烟囱拆除爆破方式的选择及影响因素
2009-09-28苏海健吉建娇茅献彪
苏海健 吉建娇 茅献彪
摘要:安全是万事之本,烟囱实际爆破拆除时周围多数都有其他工业与民用建筑物存在。爆破中飞石、炸药粉末等飞溅比较多,爆破中的安全问题需要特别注意,以防各种事故的发生。文章介绍了烟囱控制爆破拆除的方法及其原理,实际工程中烟囱爆破时受到的各种因素影响,爆破方案的选择。
关键词:烟囱;定向爆破;影响因素;安全;折叠倒塌
中图分类号:TU746文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)16-0009-02
一、烟囱的爆破拆除方式
烟囱属于高耸构筑物,其结构特点是中心高,支承面积小,易于失稳,所以多数采用“定向倒塌”或“折叠倒塌”的方案,由于各因素的影响,一般不采用“原地座塌”方案。
“定向倒塌”的设计原理主要是在烟囱、水塔倾倒一侧的底部,将其支撑筒壁炸开一个大于周长1/2的爆破缺口,从而破坏其结构的稳定性,导致整个结构失稳和重心产生位移,在本身自重作用下形成倾覆力矩,迫使烟囱或水塔按预定方向倒塌,并使其倒塌在预定范围内。
“折叠倒塌”又分为“单向折叠倒塌”和 “双向折叠倒塌”。单向折叠倒塌的设计原理主要是在烟囱或水塔的底部和中间部位,在倾倒方向一侧,分别施爆上下两个缺口,爆破顺序是先上后下,爆破时间是上缺口起爆起,烟囱、水塔倾斜到20°~25°时,再起爆下缺口,时间约为1s左右。双向折叠倒塌也是同样的机理,只是上下的两个爆破口开在左右两边。
二、实际情况下烟囱爆破及其影响因素
烟囱实际爆破拆除时,一般受周围环境的影响较大,周围多数都有其他工业与民用建筑物存在。当烟囱周围一个方向有一定的狭长场地,其长度即倒塌的水平距离不小于其高度的1.1~1.3倍,横向宽度应大于其最大直径的2.5~3.0倍时,可以使用“定向倒塌”爆破技术,定向爆破也是烟囱、水塔等高速建筑物爆破时最常用的爆破方式;当其倒塌方向上只具备“定向倒塌”距离一半或以上的场地时,最好选用“折叠倒塌”的拆除爆破技术。
由于烟囱的形状和制造材料各式各样,有钢筋混凝土烟囱、砖烟囱,又有圆形烟囱、方形烟囱等,其高度、内衬都是各不相同,拆除爆破时受烟囱自身的构造因素影响也非常大。
(一)当烟囱高度越高,爆破后的堆积场地面积、引起粉尘等都会增大,特别是爆破难度也会加大
华电淄博热电有限公司甲站210m高钢筋混凝土烟囱,因节能减排要求拆除。淄博地区即将进入全面供暖季节之际,为了确保电厂正常生产和按时供暖,确保东北方向距烟囱160m处2座冷却塔不受任何伤害等,该烟囱取消通常所用的一次性定向爆破的方案,而采用分次定向爆破拆除。
为了绝对保证东北方向的冷却塔正常工作,且保证按时完成拆除任务,定向爆破的分次不宜过多,于是决定采用2次爆破。第一次爆破切口选在+95m处,除考虑+95m处为烟囱一变截面,直径和壁厚都比较小,施工方便之外,还考虑了安全需要,即上部倾倒部分既不能太长,以免触地点距旁边的冷却塔太近,但也不能太短,上部长度必须大于下部长度,以保证上部倾倒时头部能够触地,以免上部筒体倾倒时直接冲击下部筒体发生不测,危害下部筒体的稳定;第二次切口即在烟囱底部。
该烟囱爆破中2次爆破均取得了成功,这是特高烟囱分次爆破在国内的首次尝试,为以后的分次爆破奠定了基础。
(二)当烟囱的内壁比较厚时,特别是钢混结构的烟囱,整体稳定性和刚度比较大,爆破时不易倒塌和解体,难度就相对比较大
淮南某矿主井旁的一座砖结构烟囱,建于1951年,全高40 m,壁厚 1.37 m,其中包括内衬为 12cm的耐火砖,中间为10cm的隔热材料。由于长期不用,且中部出现一个长约2m的竖向裂缝,加之顶部无避雷针,将直接威胁该矿的安全生产,为此,决定需采用控制爆破予以拆除。
方案决定用定向爆破方法,破坏烟囱底部部分,形成一定形状和大小的缺口,使之在自重的作用下定向倾倒。为防止爆破缺口影响倾倒方向的准确性,在缺口的两边用松动爆破法各开一个对称的定向窗。起爆时采用分段微差起爆,以降低爆破震动对周围环境的影响,尤其是矿井和周围楼房的影响。方案中还采用了严密的防护措施,在爆破部位采用多层覆盖,将爆破飞石及噪音等控制在安全范围内。而且由于环境因素影响,周围不远处有高压电线,为了避免高压线产生的杂散电流,发生意外爆炸事故,方案决定采用非电起爆系统,以求安全可靠。当然,为了使烟囱准确倒塌和解体,烟囱下部外侧加固的钢结构和靠近爆破部位的内衬预先进行拆除,以利于后续爆破。如图1所示:
爆破后,烟囱按预先设计方向准确倒塌,没有后坐,也没有偏斜。筒体完全解体,个别飞石不超过20m。周围建筑物和高压线没有受到任何损坏,爆破完全达到预期效果,安全、快速、高效。
实际烟囱爆破拆除时,还可能受很多其他因素的影响,如烟囱本身的重心有一定偏移,爆破过程中就必须注意对烟囱倾倒的定向控制;当爆破烟囱的截面形状不是圆形,而为方形或其他时,爆破缺口的形状和位置的选择就极其重要了。
三、结语
爆破中飞石、炸药粉末等飞溅比较多,安全是万事之本,爆破中的安全问题依旧需要特别注意,以防各种事故的发生。爆破引起的有毒气体、粉末,对环境影响极大,须格外关注,当然各种爆破环保技术、环保措施也一直在开发和应用着,以尽量减小环境污染。
参考文献
[1]东兆星,等.爆破工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2]刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京:冶金工业出版社,1999.
[3]刘洪增,段梅生,张可玉.210m高烟囱分次爆破[J].爆破.
[4]龙云铃,等.复杂环境下超厚壁烟囱的定向爆破拆除[J].爆破.
作者简介:苏海健,男,江苏启东人,中国矿业大学建筑工程学院学生,研究方向:工程爆破;吉建娇,女,江苏盐城人,中国矿业大学信息与电气工程学院学生,研究方向:工程爆破;茅献彪,男,江苏启东人,中国矿业大学教授,博士生导师,研究方向:工程爆破。