謝續(xù)文

（湖南中人爆破工程有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410005）

近年來(lái)，作者參與了100多個(gè)磚煙囪的人工、機(jī)械、爆破拆除實(shí)踐，對(duì)磚煙囪的結(jié)構(gòu)以及傾倒失穩(wěn)的條件有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，為了給實(shí)施磚煙囪爆破拆除提供有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)，下面針對(duì)磚煙囪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)磚煙囪爆破拆除過(guò)程出現(xiàn)的特規(guī)律進(jìn)行分析、總結(jié)，為高效、經(jīng)濟(jì)、安全地爆破拆除磚煙囪提供依據(jù)。

1 磚煙囪結(jié)構(gòu)

磚煙囪一般由煙道、內(nèi)襯、隔熱層和筒壁幾部分組成（見(jiàn)圖1）。

圖1 磚煙囪典型結(jié)構(gòu)圖

煙道寬度一般1.1～1.2 m，高為1.2～1.5 m。多數(shù)情況下，磚煙囪為單側(cè)煙道。粘土磚廠煙囪位于窯中間部位時(shí)，則為雙側(cè)對(duì)稱貫穿煙道。煙道位于地下、窯內(nèi)、或煙囪底部。當(dāng)爆破缺口取在煙道上一定高度時(shí)，煙道對(duì)爆破缺口參數(shù)選取無(wú)實(shí)質(zhì)性影響，可視作無(wú)煙道。如磚廠煙囪位于窯中部、爆破缺口選在窯頂?shù)那闆r。煙道對(duì)爆破方案影響見(jiàn)表1。

內(nèi)襯由耐火磚砌成，厚度一般為12 cm和24 cm,高度一般為5 m，隔一定間距用磚搭砌在筒壁上，與筒壁形成一定牽扯。所以煙囪爆破時(shí)，必須要對(duì)爆破缺口內(nèi)的內(nèi)襯進(jìn)行處理。

表1 煙道對(duì)爆破方案選取影響

隔熱層厚度一般為5 cm左右，高度與內(nèi)襯一致，材料有空氣和爐渣兩種，如果是爐渣，將嚴(yán)重地妨礙鉆孔的穿越。位于地下的煙道較長(zhǎng)時(shí)，煙囪可省掉內(nèi)襯和隔熱層兩部分。

筒壁由紅磚砌成，厚度從上至下，逐層增加，分別為24 cm、37 cm、50 cm、62 cm、75 cm等幾種厚度。值得特別一提的是少數(shù)煙囪磚壁內(nèi)設(shè)有鋼筋混凝土圈梁，它的存在，極大地提高了煙囪壁的整體性，對(duì)爆破參數(shù)有較大的影響。

2 爆破缺口形狀與參數(shù)

在多數(shù)情況下，磚煙囪爆破采用正梯形爆破缺口，見(jiàn)圖2。

在煙囪壁上開(kāi)設(shè)一缺口時(shí)，缺口上方將形成一個(gè)三角拱形拉應(yīng)力區(qū)，缺口上方的磚塊受力分析見(jiàn)圖3。

圖2 正梯形爆破缺口

圖3 缺口上方磚塊受力分析

式中：Mg——砌體，隨缺口長(zhǎng)度增加而增加；

F——磚塊兩端砂漿與磚塊摩擦力，大小與兩端側(cè)壓力P及摩擦系數(shù)有關(guān)；

f——磚塊上方與砂漿的粘性力，隨缺口長(zhǎng)度增加而增加，但相較前兩者，較小。

當(dāng)缺口增加到一定長(zhǎng)度時(shí)，Mg>F+f，上方磚塊將掉落。特別是當(dāng)爆破缺口形成時(shí)，作用在壁上的高壓氣體壓力突然釋放，在缺口處將產(chǎn)生回拉應(yīng)力，更容易激發(fā)缺口上方磚塊垮落（見(jiàn)圖4）。下面煙囪爆破圖片中，采用正梯形缺口，爆破后形成的實(shí)際缺口高度是設(shè)計(jì)缺口高度的 2～4倍，使保留的支撐體過(guò)高，在煙囪傾倒時(shí)抗彎能力大幅減低，容易使支撐體產(chǎn)生后折或下坐，實(shí)踐中發(fā)生過(guò)后折5 m的情況。

要防止缺口上方磚塊垮塌，必須減小缺口上方尺寸，從這個(gè)角度出發(fā)，缺口形狀最好是正三角形（小角度梯形），其次是正梯形。斜形缺口[1-2]引發(fā)缺口上方磚塊垮塌高度最大，其次是矩形、倒梯形和倒三角形。

圖4 缺口上方磚塊垮塌

為了保證煙囪倒塌的準(zhǔn)確性，后支撐部分筒體必須有足夠的支撐力和抗折能力。支撐力與后支撐弧長(zhǎng)相關(guān)；抗折能力與后支撐弧長(zhǎng)及缺口高度相關(guān)。后支撐弧長(zhǎng)越小，缺口高度越高，煙囪在倒塌翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，越容易下坐和后折，煙囪倒塌的精準(zhǔn)度越差，但倒塌的距離越小。煙囪支撐后折見(jiàn)圖5。

圖5 煙囪傾倒時(shí)支撐體后折

根據(jù)煙囪倒塌過(guò)程的受力分析[3]和上文缺口分析，各種典型爆破缺口優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用條件見(jiàn)表2。

表2 典型爆破缺口對(duì)拆除爆破效果的影響

采用炮機(jī)定向拆除磚煙囪時(shí)，缺口長(zhǎng)度占筒壁周長(zhǎng)的48%～51%，煙囪即發(fā)生定向傾倒。這主要與煙囪的牢固程度有關(guān)，煙囪越牢固，缺口長(zhǎng)占比越大，但一般不會(huì)超過(guò)51%。以此為依據(jù)，適當(dāng)留有安全系數(shù)，筆者在幾十個(gè)煙囪爆破切口設(shè)計(jì)上均采用了52%～53%的切口長(zhǎng)度，全部?jī)A倒準(zhǔn)確，因此，磚煙囪爆破缺口長(zhǎng)度正常情況下取筒壁周長(zhǎng)的52%～53%，可以很好地兼顧煙囪的倒塌精度和倒塌可靠性。只有受雙側(cè)煙道影響時(shí)，爆破缺口長(zhǎng)度才取筒壁周長(zhǎng)的55%以上。當(dāng)缺口內(nèi)遇有鋼筋混凝土圈梁時(shí)，圈梁整體性好，爆破長(zhǎng)度占圈梁周長(zhǎng)的53%以上。

缺口內(nèi)布4排炮孔，爆高為1.2～1.5 m。

3 內(nèi)襯處理和炮孔深度

磚結(jié)構(gòu)煙囪設(shè)計(jì)上最重要的依據(jù)就是筒壁的厚度，從外部判斷往往難以準(zhǔn)確判定，因此在鉆孔施工時(shí)，首先垂直煙囪壁面向煙囪中心鉆穿一個(gè)炮孔，以確定煙囪是否有內(nèi)襯，內(nèi)襯與筒壁是否有填料，探明筒壁的真實(shí)厚度。

如果煙囪有內(nèi)襯和隔熱層，則按以下方法和優(yōu)先順序進(jìn)行處理：

（1）人工處理法：施工人員能進(jìn)入煙囪內(nèi)時(shí)，人工用大錘或風(fēng)鎬拆除缺口內(nèi)的內(nèi)襯，炮孔深度L為2/3壁厚（δ）；

（2）爆破處理法：人員不能進(jìn)入煙囪內(nèi)，且隔熱層為空氣時(shí)，可以采用爆破法處理內(nèi)襯，在鉆孔施工時(shí)將兩排炮孔超深鉆入內(nèi)襯5cm，分兩層裝藥，第一層裝藥炸內(nèi)襯，第二層裝藥炸筒壁（見(jiàn)圖 6）；

圖6 雙層裝藥結(jié)構(gòu)

（3）爆炸產(chǎn)物摧垮法：人員不能進(jìn)入煙囪內(nèi)，且隔熱層為爐渣無(wú)法成孔時(shí)，設(shè)計(jì)兩排炮孔鉆穿筒壁（見(jiàn)圖7），加大裝藥量，實(shí)行偏內(nèi)側(cè)裝藥，讓爆炸高壓氣體及爆破碎渣摧垮內(nèi)襯。

圖7 超深鉆孔

4 炸藥單耗

正常裝藥，炸藥單耗選1100～1300 g/m3；實(shí)施偏內(nèi)側(cè)裝藥，讓爆炸高壓氣體及爆破碎渣摧垮內(nèi)襯時(shí)，炸藥單耗選2000 g/m3左右，加上適當(dāng)防護(hù)，都可以很好地控制爆破飛散物的距離。

5 結(jié) 論

（1）根據(jù)周邊環(huán)境條件合理選用切口形式，特別是煙囪倒塌反方向空間受限時(shí)，應(yīng)采取三角形（小角度梯形）切口，避免爆破后的切口上沿磚體大幅垮塌。

（2）磚結(jié)構(gòu)煙囪切口長(zhǎng)度為 52%～53%時(shí)可以保證煙囪的傾倒條件，并且是保證煙囪傾倒準(zhǔn)確性最佳的切口長(zhǎng)度條件。

（3）采用爆破法處理內(nèi)襯是安全有效的方法，即避免人工處理的安全隱患和施工難度，又可確保內(nèi)襯的處理效果。