某砖烟囱定向拆除未达预期效果的原因

2015-01-20龙昌军梁建铭农青凤廖武王

现代矿业 2015年12期

关键词：水泥柱龙门吊烟囱

彭艺龙昌军梁建铭农青凤廖武王

(广西金建华爆破工程有限公司)

某砖烟囱定向拆除未达预期效果的原因

彭艺龙昌军梁建铭农青凤廖武王

(广西金建华爆破工程有限公司)

广西防城港某糖业公司50 m砖烟囱定向爆破拆除虽然取得成功，但未达到技术设计要求，爆破后烟囱出现下座及倒塌方向偏移约2 m的现象，使该厂龙门吊的一根钢筋混凝土柱微偏(待拆除龙门吊水泥柱)，未达到设计方案中倒塌中心线距龙门吊水泥柱2 m的预期要求。对该砖烟囱定向拆除的基本流程进行了分析，在此基础上对产生上述现象的原因进行了详细讨论，为类似爆破拆除工程提供参考。

定向窗爆破切口爆破参数安全防护砖烟囱

近年来，随着广西大力推广节能减排措施，相当一部分污染严重的小冶炼厂及砖厂陆续被拆除，在此过程中涉及到大量砖烟囱的爆破拆除。结合实例，通过对某次砖烟囱拆除的流程以及未达到设计要求的原因进行详细分析，为类似爆破拆除工程提供借鉴。

1 工程概况

待拆除的烟囱位于广西防城港某糖业公司生产区内，需拆除烟囱高50 m，属圆筒状砖结构烟囱。烟囱底部外径5.0 m，内径4.0 m，顶部外径2.5 m，底部壁厚37 cm，有厚0.12 m的内衬。烟囱底部北侧与南侧各有1个出灰口(规格分别为120 cm×140 cm，50 cm×50 cm)，排灰口已用砖封堵(单层砖)，在2个出灰口上部距地面约2 m处各有1个排烟道(规格150 cm×200 cm)，北侧出灰口顶部距排烟道底部约0.6 m，南侧出灰口顶部距排烟道底部约1.50 m。北侧排烟道与1#降尘器连接,南侧排烟道与2#降尘器连接，整个烟囱重量约500 t，烟囱重心距地面16.5 m。待拆除烟囱周围环境情况见图1。

2 烟囱拆除设计方案及爆破施工方案

2.1 拆除方案

(1)人工与机械拆除。根据烟囱的结构构造，可采用人工或炮机拆除，但由于烟囱周边环境复杂，采用机械拆除时烟囱倒塌方向不确定而用人工拆除时砖块搬运不安全，人工与机械拆除均存在较严重的安全隐患，也无法在短时间内完成拆除任务。

图1 烟囱周边环境

(2)定向爆破拆除。根据烟囱的高度、结构尺寸、平面位置及其分布、周围环境以及业主对爆破施工的安全要求，在对烟囱进行必要预处理的基础上采用定向倒塌的方式进行爆破拆除。该方法要求合理设计爆破参数，有效控制药量并对爆破体及保护物进行严格防护，且耗时较少。

2.2 爆破施工方案

2.2.1 倒塌方向确定

由于烟囱较高，若倒向正西偏南超过15°，烟囱头部极易砸到煤场，因此烟囱倒塌方向定为西偏南5°方向的空地，倒塌烟囱边缘距龙门吊水泥柱约2 m，即龙门吊与煤场之间的空地作为倒塌场地，烟囱倒塌后尽可能不损伤龙门吊水泥柱。

2.2.2 切口位置

根据烟囱结构及周边环境情况，为获得更好爆破效果并确保厂区设备、厂房等各类设施安全，同时也为便于施工，在方便打孔的情况下，爆破切口底部应尽可能接近地面。

2.2.3 预处理及切口处理

(1)在对称于倾倒轴线的爆破切口两侧开设定向窗，定向窗底边宽1.5 m，高1.05 m，倾倒角度35°，定向窗开设后可用风镐修整。

(2)爆破前对烟囱南北两侧的排烟道进行割断处理，排烟道支撑砖柱从烟囱底部开始拆除至爆破切口高度，防止由于烟道等因素导致爆破后烟囱出现偏转或不倒的现象。

(3)由于烟囱内有内衬及隔烟墙，可根据实际情况在开设定向窗的同时将内衬与隔烟墙进行人工拆除，也可与爆破切口同时爆破拆除。

2.2.4 倒塌中心线标定

建筑行业的产业链联系十分紧密，为确保增值税链条的完整性，就要在营改增范围内加入相关内容。其中，应综合考虑房地产调控政策与土地增值税制度的调整内容，从而保证能够合理地确定不动产抵扣的范围。

采用切线法确定烟囱倒塌中心线(图2)。

图2 烟囱倒塌中心线标定

3 烟囱爆破拆除相关技术设计

3.1 爆破孔网参数

根据烟囱周围环境以及便于施工，为确保烟囱准确倒向，爆破切口形式采用梯形切口[1-6]。根据经验，爆破切口部位设置于距地面0.5 m烟囱筒体部位，爆破倾倒角度35°。爆破切口长10.0 m，高1.5 m,最小抵抗线18 cm，炮孔深度25 cm，孔距22 cm，排距19 cm。在爆破切口范围内采用梅花形布孔，共8排，约346个炮孔。单孔装药量15 g，底部2排炮孔装药量增加约20%，装药量18 g，总装药量5.5 kg。

3.2 装药、堵塞及起爆网络

所有装药均采用乳化炸药，偶合装药结构。起爆雷管采用8#毫秒导爆雷管，孔内延期爆破网路(1、3、5、7、9共5个段别)。采用黄泥与砂按3∶1比例作为混合炮泥，堵塞长度不小于15 cm，炮孔装药结构见图3，爆破切口布孔见图4。

图3 切口炮孔装药结构

图4 爆破切口布孔

3.3 爆破安全设计

(1)爆破飞石。拆除爆破的地震成因主要有：①炸药爆炸通过建筑物基础传给地面的振动；②建筑构件塌落冲击地面产生的振动。根据相关拆除爆破经验公式计算得爆破安全距离为70 m。由于烟囱距周边建(构)筑物较近，因此需充分考虑爆破飞石造成的保护物损坏。为此，在烟囱倒塌方向周边需保护的建(构)筑物周围搭钢结构排架，用于防护爆破产生的飞石及烟囱倒塌后前部头端出现的前冲现象。

(2)爆破地震波及最大一段(次)起爆药量的确定。根据业主给出的允许振动标准(振速4.5 cm/s)，经计算得最大一段(次)单响药量为1.476 kg，爆破共分5个段别，最大一段(次)单响药量未超过设计要求。

4 爆破效果分析

4.1 爆破效果

起爆后，从起爆到烟囱倒塌整个过程耗时约8 s，爆破后烟囱完全形成爆破切口耗时约2 s，3 s后烟囱形成倾倒角开始倾倒，4 s后烟囱开始下坐，5 s后在下坐过程中向北侧龙门吊水泥柱方向偏转倒塌，6 s后砸中水泥柱，8 s后完全倒塌着地。虽然烟囱顺利倒塌，但使得龙门吊待拆除水泥柱发生倾斜，可认为，爆破不完全成功。

4.2 烟囱偏转原因

(1)排烟道的影响。烟囱南北两侧距地面2 m处各有1个排烟道，该2个烟道是烟囱下坐的主要原因：由于爆破切口炸高1.5 m，因此起爆后爆破切口内的烟囱筒壁被全部抛出，但同时也使切口上方排烟道的烟囱筒壁几乎全部脱落，无形中使切口的炸高提高了近2倍，即烟囱的支撑部分高度约3 m，因而导致烟囱形成倾倒角开始倾倒约4 s后产生下坐现象。

(2)出灰口及排烟道支撑砖柱的影响。烟囱南北两侧的出灰口不对称：北侧的定向窗支撑点位于排烟道支撑砖柱前且出灰口有部分位于保留支撑部位(出灰口为单砖封堵)；南侧的定向窗支撑点位于排烟道支撑砖柱后且出灰口完全在爆破切口内，使得保留部位的支撑点受力不均，北侧保留部分可承受的压力弱于南侧保留部分。因此，在爆破前应对北侧的出灰口进行封堵使两侧的支撑受力均匀。

(3)爆破切口位置设计的影响。烟囱拆除爆破的爆破切口位置选择不合理，造成起爆后爆破切口炸高增大，使烟囱在形成倾倒后将保留的支撑部分挤压后倒，使烟囱支撑部分失去形成铰链的作用而发生下坐。