为2．0～3．0cm／s，本工程为确保安全取V=3．0cm／s，150m外的建(构)筑物的塌落振动地震波速度均在允许范围内^[5]。

3．2爆破地震波、塌落振动地震波及爆破飞石的控制及防护措施

待拆除的烟囱的质量完好，为了减小爆破振动及倒塌时对地面的撞击冲击产生的振动强度，防止烟囱筒体砸扁产生的破碎物或地面的碎石被砸飞溅，在烟囱设计倒塌方向上从底部开始每间隔8．0m，用砂袋砌三道高1．5m、长5．5m、宽1．0m的缓冲带。同时对倾倒方向的空旷场地进行清理，并铺设一层大于烟囱直径1．5倍的细沙，以防烟囱着地的瞬问溅起个别飞石，造成不必要的损害。为了确保后侧建(构)筑物的安全，防止烟囱倒塌下坐，在烟囱根底部爆破切口对面支承块弧的地面上堆积长大于支承块弧的长度、宽2m、高2m的沙袋墙。

  预防爆破飞石安全防护措施有：

(1)在待爆切口部位(装药连线完毕)覆盖8层柔性遮阳网，覆盖范围超过切口尺寸0．5m以上，烟囱后侧覆盖3层柔性遮阳网，安伞网用细铁丝捆扎，每间隔0．5m，捆一道，捆扎时要有适当的松紧度

(2)距离烟囱西面约12．0m为一层楼房的玻璃窗口从上向下用双层草垫紧贴捆扎并用两层柔性遮阳网从上到下遮挡。

4爆破效果及分析

  起爆后，前2s时烟囱原地不动，挤压保留支承红砖砂浆砌体并慢慢往下坐，在第3s时向后下坐到地面，在第4s时烟囱距顶端15m左右断裂，然后快速倾倒触地，倒塌用时9s左右(见图3)。

爆破倒塌触地后经检查测量，烟囱倒塌方向与设计方向一致。没有明显的后坐，距离烟囱西面约12．Om为三层楼房内测得振速为2.2cm/s，爆破后产生的飞石也得到了非常有效的控制，对周围建(构)筑物进行检查，被保护物未受到爆破地震波及爆破飞石的破坏，爆破取得圆满成功。爆后分析：爆破切口设计参数的准确性和合理的倒塌方向，对保证烟囱定向爆破拆除方向的准确性及安全性具有重要的意义。同时，合理的爆破设计参数、准确的起爆网路、认真细致的爆破施工组织及新型安全可靠的保护措施是保证爆破拆除成功的基础。

参考文献

[1]Conny Sjoberg，et a1．拆除爆破高层建筑物倒塌过程研究[C]／／第四届国际岩石爆破破碎学术会议论文集．北京：冶金工业出版社，1995：455～460．

[2]冯叔瑜，吕毅，杨杰昌，等．城市控制爆破[M]．北京：中国铁道出版社，1987．

[3]李东山，邵晓宁，胡坤伦．爆破切口形状对细高建筑物倒塌效果的影响[J]．爆破，1998，15(3)： 66～68．

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[5]吕毅，唐涛，傅建秋．100m高烟囱定向爆破拆除[J]．爆破，2000，17(4)：36～38．

摘自《中国爆破新进展》