城市复杂环境烟囱定向爆破拆除设计与施工

城市复杂环境烟囱定向爆破拆除设计与施工【摘要】在城市建设过程中，为科学合理保护环境和周边设施，不可避免采用定向爆破拆除技术。

本文结合某厂烟囱定向拆除的周围环境及结构特点,对烟囱进行爆破拆除。

【关键词】复杂环境;爆破拆除;设计施工一、工程概况本爆破工程位于某市西城区，因道城市道路建设和环保处理的原因，需要把该砖厂平整，恢复原貌，砖厂内部及周边的厂房已经平整完毕，只剩待爆破的三座烟囱，最近的B座距离环城公路仅50米，高度分别为：A座高46米；B座高46米，C座高48米；其中C座为独立型，烟囱底部厚度为0.75米，外部直径为2.8米；A和B座是互联的，底座厚度为0.65米，直径为2.2米，相距仅有35米，离A座约有250米，厂区北面80米为原厂区，现己平整；南面40米为稻田；西面是70米外是果园，东面50米为山谷路，公路沿线有电信及专用的光缆线。

二、拆除爆破方案的选定本工程所涉及的三座烟囱具有倒塌的环境条件，因此本工程采用定向倒塌爆破方案。

1、根据烟囱周围环境，并考虑最近建筑物规避原则及预留壁体部分应尽量避开烟道口这一原则，确定其倾倒中心线方向为：C座的倒塌向东偏北45°；A 座和B座则倒向北偏西15°，倒塌区域用堆较湿的土作为缓冲层。

2、爆破点区域，烟囱每3米高有一混凝土肩梁，因此把爆破点选择在最底层一道圈梁的上部区域。

3、爆破切口，爆破切口采用梯形切口，爆破切口区内预先开2个窗口，两边起导向作用的各1个，两侧定向窗的好处是便于拆除内衬，确保倒塌方向的。

三、爆破设计（一）、C座烟囱的爆破参数1、爆破切口爆破切口底线标高：+1m（高出砌体基础上部），烟囱底部外部直径2.8m，筒身壁厚δ=0.75m。

（1）、不考虑出灰口的位置，爆破范围是烟囱筒壁周长的1/2～2/3。

爆破切口长度：1/2πD≤L≥2/3πD，4.4m≤L≥5.9m，L取5.5m（2）、切口对应的圆心角为225º。

（3）、爆破切口高度H: H≥（3.0～5.0）δ,则H=(2.25～3.75)m，取H=3.0m；（4）、爆破切口是以倒塌中心线对称的梯形底边是设计的爆破部位长度，中间的长方形是钻孔爆破部位，两边的三角形是定向窗，定向窗的底边长为1.0m。

2、爆破孔网参数烟囱爆破部位材质完好,筒壁壁厚δ=0.75m,药包指向外侧的最小抵抗线W=0.68δ=0.68×0.75=0.51m,实取W=0.50m。

（1）、炮孔深度L0：L0=2/3δ=0.50m；（2）、炮孔间距a：a=（0.8～0.9）L 0=（0.40～0.45）m,实取a=0.40m；（3）、炮眼排距b：上下排炮孔采用梅花形交错布孔,取炮孔排距b=0.85a= 0.85×0.40=0.34m,实际取b=0.35m。

3、控爆参数孔排数及每排孔数：孔排数=H/b=3m÷0.35m/排=8.5排，实取9排；每排的爆破孔数为:3.5m÷0.40m/孔=9孔。

在烟囱设计的倾倒中心线两侧均匀对称地布置炮孔,统计烟囱共布置81孔，整个烟囱炮孔共需钻孔40.5延米。

4、药量计算单孔装药量q：按烟囱壁厚δ（m）、眼距a（m）、排距b（m）计算单孔装药量q=K·a·b·δ其中K为单位用药量系数，K值确定为1400g/m3。

将有关爆破参数代入上述药量计算式计算后，得出单孔装药量q=1400×0.40×0.35×0.75=147g。

考虑在装药中的损耗，确定单孔装药量为150g，并用塑料包成一个完整的药包，以防炸药包的变形或损坏。

总装药量Q =81×150=12150(g) =12.15 (kg)，在81个炮孔中，整个烟囱使用乳化炸药12.15㎏。

（二）、A、B座烟囱的爆破参数1、爆破切口烟囱、水塔等高耸构筑物定向倒塌其核心是对称，爆破切口形式拟定为正梯形,两边为三角形定向窗。

爆破切口底线标高：+1m（高出砌体基础上部），烟囱底部外部直径2.2m，筒身壁厚δ=0.65m。

（1）、不考虑出灰口的位置，爆破范围是烟囱筒壁周长的1/2～2/3。

爆破切口长度：1/2πD≤L≥2/3πD，3.5m≤L≥4.6m，L取4.5m（2）、切口对应的圆心角为235º。

（3）、爆破切口高度H≥（3.0～5.0）δ,则H=(1.95～3.25)m，取H=3.0m。

（4）、爆破切口是以倒塌中心线对称的梯形底边是设计的爆破部位长度，中间的长方形是钻孔爆破部位，两边的三角形是定向窗，定向窗的底边长为1.0m。

2、爆破孔网参数烟囱爆破部位材质完好,筒壁壁厚δ=0.65m,药包指向外侧的最小抵抗线W=0.68δ=0.68×0.65=0.44m,实取W=0.45m。

（1）、炮孔深度L0：L0=2/3δ=0.45m。

（2）、炮孔间距a：a=（0.8～0.9）L 0=（0.36～0.41）m,实取a=0.38m；（3）、炮眼排距b：上下排炮孔采用梅花形交错布孔,取炮孔排距b=0.85a=0.85×0.38=0.32m,实际取b=0.32m。

3、控爆参数孔排数及每排孔数：孔排数=H/b=3m÷0.32m/排=9.3排，实取10排；每排的爆破孔数为:2.5m÷0.38m/孔=7孔。

在烟囱设计的倾倒中心线两侧均匀对称地布置炮孔,统计烟囱共布置70孔，整个烟囱炮孔共需钻孔31.5延米。

4、药量计算单孔装药量q：按烟囱壁厚δ（m）、眼距a（m）、排距b（m）计算单孔装药量q=K·a·b·δ其中K为单位用药量系数，K值确定为1400g/m3。

将有关爆破参数代入上述药量计算式计算后，得出单孔装药量q=1400×0.38×0.32×0.65=110。

考虑在装药中的损耗，确定单孔装药量为120g，并用塑料包成一个完整的药包，以防炸药包的变形或损坏。

总装药量Q：Q=70×120=8400(g) =8.4 (kg)在70个炮孔中，整个烟囱使用乳化炸药8.4㎏。

（三）、起爆网路设计根据该烟囱位置周边位置的具体情况,采用毫秒微差起爆网络。

每孔装2发非电毫秒雷管，分别构成复式网路。

此次爆破分3段为3、5、7、9段，由中间向两边依次起爆。

网路设计见图示。

（四）、爆破器材测试爆破材料分别对炸药、雷管、导爆管等物品的抗水性能、安全性能、传爆性等性能进行测试，掌握其性能以便于操作。

（五）、钻爆施工钻爆开挖施工流程为：1、炮孔定位按爆破设计中孔距、排距和定向倒塌方向，首先画好倒塌的中心线，出炮孔位置，现场标出钻孔线位、高程，确定钻孔深度和钻孔角度。

2、凿开定向窗用风炮进行凿钻，按照设计好的规划线破开烟囱，一直凿破内衬为主，确保安全准确的起爆数据，并用风炮把待爆区域内的所有内衬全部凿开，开口不能小于500mm。

3、钻孔按作业指导书要求钻机就位。

根据不同爆破区域和要求进行钻孔，要求孔深、孔距和排距都要全部符合设计要求。

4、炮孔的检查对钻好的炮孔进行深度及位置的检查，保证孔深参数正确；如位置不符则应补钻或者说采用其他的补救措施。

5、装药按照设计的药量制成条形药包，并按段数安放好雷管，然后再用木棍把药包轻轻推入孔内的指定位置。

6、网路的连接爆破起爆网络的延期控制将由外按的雷管来控制，延期时差为50ms，共三个段来完成，以倒塌中心线为中心，由里到外分三个区域，一区为扩孔炮，二区为加强孔炮，三区为倒塌孔炮，每个区域用又两枚非电雷管来引爆，确保它的准爆性，最后再由两枚电雷管来总起爆，同时连接到其他两座烟囱，达到一次性倒塌的目的，完成爆破拆除任务。

7、填塞用微湿的粘土做成比炮孔稍小的泥团，再用木棍轻轻推入孔内，以办力压实为佳，严禁用力过猛，以防压爆雷管。

（六）爆破振动及爆破飞石的安全距离检算1、爆破振动烟囱R= (k/v) 1/α Q1/3式中，R为爆破振动安全距离(m)；Q为炸药量，kg（微差爆破取最大一段）；k、a为衰减系数，取k=250、α=2.2，v为振动速度，cm/s；要求v≤5cm/s。

本次爆破中一次起爆药量最大的总药量为12.15kg。

则R=100m，即在100 m以外建筑物及人员是安全的。

2、爆破飞石爆破飞石的计算：R=40n2WKR=40×22×0.4×1.4=89.6m。

即飞石的最大距离为100米，因此，安全距离是200米以外。

四、施工时应注意事项1、爆破器材炸药和雷管必须严格测试，电雷管必须使用同厂、同批、同型号的雷管。

2、爆破前2天应注意天气预报，主要是风向、风力，风向与爆破方向一致时对爆破无影响，风向不一致，且达4级以上时，可能发生偏转，应推迟爆破。

3、爆破前必须派人员及时清场设立警戒线，确保无关人员进入现场，并由交警封锁公路．以保证周边安全。

4、烟囱倒塌处均用水淋湿，同时备有消防水车进行准备，爆破后及时喷水消除烟尘。

5、减震措施：装药时，我们采用3个段别的非电雷管实施微差爆破，降低爆破时的震动效应，延时误差为50ms;在烟囱设计倾倒方向上，沙石土堆土区进行湿润措施，用以减弱烟囱冲击地面时的震动。

6、本次爆破的警戒要求中断一切通往或经过爆破区的通道，严禁任何与爆破无关人员及车辆进入危险区，警戒范围内严禁留人,要求所有人员都撤离到警戒范围以外的安全区。

五、结语本文结合实例介绍了城市复杂环境烟囱的爆破拆除设计施工，根据工程位置周边环境的具体情况,采用合理的起爆网络进行施工，安全高效完成施工任务，通过安全校核及安全防护措施,确保了周边设施的安全，可在类似工程中应用。

参考文献：《爆破安全规程（GB6722-2003）》；《爆破施工手册2010版》。