鄒宗山， 楊 軍， 李福強， 佐建君， 楊忠豪

(1. 北京理工大學 機電學院爆炸科學與技術國家重點實驗室， 北京 100081； 2.北京理工北陽爆破工程技術有限責任公司， 北京 100081)

45 m鋼筋混凝土煙囪同向折疊爆破拆除

鄒宗山1，2， 楊 軍1，2， 李福強1， 佐建君2， 楊忠豪1

(1. 北京理工大學 機電學院爆炸科學與技術國家重點實驗室， 北京 100081； 2.北京理工北陽爆破工程技術有限責任公司， 北京 100081)

為了安全實施45 m鋼筋混凝土煙囪在距33 m處高壓線和倒塌空間受限環(huán)境中的爆破拆除，采取雙切口同向折疊爆破拆除技術，最終確定上、下切口延時時間5 s，超長的延時時間保證了煙囪上段筒體傾倒加速后下段筒體才開始傾倒，避免煙囪上段筒體倒塌發(fā)生前傾現(xiàn)象，縮短了煙囪的倒塌長度，使其在32 m以內，確保了高壓線的安全。該工程對于煙囪雙切口同向折疊及延時時間的選擇具有一定的借鑒意義。

鋼筋混凝土；煙囪；折疊爆破；爆破參數(shù)；延時時間

1 工程概況

本工程位于神華黃驊港務有限責任公司生活區(qū)內，煙囪高45 m，系鋼筋混凝土結構，混凝土標號為C30，煙囪底部外直徑4.62 m，壁厚36 cm；頂部外直徑2.22 m，壁厚0.16 cm。煙囪筒身內由耐火磚砌筑，水泥珍珠巖板隔熱層構成的內襯，坐落在每一道環(huán)行牛腿上。在煙囪筒身上設有測溫孔、監(jiān)測孔、爬梯及信號平臺等裝置，煙囪底部東側有高3.2 m、寬2.3 m的煙道口，+13.5 m處有信號平臺。

待拆除的煙囪周邊壞境復雜，東側5.4 m處是鍋爐房，70 m處是變壓站；西側12.7 m處是洗衣廠房；南側15 m處是辦公樓，35 m處是圍墻及彩鋼房車庫，150 m處是高層居民樓；北側33 m處是供某港全港生產(chǎn)用電的高壓線，高壓線離地距離約14 m，38 m處是加壓泵站水池，周圍環(huán)境如圖1所示。

2 爆破方案選擇

根據(jù)煙囪周圍環(huán)境情況，為了避開洗衣房、停車場、居民樓及地下管道等保護對象，煙囪只能朝向西側高壓線方向倒塌，采取雙切口同向折疊爆破方案，縮短煙囪的倒塌長度；為了減少高空作業(yè)的難度和施工成本，上切口設在煙囪的+13.8 m處，朝北偏西6°方向倒塌，利用煙囪的信號平臺作為施工平臺；下切口設在煙囪的+0.3 m處，朝正北方向倒塌，利用煙囪底部東側的煙道口作為定向窗。上、下切口延時時間5 s。

圖1 周圍環(huán)境示意圖Fig.1 Schematic diagram of surroundings

3 工程難點

(1)國內實施雙切口同向折疊爆破拆除煙囪的案例不多〔1〕，可提供參考的文獻很少。

(2)嚴格控制煙囪倒塌距離，確保高壓線的安全，煙囪上部筒體的長度31.2 m，必須確保煙囪上段筒體倒塌過程中不得發(fā)生前傾現(xiàn)象。

(3)確定合理的延時時間，避免煙囪上、下段筒體倒塌時發(fā)生前傾、偏轉或反向倒塌等現(xiàn)象〔2〕。

4 爆破參數(shù)設計

4.1 預處理

人工切割煙囪頂部的避雷針等；開鑿定向窗，剔除定向窗內的鋼筋；割斷下切口保留筒體的外側鋼筋；爆破前預拆除切口范圍內的爬梯及煙囪的內襯結構。

4.2 爆破切口設計

4.2.1 煙囪上爆破切口

4.2.2 煙囪下爆破切口

煙囪下切口設在煙囪的+0.3 m處，傾倒方向為正北。此處的煙囪直徑D=4.6 m，壁厚36 cm。取爆破切口圓心角α=240°，爆破切口長度s=9.6 m，爆破切口高度h=3 m。

東側的定向窗利用煙囪原有煙道加工而成，由于煙道門柱的鋼筋是加密布置的，需割斷南側的煙道門柱底部50 cm范圍內的鋼筋，西側的三角形定向窗高3 m、寬2.3 m。

4.3 爆破參數(shù)的確定

爆破參數(shù)主要有：孔徑、孔深、孔距、排距、單孔裝藥量、裝藥結構等。

(1)孔徑與孔深〔4〕?？讖街饕c鉆孔設備選取有關，通常拆除爆破使用手持鑿巖機鉆孔，孔徑D=40 mm；炮孔布置在爆破切口范圍內，采用三角形布孔，鉆孔的方向指向煙囪水平斷面圓周的圓心。根據(jù)施工經(jīng)驗，炮孔深度通常取l=(0.67～0.7)δ，其中δ為煙囪壁厚。

(2)孔距與排距?？拙郺主要與最小抵抗線有關，通常取a=(1.2～2)W。排距b=0.87a，依據(jù)爆破切口的尺寸和孔網(wǎng)參數(shù)，確定炮孔數(shù)量。

(3)單孔裝藥量?？砂大w積公式計算單孔裝藥量Q單=qabδ，爆破參數(shù)如表1所示。

表1 爆破參數(shù)

5 煙囪上、下切口延時時間的確定

煙囪上、下切口延時時間選擇的原則是，避免煙囪上、下段筒體倒塌時發(fā)生前傾、偏轉或反向倒塌等現(xiàn)象；由于煙囪倒塌場地受限，上、下切口延時時間的選擇還必須使得煙囪的倒塌長度控制在要求的范圍內。

通過煙囪倒塌過程的力學分析、數(shù)值模擬和以往類似工程實踐經(jīng)驗表明〔5-6〕：

雙切口同向爆破拆除，選擇較大的延時時間時，能有效地縮短煙囪的倒塌長度，但由于支座反力的作用，煙囪上、下筒體會發(fā)生偏轉甚至反向倒塌現(xiàn)象，不利于控制煙囪的倒塌方向。

選擇較小的延時時間，煙囪上段筒體隨著下段筒體一起倒塌，煙囪倒塌趨勢不易發(fā)生偏轉或反向倒塌的現(xiàn)象，但不能較大的縮短煙囪的倒塌長度。

通過理論計算及工程經(jīng)驗類比，本次拆除爆破最終確定上、下切口延時時間5 s，確保煙囪筒體不會發(fā)生偏轉或反向倒塌的現(xiàn)象的同時，縮短煙囪倒塌長度，滿足倒塌場地的要求。

6 安全防護措施

6.1 爆破振動安全防護措施

在煙囪倒塌方向上鋪設緩沖土堤，從煙囪根部10 m開始，每隔3 m鋪設一道高2 m、寬2 m、長5～8 m的土堤，在煙囪上段塌落的地方鋪設高3.5 m、寬4 m、長8 m的土堤，加強防護，緩沖煙囪上段前沖及塌落振動。為防止煙囪倒地，濺起土堤里的泥塊和小石塊，在土堤的兩側堆砌沙包。

6.2 飛散物安全防護措施

采取覆蓋防護措施，在爆破切口使用棉被和鋼絲網(wǎng)進行覆蓋，第一層棉被，第二層鋼絲網(wǎng)，第三層棉被，第四層鋼絲網(wǎng)。建筑物的窗戶玻璃使用棉被進行近體防護。

7 起爆網(wǎng)路及爆破效果

采用塑料導爆管起爆網(wǎng)路，孔內延時，每個炮孔里裝兩發(fā)雷管，使用“簇聯(lián)”方式連接起爆網(wǎng)路，再分別利用四通引入兩獨立的分片干線回路。

煙囪倒塌過程如圖2所示。

圖2 煙囪倒塌過程瞬間Fig.2 The collapse process of the chimney transient

先起爆上切口，間隔時間5 s后起爆下切口，超長的延時起爆時間使得煙囪上段筒體傾倒加速后下段筒體才開始傾斜，下段筒體部分折疊在上段筒體上控制了煙囪倒塌距離在32 m以內。整個倒塌歷程10 s，8 s時煙囪上段筒體處于水平狀態(tài)，煙囪下段筒體開始傾斜。

〔1〕鄭炳旭. 中國爆破新技術Ⅲ[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社,2012:659-681.

ZHENG Bing-xu. New blasting technology in China Ⅲ[M]. Beijing:Metallurgical Industry Press, 2012:659-681.

〔2〕 王晨, 高文樂, 方昌華，等. 100 m高鋼筋混凝土煙囪的雙向折疊爆破拆除[J]. 工程爆破, 2010,16(3): 68-71.

WANG Chen, GAO Wen-le, FANG Chang-hua, et al.Bidirectional folding blasting demolition of a 100 m-high reinforced concrete chimney[J].Engineering Blasting,2010,16(3):68-71.

〔3〕 劉殿書. 中國爆破新技術Ⅱ[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社,2008:485-486.

LIU Dian-shu. New blasting technology in China Ⅱ[M]. Beijing:Metallurgical Industry Press,2008:485-486.

〔4〕 張英才，張海濤，董保立，等.復雜環(huán)境下150 m砼煙囪兩段單向控制爆破技術[J].工程爆破，2014，20(6):16-20.

ZHANG Ying-cai，ZHANG Hai-tao，DONG Bao-li，et al.The unidirectional controlled blasting technology under complicated environment in two sections of a 150 m reinforced concrete chimney[J].Engineering Blasting，2014，20(6):16-20.

〔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.

YANG Jian-hua, MA Yu-yan,LU Wen-bo， et al. Analysis of fracture mechanics for falling tall chimneys during demolition blasting[J]. Rock and Soil Mechanics, 2011, 32(2): 459-464.

〔6〕 趙根,張文煊,李永池.鋼筋混凝土煙囪定向爆破參數(shù)與效果的DDA模擬[J].工程爆破,2006,12(3):19-21.

ZHAO Gen, ZHANG Wen-xuan, LI Yong-chi. DDA numerical simulation of directional blasting parameters and effect in demolition of reinforced concrete chimney[J]. Engineering Blasting,2006,12(3): 19-21.

Demolition of 45 m reinforced concrete chimney with co-rotating folded blasting

ZOU Zong-shan1，2， YANG Jun1，2， LI Fu-qiang1， ZUO Jian-jun2， YANG Zhong-hao1

(1.State Key Laboratory of Explosion Science and Technology, School of Mechatronical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081,China;2. Beijing BIT Blasting Engineering & Technology Co., Ltd.,Beijing 100081,China)

The distance was only 33 m between the 45 m high reinforced concrete chimney and the high voltage line. The collapse space was limited for the chimney collapsing. In order to ensure the safety of the high voltage lines, the co-rotating folded blasting demolition technique was used. Moreover, the delay interval was 5 s between the upper and lower blasting notch initiated. Overlong delay interval ensured the lower chimney start to collapsing after the upper chimney dumping acceleration, avoided the forward rush of the upper chimney section, and shortened the collapse length of the chimney within 32 m. The project had a certain significance to select the delay interval with the co-rotating folded blasting demolition.

Reinforced concrete；Chimney；Folded blasting；Blasting parameters；Delay interval

1006-7051(2016)06-0045-03

2016-06-14

鄒宗山(1984-)，男，博士，從事爆炸理論研究和工程爆破實踐工作。E-mail：zzsbit@qq.com

TD235.3

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.06.010