85m高鋼筋混凝土煙囪爆破拆除摘要：介紹了用定向控制爆破拆除一85m高鋼筋混凝土煙囪的工程實(shí)例。根據(jù)工程實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了定向窗與爆破相結(jié)合開缺口，合理確定爆破參數(shù)，對爆破部位及地面布置安全防護(hù)。爆破及倒塌效果表明，煙囪倒塌方向符合設(shè)計(jì)，安全防護(hù)措施有效減小了爆破飛石及煙囪觸地振動(dòng)與飛濺等危害，可為類似工程提供參考。關(guān)健詞：煙囪拆除;定向爆破;缺口設(shè)計(jì);安全防護(hù)隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市控制爆破拆除應(yīng)用日益廣泛。因周邊環(huán)境往往復(fù)雜，對高聳構(gòu)筑物（如煙囪）的爆破拆除難度更大，要求更為嚴(yán)格。畢衛(wèi)國，付武，張建平［1-5］等成功實(shí)現(xiàn)了高鋼筋混凝土煙囪的定向爆破拆除，并提出了有效的安全防護(hù)措施。實(shí)際工程中，需掌握待拆除煙囪周邊環(huán)境，煙囪結(jié)構(gòu)等情況，結(jié)合實(shí)際條件合理設(shè)計(jì)與施工，以達(dá)到預(yù)期的工程效果及工程的安全性。1工程概況1.1爆區(qū)環(huán)境廣州市油制氣廠位于廣州市天河區(qū)吉岐路南側(cè)，應(yīng)廠區(qū)改建項(xiàng)目需要，需將廠區(qū)內(nèi)一85m高鋼筋混凝土煙囪拆除，考慮到工期與經(jīng)濟(jì)性因素，決定對煙囪進(jìn)行爆破拆除。煙囪北面廠房、設(shè)備基本已拆除完畢，現(xiàn)為空地；西面85m處有一鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)廠房，150m處為廣州三鑫服飾洗染有限公司廠房；南面120m處為一鋼結(jié)構(gòu)臨時(shí)廠房；東面30m為原生產(chǎn)廠房區(qū)（待拆除，無需保護(hù)）。煙囪北面及東面500m范圍內(nèi)無需保護(hù)建筑物，150m內(nèi)無地下管線，爆破環(huán)境較為良好。1.2煙囪結(jié)構(gòu)與參數(shù)煙囪為一錐形體，地面以上部分高約85m。煙囪基礎(chǔ)采用混凝土灌注樁基礎(chǔ)，地面以上筒壁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級設(shè)計(jì)為C25，鋼筋采用HPB235，HRB335鋼。以地面標(biāo)高為±0.0m，標(biāo)高±0.0m以上筒身共分8節(jié)，相鄰節(jié)之間設(shè)置牛腿，筒身結(jié)構(gòu)及參數(shù)見表1。煙囪底（±0.0m）圓形外徑為7.04m，內(nèi)徑4.32m；頂（+85.0m）外徑3.20m，內(nèi)徑2.84m。煙囪近地面節(jié)壁筒厚36cm隔熱層厚8cm，內(nèi)襯層厚約24cm，壁筒內(nèi)豎向配筋為①20，環(huán)向配筋①14,為雙層鋼筋網(wǎng)片結(jié)構(gòu)。地面以上煙囪總重量約為1453t。煙囪西面底部有一個(gè)出灰口，尺寸為0.7mx0.8m，煙囪南面和北面在+4.2m處各有一個(gè)煙道口（底標(biāo)高+3.3m），尺寸為1.6mx1.8m。2.2缺口設(shè)計(jì)2.2.1缺口設(shè)計(jì)原則缺口的設(shè)計(jì)直接決定了煙囪是否能成功倒塌與倒塌的方向，一般遵循以下原則：（1） 缺口要關(guān)于設(shè)計(jì)倒塌方向?qū)ΨQ，是煙囪能精確定向倒塌的前提。（2） 爆炸缺口形成后，保留部分要能夠支撐煙囪上部的總重量，若被自重壓垮，則傾倒方向無法控制。（3） 爆炸缺口形成的傾倒力矩必須大于支撐截面的極限抗彎力矩，保證煙囪能夠發(fā)生初始傾倒。（4） 爆炸缺口倒伏合攏時(shí)，煙囪重心要偏出基座支撐面，保證煙囪能夠繼續(xù)倒塌落地。2.2.2缺口位置與形狀根據(jù)本工程煙囪結(jié)構(gòu)情況及施工操作的方便，爆破切口底部選擇在與出灰口頂邊平齊的位置。該段筒壁外直徑7.04m，周長22.10m，壁厚36cm。為了保證缺口的對稱和保留部分的穩(wěn)固，選擇定向較為準(zhǔn)確、易于控制的梯形缺口。2.2.3缺口參數(shù)1）缺口弧長缺口圓心角對煙囪的定向倒塌產(chǎn)生重要影響?？紤]到本煙囪為高、重的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，缺口圓心角a取210°?240°。本工程取缺口圓心角a=230°,則可計(jì)算得缺口弧長L=14.13m(梯形缺口下底邊長)。梯形缺口斜段傾角取6=30°。缺口高度爆破缺口高度，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：H=(3?5)6 (1)式中6為煙囪外壁厚，m；D為煙囪底部外徑，m。經(jīng)計(jì)算得H=1.08?1.8m。根據(jù)類似工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)增加缺口高度可加大煙囪觸地沖量，從而加劇煙囪主體破碎解體。結(jié)合工程實(shí)際情況，設(shè)計(jì)取缺口高度H=2.5m，缺口底邊與出灰口頂平齊(+0.8m)，頂邊與煙道口底邊平齊(+3.3m)。定向窗和中間窗定向窗可將壁筒保留部分與爆破部分隔開，減小爆破對保留部分的影響，且有利于煙囪平緩、精確倒塌。故在爆破部分兩側(cè)各開一個(gè)定向窗，即在梯形兩下底端，開出三角形對稱定向窗口，三角形傾角取30°，底邊長取為1.0m。同時(shí)，在設(shè)計(jì)缺口中間部位開一個(gè)中間窗，中間窗與煙道口同寬即1.8m，與煙道口連通。定向窗與中間窗內(nèi)鋼筋要切斷。缺口設(shè)計(jì)如圖2?圖4所示。2.3爆破參數(shù)孔徑①為40mm；孔深1=(0.65?0.7)6，取0.24m；孔距a=0.25m，排距b=0.25m；炸藥單耗取q=4.5kg/m3；單孔裝藥量Q=qab6=101g，實(shí)取Q=100g，布孔邊界的孔可適當(dāng)增加裝藥量。采用矩形布孔方式，布置10排炮孔，共計(jì)320個(gè)炮孔，總裝藥量約為35kg。2.4起爆網(wǎng)路考慮到單孔裝藥量及總裝藥量均較小，設(shè)計(jì)所有炮孔同時(shí)起爆，更有利于爆破缺口瞬間成形。選擇導(dǎo)爆管雷管連接網(wǎng)路起爆，采用簇連方式連接，將多個(gè)炮孔孔內(nèi)雷管引出的導(dǎo)爆管反向捆綁在雙發(fā)連接雷管上，以提高傳爆的可靠性，如圖5所示?？變?nèi)雷管用MS5段，孔外連接雷管用MS1段。3安全校核3.1支撐體強(qiáng)度校核支撐體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)工程資料結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度=28.4Mpa。爆破后缺口完全形成，支撐體所受壓應(yīng)力：(2)式中，M為缺口以上煙囪重量，約為1.4x106kg；g為重力加速度，取9.8N/kg；S為保留支撐體截面面積，為2.728m2。由上式計(jì)算得=5.03Mpa，遠(yuǎn)小于，故保留部分足夠支撐上部壓力，不會(huì)發(fā)生后坐。3.2爆破振動(dòng)安全從圖2可見，距待爆煙囪最近的需保護(hù)建筑物的是西面與南面廠房，其因爆破引起最大振動(dòng)速度：(3)式中，v為距爆源R處的建筑物的最大振速，cm/s；為修正系數(shù)，取0.25；R為觀測點(diǎn)與爆源距離，m,本工程取距煙囪85m臨時(shí)廠房為控制點(diǎn)；Q為炸藥量，齊發(fā)爆破為總炸藥量，微差爆破為最大單響藥量，本次設(shè)計(jì)所有炮孔同時(shí)起爆，Q取35kg；K、a為場地系數(shù)，可使K取50，a取1.3。計(jì)算得=0.29cm/s，滿足爆破安全規(guī)程要求。4安全防護(hù)4.1爆破飛石防護(hù)為避免爆破產(chǎn)生個(gè)別飛石引起的不確定性風(fēng)險(xiǎn)，需對對缺口方向飛石嚴(yán)密防護(hù)。針對鋼筋混凝土煙囪爆破拆除單耗較大的特點(diǎn)(q=4.5kg/m3)，對裝藥部位部位采用8層密目安全網(wǎng)和2層土工布及單層竹芭剛?cè)峤Y(jié)合方式進(jìn)行懸掛式覆蓋，對煙囪原有的煙道口和預(yù)拆除的定向窗也需進(jìn)行覆蓋，可適當(dāng)減小覆蓋層數(shù)。覆蓋防護(hù)如圖6所示。5爆破效果與結(jié)論起爆后2s煙囪開始緩慢傾倒，在約20°后傾倒速度明顯加快，整個(gè)倒塌過程歷時(shí)8s，無后坐現(xiàn)象。煙囪倒塌軸線與設(shè)計(jì)倒塌中心線基本重合。爆破引起振動(dòng)非常小，無爆破飛石危害，煙囪觸地振動(dòng)較小，落地碎塊飛濺現(xiàn)象得以有效控制。本次煙囪的爆破拆除有效、安全。梯形缺口的設(shè)計(jì)使得煙囪倒塌過程較平緩，倒塌方向準(zhǔn)確。本次爆破參數(shù)選取合理，對爆破部分筒壁有效破碎，最終形成設(shè)計(jì)缺口輪廓。采用剛、柔材料相結(jié)合方式對爆破部位和開口進(jìn)行懸掛式覆蓋，可有效減少爆破飛石現(xiàn)象。本次地面緩沖防護(hù)布置有效減小了煙囪觸地振動(dòng)，落地碎塊飛濺現(xiàn)象得以有效控制。參考文獻(xiàn)：畢衛(wèi)國，王超，李媛媛，李文濤,孫明旭.100m高鋼筋混凝土煙囪定向爆破拆除[J].工程爆破,2013,(05):35-37+57.付武,王永強(qiáng)，蔣金玉,郭福德.120m高鋼筋混凝土煙囪爆破拆除[J].工程爆破,2006,(04):35-37.張建平，王俊生,胡俊濤.150m鋼筋