王建國，羅世云，尹久清，馬 軍，李克鋼，張智宇

(1.昆明理工大學(xué)國土資源與工程學(xué)院，云南 昆明 650093； 2.云南省中-德藍色礦山與特殊地下空間開發(fā)利用重點實驗室，云南 昆明 650093； 3.中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計研究院有限公司，云南 昆明 650051；4.攀鋼集團礦業(yè)有限公司，四川 攀枝花 617000)

0 引言

煙囪定向爆破拆除易產(chǎn)生飛散物，在周圍環(huán)境復(fù)雜的情況下，須嚴(yán)格控制爆破有害效應(yīng)[1-3]。因不同拆除對象待爆位置存在差異，通常難以通過精確控制炸藥單耗避免產(chǎn)生飛散物，但可通過改進爆破技術(shù)或增加主動防護措施等加以避免[4-7]。近年來，部分年久失修的煙囪已出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，如果煙囪周邊環(huán)境復(fù)雜，將增大拆除難度[8]。以云南省德宏傣族景頗族自治州瑞麗市芒喊磚廠煙囪爆破拆除為例，介紹簡單實用的近體防護措施，達到有效縮短爆破切口處碎塊拋擲距離的目的，為復(fù)雜環(huán)境下建(構(gòu))筑物爆破拆除控制提供參考。

1 工程概況

為消除高危建(構(gòu))筑物安全隱患，優(yōu)化城鎮(zhèn)人居環(huán)境，云南省德宏傣族景頗族自治州瑞麗市政府要求對已關(guān)停磚廠高危煙囪進行爆破拆除，據(jù)此，對芒喊磚廠煙囪進行爆破拆除。該煙囪高50m，底部外周長15.0m，頂部外周長7.0m，南北兩側(cè)5m處均為廠棚，需對廠棚進行保護；北側(cè)25m處為民房和汽修廠(距北側(cè)廠棚10m)；西側(cè)20m處為縣道公路，公路上方有110kV高壓線通過；西側(cè)30m處為新建住宅小區(qū)；東側(cè)為空地和土質(zhì)邊坡。煙囪周邊總體環(huán)境較復(fù)雜，爆破拆除難度較大。

煙囪主體為磚混結(jié)構(gòu)，設(shè)計切口處壁厚0.62m，耐火內(nèi)襯厚0.24m。考慮筒身砌體溫度應(yīng)力的影響，筒身建成后自下而上按間距1.6～3.0m共布置7個筒壁緊箍圈(鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))，以滿足煙囪抗裂要求。

2 拆除方案

2.1 倒塌方向選擇

將煙囪定向倒塌在東側(cè)空地，既可避開需保護的建(構(gòu))筑物，又可滿足倒塌長度與寬度要求。根據(jù)兩點一線經(jīng)驗法，確定倒塌方向為東偏北10°～12°，利用測距儀測定煙囪頂部落地位置。

2.2 預(yù)處理

爆破前應(yīng)對可能受煙囪倒塌影響的用電線路進行拆解，并清理雜物，避免受到破壞。在爆破切口兩側(cè)底角處，提前使用風(fēng)鎬等工具沿倒塌中心線按設(shè)計尺寸對稱開設(shè)等腰直角三角形定向窗，保證定向窗形狀與尺寸準(zhǔn)確。

2.3 近體防護措施

由于周邊環(huán)境復(fù)雜，須控制爆破區(qū)破碎物飛散，為此，設(shè)置鐵柵欄網(wǎng)、玻纖土工格柵及密目網(wǎng)，對裝藥部位及四周≥50cm的位置進行多層包裹防護。

3 爆破設(shè)計

3.1 爆破切口形式與布置

采用正梯形爆破切口，如圖1所示，切口底線距煙囪底部0.3m。

圖1 切口示意

根據(jù)已有煙囪拆除工程經(jīng)驗[9-10]，考慮本工程煙囪服役年限較長，且上部已出現(xiàn)裂縫，同時要求鉆孔位置避開第2個緊箍圈(主要為減少鉆孔作業(yè)工作量)，按2.5倍壁厚計算切口高度，為方便控制，取為1.6m。不考慮煙道口和出灰口位置，計算得到切口長度為7.2m。切口爆破區(qū)按梅花形布置4排炮孔，共46個，其中底排孔12個，切口尺寸與炮孔布置如圖2所示。

圖2 切口尺寸與炮孔布置

3.2 爆破參數(shù)設(shè)計

最小抵抗線取1/2切口處煙囪壁厚，即0.31m；炮孔深度取0.7倍切口處煙囪壁厚，即0.43m；炮孔間距取1倍炮孔深度，為方便取0.4m；炮孔排距取1倍炮孔間距，即0.4m；炮孔直徑取40mm；炸藥單耗為1.45kg/m3。裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)示意

3.3 起爆網(wǎng)路設(shè)計

全部炮孔均采用3段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，同時起爆。導(dǎo)爆管連接采用簇聯(lián)、串并聯(lián)起爆網(wǎng)路，如圖4所示，每孔孔內(nèi)和孔外捆扎連接處均使用2發(fā)雷管，共使用102發(fā)。計算得到單孔裝藥量為144g，取150g，應(yīng)注意，底排孔單孔裝藥量略大，取200g。

圖4 起爆網(wǎng)路示意

4 爆破安全控制

根據(jù)爆破位置與裝藥量，可忽略爆破振動的影響，主要控制破碎物飛散和塌落振動[11-12]。

4.1 塌落振動安全校核

煙囪塌落振動速度vt按下式計算[13]：

(1)

式中：R為測點至沖擊地面中心的距離(m)，本工程取30m；M為下落構(gòu)件質(zhì)量，約300t；g為重力加速度，取10.0cm/s2；H為構(gòu)件中心高度，為22.5m；σ為地面介質(zhì)破壞強度，取10MPa；kt，β表示塌落振動速度衰減系數(shù)，一般kt=3.37～4.09，β=-1.80～-1.66，本工程取kt=3.40，β=-1.80。

計算得vt=1.86cm/s，滿足GB 6722—2014《爆破安全規(guī)程》對一般民用建筑振動速度的控制要求。但因雨季積水，需清除倒塌方向地面泥漿、碎石和磚塊等雜物。

4.2 切口區(qū)域近體包裹防護

在切口上方30cm處，每隔1m進行鉆孔，在孔內(nèi)插入鋼筋并固定，鋼筋挑出煙囪筒壁30～40cm，用于懸掛固定多層防護材料。由于切口下方已至第1個緊箍圈，需使用鋼筋穿過多層防護材料底端，沿?zé)焽枥p繞2圈固定。裝藥、填塞、連線完成后，首先布置2層抗拉強度較大的玻纖土工格柵，并沿切口位置纏繞1圈，將玻纖土工格柵上端固定在孔內(nèi)鋼筋上；然后利用鐵柵欄網(wǎng)纏繞煙囪；最后利用3層邊坡護坡密目網(wǎng)沿切口位置纏繞2圈。每層材料均需高出切口上下50cm，并在防護材料上中下部各纏繞1圈φ3鐵絲箍緊固定。

4.3 塌落沖擊防護

煙囪倒塌范圍內(nèi)的雨后泥漿可能導(dǎo)致嚴(yán)重工程事故，須清理干凈，并在濕陷地面上鋪約2cm厚干砂土。因煙囪底部倒塌位置鄰近北側(cè)廠棚，需在廠棚外1m處搭設(shè)長10m、高3m腳手片防護排架，并掛3層密目網(wǎng)。

5 爆破效果分析

煙囪爆破傾倒歷時9.5s，按設(shè)計方向準(zhǔn)確倒塌在預(yù)定范圍內(nèi)，煙囪下部保持為整體，其余部分解體充分，爆堆長40m，最寬7.2m，爆破效果如圖5所示。多層防護材料雖被炸斷，但有效保護了周邊民房、廠棚等，縣道公路未見飛散物，可知整體爆破效果較好。

圖5 爆破效果

6 結(jié)語

對云南省德宏傣族景頗族自治州瑞麗市芒喊磚廠煙囪進行爆破拆除，取得了良好爆破效果。對于周邊環(huán)境復(fù)雜的待拆建(構(gòu))筑物，除關(guān)注被保護建(構(gòu))筑物外，還應(yīng)注重近體防護，避免發(fā)生二次破壞，可靈活利用現(xiàn)場條件，以達到預(yù)期爆破效果。進行爆破切口鉆孔時，應(yīng)避開煙囪筒壁緊箍圈位置，使煙囪按預(yù)設(shè)方向倒塌，本工程爆破拆除技術(shù)可為類似工程煙囪爆破切口選擇及鉆孔施工提供參考。