劉 哲，楊志紅（廣東爆破工程有限公司，廣東 廣州 510000）

廣州南玻100m煙囪爆破拆除

劉 哲，楊志紅
（廣東爆破工程有限公司，廣東 廣州 510000）

介紹了廣州南玻廠兩座100m高煙囪爆破拆除的工程實例。結合待拆除煙囪的結構特點及周邊環(huán)境，針對高聳煙囪底部各種洞口及壁厚的現實條件，靈活選取爆破切口的位置和形狀，確定爆破技術參數，輔以毫秒延期起爆、簇聯(lián)接力復式網路及安全防護措施，取得了良好的爆破效果，可為同類工程提供參考。

煙囪；爆破拆除；切口位置；切口形狀；安全

1 引言

城市爆破拆除技術在我國的廣泛使用始于19世紀50年代，發(fā)展于改革開放以后?？刂票撇鸪且豁棊в懈叨任ｋU性的工作，尤其是高聳建筑物的拆除，稍有不慎，后果不堪設想。在我國，許多前輩和專家在控制爆破拆除高聳建筑物方面做了大量研究。謝先啟［1］、王希之［2］研究了百米以上煙囪爆破拆除技術；陶順伯［3］、齊憲秀［4］介紹了復雜環(huán)境下高聳煙囪拆除的注意事項；楊建華［5］從煙囪倒塌折斷力學方向進行了深入探討。本文結合南坡兩座100m高煙囪的爆破拆除的工程實踐、總結煙囪拆除在設計與施工過程的經驗，可為同類工程參考。

2 工程概況

2.1 爆區(qū)環(huán)境

廣州市黃埔區(qū)云埔工業(yè)區(qū)南崗片廣州南玻玻璃廠（以下簡稱“南玻廠”）內，兩座待拆煙囪位于康南路以西的廠區(qū)范圍內，為現澆鋼筋混凝土結構，建于2005年，煙囪混凝土標號設計為C30，鋼筋采用HPB235，HRB335鋼。1號煙囪東面距康南路約15m，距離東北面水南村村口交叉路口約58m，距東面紐倫堡小區(qū)住宅樓最近為110m，2號煙囪距康南路約30m。其它三面均為廠區(qū)空地，沒有需保護的重要建、構筑物。因此，爆破傾倒環(huán)境相對較好，重點需要保證和保護的是康南路以東的建（構）筑物。在爆破施工中，必須嚴格控制爆破飛石及倒塌方向，不允許任何爆破危害。

2.2 煙囪結構

煙囪底圓形外徑約8m，煙囪頂內直徑2.8m，煙囪總高為100m。煙囪基礎采用預應力靜壓施工管樁基礎，地面以上筒壁為鋼筋混凝土厚約1.1m，另有隔熱內襯厚約0.23m，豎向配筋為Φ22，為雙層鋼筋網片結構。外壁設有一座簡易爬梯作上下檢查使用，兩座煙囪占地總面積約616m2。煙囪結構尺寸見圖1所示。

圖1 煙囪結構示意圖

圖2 爆區(qū)環(huán)境衛(wèi)星圖

2.3結構特色

通過實地勘察與竣工圖紙比對，本待拆煙囪有兩個特點。（1）底部洞口較多，形狀與位置不規(guī)則。煙囪共布置3個洞口，西面為熔窯煙道口，底標高0.34m，頂標高3.76m，內徑3420mm，洞口布設加強鋼筋網；東面為出灰口，底標高0.34m，直墻圓頂拱行，直墻高960mm，頂拱內徑473mm，頂標高1.773m；南面為余熱鍋爐煙道口，為圓形，內徑1.1m，余熱鍋爐煙道口中心標高5.8m，底標高4.7m，頂標高6.9m。（2）壁厚大。國內同高度煙囪壁厚厚度均在30cm至70cm，很少有壁厚超出1.0m的實例，本項目煙囪壁厚達到1.1m，加上內襯厚度23cm，隔熱層厚度20cm。厚度達到1.53m。

3 爆破拆除方案的選擇

3.1 爆破難點分析

（1）底部洞口多，形狀與位置不規(guī)則，對倒塌方向的控制不利。

（2）煙囪壁厚大，爆破切口的有效高度縮小，影響爆破參數的選取；在國內已爆破拆除的煙囪工程實例中，沒有如此厚度的壁厚，無可供參考的工程實例。

（3）煙囪高，自重大，倒塌時傾覆力矩大，筒體著地觸地振動大。

3.2 拆除方案

考慮到周邊環(huán)境及煙囪結的底部洞口位置不規(guī)則及壁厚大的特點，本工程選擇用單切口定向爆破拆除方案。綜合對比不同開口位置的經濟效益和安全性的各項指標，選擇在地面以上+10.2m的位置設置爆破正梯形切口的爆破方案。

4 爆破設計

4.1 切口位置

根據本工程煙囪結構的特殊性，底部（標高0～8.0m范圍內）壁厚1.1m，豎向及環(huán)向鋼筋直徑均為22mm，孔網間距150mm×150mm，且由于煙道口及出灰口的布置，其周圍鋼筋加密，局部鋼筋間距僅20mm。第10節(jié)筒身（標高8.0～10.0m范圍內），因牛腿布置的原因，壁厚不均，逐漸變化，且該段環(huán)向鋼筋加密，間距僅75mm。在國內已爆破拆除的煙囪工程實例中，沒有如此厚度的壁厚，無可供參考的工程實例。工程中，若裝藥量小則導致筒壁混凝土不能順利脫籠，影響有效的切口高度，若裝藥量大，則增加了爆破防護的難度，爆破飛石難以控制。為了避免上述矛盾，本工程選取切口的位置與第9節(jié)筒身范圍段，即爆破切口底部選擇在標高10.2m的位置。該段筒壁外直徑7366mm，周長23.13m，筒壁厚度320mm，隔熱層厚度200mm，內襯厚度230mm。豎向及環(huán)向鋼筋直徑均為22mm，孔網間距150mm×150mm。

4.2 切口形狀

爆破切口的形狀直接影響煙囪倒塌的準確性，一般為長方形、梯形、倒梯形、兩翼形等。本設計考慮，為了保證切口的對稱和保留部分的穩(wěn)固，選擇定向較為準確、易于控制的梯形切口，如圖3、圖4所示。

圖3 爆破切口范圍示意圖

圖4 爆破切口展開示意圖

4.3 切口高度［6］

爆破切口高度，根據經驗公式：H= 3.0～5.0 δ= 3.0～5.0 ×0.32 =0.96～1.6 m

式中：δ為煙囪外壁厚，m；H為煙囪底部外徑，m。

為了確保爆破切口形成后，煙囪能夠順利倒塌，且有足夠的觸地沖量，以便使煙囪大部破碎解體，根據我司類似工程實踐經驗，并結合實際布孔需要，取開口高度H=2.1m，如圖4、圖5所示。

4.4 定向窗

為了確保煙囪按設計方向倒塌，在爆破切口兩側各開一個定向窗，即在保留部分與炸毀部分的分界線兩側，按要求設計的梯形兩下底端，用取芯鉆或水鉆開出三角形對稱定向窗口，三角形傾角取38.9°，底邊長取為2.6 m。（如圖3、圖4所示）。

4.5 切口弧長

爆破切口圓心角是爆破的重要參數，其值大小對煙囪爆破傾覆態(tài)勢、平穩(wěn)程度、扭折、后坐等至關重要?？紤]到本煙囪為高、重及其特殊結構，為保證其傾覆過程平穩(wěn)，防止后坐等，爆破切口弧長L，按以下經驗公式確定：

L= 210 /360 ～240 /360 πD

= 210 /360 ～240 /360 ×3.14×7.366

=13.49～15.42 m

本工程取切口對應圓心角a =230,則L=14.80m。梯形切口，斜段傾角取α=38.9，則梯形上底長度為9.6m。

4.6 爆破參數設計

爆破參數設計如下:

（1）孔深1= 0.65～0.7 δ=0.208～0.224m;本工程取孔深21cm。

（2）孔距a取0.30m。

（3）排距b=a=0.30 m，正方形布置。

（4）單耗：底部3排q取3.5kg/m3；上部4排q取2.5kg/m3。

（5）單孔藥量：

Q = qabδ

= 2.5～3.5×0.30×0.30×0.32

= 0.072～0.10 kg

均采用集中裝藥。根據布孔安排，孔排數為8排，總孔數約為176個孔，底部3排孔（66個）孔深取21cm，單孔裝藥取100g，上部5排孔（110個），孔深取20cm，單孔裝藥量取75g，單個煙囪總藥量約14.85kg。

4.7 起爆網路設計

為了保證爆破切口所有炮孔同時安全準爆，采用瞬發(fā)導爆管雷管起爆系統(tǒng)。采用簇連方式連接（俗稱“大把抓”），將炮孔引出的導爆管反向捆綁在雙發(fā)導爆管傳爆雷管上，以保證傳爆的可靠性和準確性?？變壤坠苡胢s5段，孔外傳爆雷管用ms1段，如圖5所示。

圖5 起爆網路示意圖

5 預處理與安全控制

5.1 預處理

預拆除工作在本次爆破中極為重要，其目的是解除倒塌障礙，增強定向倒塌可靠性，減少后期爆破的炸藥量和爆破器材消耗量。主要工作內容是：

（1）爆破前，在設計位置按要求開出定向窗，定向窗范圍內的鋼筋全部割斷。

（2）在倒塌方向軸心線中心的窗口開1個寬2.4m高2.1m的中間窗，定向窗與中間窗口開設采用風鎬或水鉆沿輪廓線鉆一排孔，然后采用爆破法爆破破碎，切斷全部鋼筋。

（3）預拆除爆破切口范圍內的內襯、隔熱層。將煙囪內部所有碎渣全部從煙道口清除出去。爆前清掃鉆孔部位內襯壁上的粉塵，避免可能產生的粉塵危害。

5.2 安全控制

支撐體強度驗算。由于爆破切口位置的提高，爆破時是否發(fā)生后坐是影響倒塌方向的關鍵，故支撐體強度驗算尤為重要。

高聳筒狀構筑物采用定向傾倒爆破拆除，筒體下部預留支撐體，由于高聳筒狀構筑物結構幾何尺寸不同，支撐體大小不同，在爆破切口形成瞬間，一般會產生支撐體局部受力下沉現象，這種現象作用范圍小、時間短，屬正?，F象。但是支撐體強度若不能抵抗筒體壓力時，有可能形成支撐體大面積的破壞，這樣就會造成筒體傾倒失控和方向偏離，危害環(huán)境安全，造成不良后果，因此在設計時必須驗算預留支撐體強度。

支撐體抵抗強度決定于其橫截面形狀，可近似地用下式表示：

式中：kR—支撐體截面抗壓強度，MPa; S—支撐體橫截面面積，m2;

h—支撐體高度，m;

u—支撐體橫截面周長，m；

a—混凝土抗壓強度，Pa；

b—鋼筋抗壓強度，Pa。

代入數據得：

=18.44

支撐體在構筑物重量作用下，保留支撐體橫截面積S= 3.14×7.366-14.8 ×0.32=2.665，承受的垂直壓應力σR=P/S=15×106/2.665=5.628Mp

因為σR＜kR，因此安全。

煙囪倒塌所產生的觸底振動安全驗算

高聳建筑物的倒塌，必須預防二次振動的危害。建筑倒塌沖擊地面引起振動大小與被爆體的質量、剛度、重心高度和觸地點土層條件等有關，中國科學院工程力學研究所根據大量的實測數據提出了硬質地面觸地的震動公式：

式中：Vt為爆破坍塌物觸地引起的地表振動速度，cm/s；

R為觀測點至沖擊地面中心的距離，m；

M為下落構件的質量，t；由計算可知，切口范圍以上部位筒壁及內襯總重約1500t。

g為重力加速度，m/s2；

Kt、β—衰減系數，Kt=3.37，β=1.66；

H為構件中心的高度，m；本項目取煙囪切口范圍以上部分的重心的總高度H=33.9m。

σ為地面介質的破壞強度，MPa；一般取10 MPa。

煙囪總質量：M約1500t；H=33.9m；g=10m/s2; R=110+23.9=133.9m。

代入上式計算，求解Vt=0.399cm/s。

由以上計算可知， Vc小于5cm/s，對待爆煙囪以東110m的建筑不會造成觸地振動危害。

6 爆破效果與體會

6.1 爆破效果

兩個煙囪同時起爆，同時傾倒。起爆約3s后煙囪開始有傾倒趨勢，7s時煙囪傾倒角度達到20度，倒塌速度逐漸加快，整個倒塌過程共用時約12s，煙囪按指定方向倒入減震溝內，徹底破碎，無飛石，落地后無側向飛石。周圍震感不強，未對居民區(qū)房屋造成損壞。整個爆破取得圓滿成功，爆破效果如圖6所示。

圖6 爆破效果

6.2 體會（1）靈活選擇爆破切口的位置，同時避開了煙囪底部多洞口及壁厚大的特點，是本次爆破成功的關鍵。（2）提高切口的位置，為拆除爆破節(jié)約了鉆孔及防護的工程量，減少了預處理內襯的工作量，提高了經濟效益。

［1］謝先啟, 劉昌邦, 賈永勝, 等. 100m鋼筋砼煙囪爆破拆除[J]. 工程爆破, 2009, 15(4):47-49.

［2］王希之, 謝興博, 譚雪剛, 等. 210m高煙囪爆破拆除技術[J]. 工程爆破, 2011, 17(2):53-55.

［3］陶順伯. 復雜環(huán)境下的煙囪爆破拆除[J]. 西部探礦工程, 1998, 10(3):38-39.

［4］齊憲秀, 張義平, 池恩安, 等. 復雜條件下4座煙囪拆除爆破[J]. 爆破, 2010, 27(3):64-66.

［5］楊建華, 馬玉巖, 盧文波, 等. 高煙囪爆破拆除傾倒折斷力學分析[J].巖土力學, 2011, 32(2):459-464.

［6］汪旭光, 于亞倫. 爆破拆除理論與工程實例[M]. 北京:人民交通出版社, 2008:124-138.

［7］GB 6722-2003爆破安全規(guī)程[S]. 北京:中國標準出版社, 2004.

Blasting Demolition of a 100m Chimney in Guangzhou South Glass Co., LTD

LIU Zhe, YANG Zhi-hong
（Guangdong Blasting Engineering Co. Ltd., Guangzhou 510000, Guangdong, China）

This essay illustrates the engineering example of blasting demolition of two 100m-high chimneys in Guangzhou South Glass Co., Ltd. With the consideration of the dismantled chimneys' structure and surroundings, as well as taking all of the holes at the bottom of chimneys and the walls' thickness into account, the position and shape of the blasting cutting was neatly selected and designed. After determining the technical parameters of blasting, assisting with millisecond delay blasting, cluster relay duplex network and. safety protection measures, favorable blasting demolition was achieved which can be the reference for similar engineering.

chimney；blasting demolition；cutting location；cutting shape；safety

TB41

B

1009-3842（2015）03-0056-05

2015-04-03

劉哲（1984-），女，廣東潮州人，工程師，主要從事工程爆破方面研究工作。E-mail: 492966874@qq.com