复杂环境下79 m砖砌厚壁烟囱拆除爆破

王金华，杨先财

（1.武夷学院土木工程与建筑学院，福建武夷山354300；2.浦城运输局，福建浦城353400；3.福建省莆仙建设有限公司，福建莆田351100）

复杂环境下79 m砖砌厚壁烟囱拆除爆破

王金华1,2，杨先财3

（1.武夷学院土木工程与建筑学院，福建武夷山354300；2.浦城运输局，福建浦城353400；3.福建省莆仙建设有限公司，福建莆田351100）

某隧道洞口处有一个79 m高的砖砌厚壁烟囱，需要对该烟囱进行爆破拆除。在爆破前，拟定了爆破方案，对爆破缺口长度、高度、定向窗参数、布孔形式、装药结构、起爆网络等参数展开详细设计，并进行安全校核。爆破实践表明，本文拟定的爆破方案和技术参数可行，可为类似的工程提供参考。

砖砌厚壁烟囱；爆破缺口设计；复杂环境；安全校核

烟囱在工业生产中起着重要的作用，是最古老最重要的防止污染装置之一。随着工业技术水平的提高、现代化建设的需要，很多烟囱逐渐被拆除。工业生产中常用的烟囱主要有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢烟囱三大类，拆除烟囱的方法常见的主要有人工拆除、机械拆除和爆破拆除三种形式。爆破拆除因效率比较高，是长大烟囱拆除的首选方案。而对于砖砌烟囱因其强度较低、整体性较差、倒塌后容易造成砖块飞溅，故成为烟囱拆除爆破的重点研究对象。郭进等[1]，许明标[2]，袁发培等[3]，董桂林等[4]，杨仁华等[5]，毛益松等[6]，磨季云等[7]均对砖砌烟囱的拆除爆破进行了研究。某机砖厂烟囱因国道改线需要，需将其拆除，该烟囱所处环境比较复杂，该烟囱的顺利拆除对安全生产具有重要的意义。

1 工程概况

福建省南平市浦城县某机砖厂烟囱建于20世纪90年代，烟囱高79 m，底部直径5 m，底部壁厚0.8 m，顶部直径1.6 m，壁厚0.25 m；采用粘土砖砌筑。因205国道改线需要，需将该烟囱进行拆除。待拆除烟囱爆破环境示意图如图1所示。

图1 机砖厂烟囱拆除爆破环境示意图Figure 1 Schematic diagram of blast furnace chimney demolition blasting environment

2 爆破方案选择

根据现场实际情况，烟囱北侧及西侧均有高压线需要保护，正南方向山体，烟囱倒塌落地后可能产生反弹及不利于排渣，因此该烟囱爆破拆除选择正东偏南5°为预定倒塌方向。考虑到钢筋混凝土排烟道对烟囱的拉结作用，如果不预先切断该烟道将会对倒塌方向产生影响，故在爆破前将该排烟道采用人工拆除，如图2、3所示。

图2 排烟道拆除前Figure 2 Before the removal of flue

图3 排烟道拆除后Figure 3 After the removal of flue

3 爆破参数设计

3.1 爆破缺口长度

根据方案选择的倒塌方向，采用定向倒塌设计，对烟囱底部筒壁实施爆破，爆破范围根据《爆破手册》中推荐的经验设计方法进行选取，取筒壁周长的1/2～2/3。即：

式中：L为爆破部位长度（m），7.85≤L≤10.46，根据现场实际情况本工程爆破范围取9.5 m；D为爆破部位筒壁外直径(m)。

3.2 爆破缺口高度

爆破部位高度的确定与烟囱材质及筒壁的厚度有关，依据《爆破手册》推荐的经验设计方法，爆破部位的高度取：

式中：δ为爆破部位烟囱的壁厚（m）。

h=1.2～2.4 m，该烟囱为砖砌结构，结构完整性较好，本工程取h=1.6 m，则烟囱爆破缺口窗高度范围为：距地面高0.5～2.1 m。缺口平面示意图如图4所示。

图4 烟囱拆除爆破缺口平面布置示意图Figure 4 Schematic diagram of chimney demolition blasting gap plane layout

3.3 定向窗参数确定

在爆破工程中，为保证确保烟囱倒塌方向沿着预期设定的方向倒塌，同时为了减少一次起爆药量和减少爆破产生的振动对邻近构筑物的影响，在爆破前用风镐在切口两侧各开凿一个定向窗，本工程采用等腰直角三角形的定向窗，腰长为壁厚的2倍，即1.6 m。定向窗布置示意图如图5所示。

图5 烟囱拆除爆破炮孔布置及定向窗布置平面展开图Figure 5 Chimney demolition blasting hole layout and directional window layout plan

3.4 布孔及爆破参数

该烟囱为筒形结构，爆破部位壁厚δ=0.8 m，在爆破部位布置呈矩形分布的径向炮眼。炮孔参数为：孔深：L=0.55 m；孔距：a=0.4 m；排距：b=0.4 m；孔数：60个，炮孔布置示意图如图5所示。

在本工程中，炸药单耗取q=1.5 kg/m3，则单孔药量：Q=qabδ=1.5×0.4×0.4×0.8=0.192 kg；装药时每孔装药量取0.2 kg，则该烟囱总装药量为：Q总=0.2×60=12 kg。

3.5 装药及填塞

装药结构：采用非电毫秒延时雷管、Φ32 mm、200 g/卷工业乳化炸药，采用连续装药结构。

填塞：所有炮孔装药后，均应用炮泥填塞堵满，炮泥用不含细石颗粒的粘土加工制作。

3.6 起爆网路设计

起爆网路采用非电导爆双回路闭合环网路，孔内延时，孔外采用“四通联接”的双回路闭合连接。由于本次爆破的药量较小，对周围建筑及设施所能带来的危害较小。所以，烟囱缺口部位的炮孔分2段起爆，第一段起爆药量为5.6 kg，第二段起爆药量为6.4 kg。烟囱爆破起爆网络联接示意图如图6所示。

图6 烟囱爆破起爆网络联接示意图Figure 6 Schematic diagram of chimney blasting initiation network connection

4 爆破安全技术校核

爆破安全注意要点主要有两方面：一是爆破施工过程中的安全，二是爆破产生的爆破震动、空气冲击波、爆破飞散物、爆破有害气体等对周围环境的安全。本工程通过精心设计、规范施工、严格控制，实现此次烟囱爆破拆除的安全圆满。

4.1 爆破震动安全校核

根据烟囱周围环境来看，受烟囱爆破震动影响最大的主要有东北侧距烟囱139 m的土坯房，距烟囱75 m处的砖厂变电房。土坯房因有水沟的隔断，可起到缓冲减震保护作用。故在本工程中仅需校核爆破震动对砖厂变电房的影响。根据《爆破安全规程》推荐的安全校核计算公式：

式中：V为保护对象所在地面质点振动安全允许速度(cm/s)；该变电房属于砖混结构，根据《爆破安全规程》GB 6722-2003中第6.2.2条，结合本工程的实际情况，取安全允许振速为2.3 cm/s；Q为炸药量(kg)，齐发爆破为总药量，延迟爆破为最大一段药量，本工程取6.4 kg；R为爆破振动安全允许距离(m)；K、a为与爆破点至计算保护对象间的地形，地质条件有关的系数和衰减指数。

根据现场实际情况，本工程取K=150，a=1.5，则当一次起爆药量为6.4 kg时的安全保护距离为：

即按计算校核表面距离该烟囱30.08 m距离外的保护构筑物的振动强度低于规定的振动值，是安全可靠的。

4.2 空气冲击波影响

此次烟囱爆破拆除项目所处的周边环境较理想，烟囱倾倒周边没有密集的需保护建筑物，有空阔的场地。因此，爆破产生的空气冲击波对周边环境的影响非常小。

4.3 爆破飞散物安全校验

在进行拆除爆破时，伴随着爆体的爆破破碎，爆炸气体往往会推动爆破碎片向四周飞散，可能产生安全隐患。本工程采用控制方向爆破，烟囱随着预定的方向倒塌折叠坠落，在倒塌方向有拆除的机砖厂工房及宿舍作为防护，东侧有山体起到自然防护作用。因此是安全可靠的。

5 爆破效果与结论

随着爆破信号发出后，烟囱底部传来了一声爆破声，烟囱底部冒出一团尘雾，上部烟囱开始发生倾斜，烟囱中部开始发生解体，在烟囱高度2/3处发生折断，倒塌落地。根据烟囱爆破后对现场的观察，爆破未对附近的砖厂变电房和土坯房产生明显的影响，筒体结构大部分解体，方便清理残渣，烟囱倒塌方向准确无误，无后座现象，所有雷管、炸药均起爆，爆破效果良好，达到预期的目的。

根据本次烟囱拆除爆破实践效果可以得出以下结论：

(1)烟囱按照预定的倾倒方向倒塌，未对周围的高压线造成影响，表明了该设计方案合理，安全可靠。

(2)爆破前，确定合理的爆破范围、缺口高度、定向窗参数对爆破效果有着重要的影响，可以有效的防止出现后座。从本工程的爆破效果来看，技术参数合理，爆破效果良好，可为类似工程提供参考。

[1]郭进，王幸荣，王晓光.复杂环境下砖烟囱爆破拆除[J].爆破，2007，24(4):60-62.

[2]许名标.砖烟囱定向倾倒拆除控制爆破[J].爆破，2011，28(3): 80-82.

[3]袁发培，秦根杰，章克凌.复杂环境中78m砖结构烟囱定向爆破拆除[J].爆破，2011，28(1):82-83，109.

[4]董桂林，苗战颖，钟远军.砖砌烟囱定向爆破拆除实践[J]，工程爆破，2004,10(1):38-40.

[5]杨仁华，赵红玲.60 m高厚壁砖烟囱定向爆破拆除[J].爆破，2006，23(3):65-66，69.

[6]毛益松，傅光明，夏长青，等.高60 m、80 m两座砖砌烟囱定向爆破拆除[J].工程爆破，2007，13(3):56-58.

[7]磨季云，周运奎，金沐，等.厚壁砖结构烟囱爆破拆除[J].爆破，2012，29(2):87-90.

（责任编辑：叶丽娜）

Blasting Demolition of the 79 m High Thick Wall Brick Chimney under Complex Environment

WANG Jinhua1,2,YANG Xiancai3
（1.School of Civil and Architectural Engineering,Wuyi University,Wuyishan,Fujian 354300; 2.Transport Bureau of Pucheng,Pucheng,Fujian 353400;3.Fujian Puxian Construction Co.Ltd.,Putian,Fujian 351100）

There is a 79 m high thick wall brick chimney close to the tunnel portal,and the blasting excavation of the tunnel will affect the stability of the chimney,in order to ensure the safety of tunnel construction,decided to blasting demolition of the chimney.The surrounding environment of the chimney is complex,in order to ensure the smooth implementation of the project,the parameters such as length,height,directional window parameters,hole form,charge structure,detonation network and other parameters of the blasting gap are designed in detail before blasting,and the security check.The practice shows that the blasting scheme and technical parameters of proposed is feasible and can provide reference for similar engineering.

complex environment；thick wall brick chimney；blasting cut design；security check

TU746.5

B

1674-2109（2016）12-0049-04

2016-09-01

王金华（1985-），男，汉族，助教，主要从事土木工程教学与科研工作。