150 m高钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除

李 鸿， 陈信鸿， 李 杰

(贵州新联爆破工程集团有限公司， 贵阳 550002)



150m高钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除

李 鸿， 陈信鸿， 李 杰

(贵州新联爆破工程集团有限公司， 贵阳 550002)

摘要：介绍了成功将150 m钢筋混凝土烟囱进行爆破拆除的案例。针对待爆破烟囱周围环境特点制定了爆破设计方案，采用了加大爆破切口高度，全部瞬发起爆及簇联复式网路以及安全防护措施。烟囱倒塌长度165.3 m，倒塌方向前冲距离约为烟囱高度的10%，在爆破以及烟囱下坐、倒塌触地过程中振动速度最大值为0.10 cm/s，需保护建(构)筑物和设施完好无损。取得了定向准确、倾倒落地安全、爆破振动控制好的经验，可为类似爆破工程提供参考。

关键词：烟囱； 钢筋混凝土； 定向爆破； 爆破拆除； 安全措施； 爆破振动

1工程概况

盘县老屋基矸石发电厂因“上大压小”项目启动相关要求及企业改革需要，决定在原址基础上重新规划新建一个30万kW的发电厂，需要拆除厂区内大部分建(构)筑物及平整场地，要将发电厂内烟囱进行爆破拆除。

1.1周围环境

待拆除烟囱为高度150m钢筋混凝土烟囱。烟囱东侧紧邻待拆除的除尘室、锅炉间、主厂房；南侧为电厂煤渣池，距离为56m；西侧紧邻厂区公路和待拆除材料供应科库房，需要保护的民房位于烟囱正西侧，距离为165m；北侧为山体，距离烟囱70m。烟囱周围150m内无需保护建(构)筑物，周围环境见图1(厂区内烟囱周围建(构)筑物均待拆)。

图1　烟囱周围环境Fig.1　Environment around the chimney

图2　烟囱Fig.2　The chimney

1.2烟囱结构

烟囱重2 600t，重心高度为50m。顶部直径6.2m、壁厚160mm，底部外直径14m、内直径13.2m、壁厚400mm。烟囱高0 ～35m的竖向配筋为Ф22，高35 ～100m竖向配筋为Ф20，100m以上为Ф16；底部为双层钢筋网片结构，上部为单层钢筋网片结构。烟囱基础为直径18m、地下深2.5m钢筋混凝土结构。内部煤灰斗底部距地面6.5m，有4根横截面为80cm×40cm的钢筋混凝土井字横梁；烟道顶部距地面高度8.5m，烟道和出灰口均成南北走向。

2爆破方案

拆除爆破是一种既高效又科学文明的施工方法，即运用爆破原理，在认真分析拟要拆除烟囱的荷载分布，结构特点和实际承载能力的基础上通过炸药爆炸时瞬间释放的巨大能量把烟囱的部分承重结构破坏，形成爆破切口，使烟囱获得一定的偏心距，在自重作用下按设计方案倒塌。

烟囱为前期拆除构筑物，除尘室、锅炉房、主厂房、供应科库房因内部设备还未全部拆除，需对其进行保护。综上，南侧为煤灰池，具备烟囱倒塌空间。经现场勘察，南侧煤灰池具备烟囱倒塌空间，决定烟囱定向倒塌方向为正南方〔1-4〕。

2.1爆破设计

2.1.1爆破切口设计

根据现场环境和烟囱下部结构情况，确定烟囱爆破切口距地面50cm。切口采用正梯形，两侧开定向窗。为保证烟囱的爆破效果和倒塌方向的准确，在切口的正中心开中间窗，两端开设三角形定向窗。

(1)切口圆心角

切口圆心角直接决定切口展开长度，而切口长度决定了倾覆力矩的大小，切口偏长，倾覆力矩偏大，绞支易于破坏，不利于烟囱的平稳倒塌。爆破切口的长度是以烟囱的重力引起的截面弯矩应等于或稍大于预留支撑截面极限抗弯距为主要依据来确定的，本工程依据类比法取爆破切口圆心角为216°，如图3所示。

图3　烟囱爆破切口断面Fig.3　The chimney profile of blasting cut

(2)切口展长

烟囱切口中心截面处的筒体周长为43.96m，切口圆心角为216°，底部展长43.96×216/360=26.37m，实取27m。根据烟囱的结构特点和倒塌方向，切口两侧预开三角形定向窗，定向窗底长1.5m、高2.5m，中间窗底宽2m、高3.2m，如图4所示。为防止开设窗内钢筋在烟囱倒塌时起到一定支撑作用，预先将开设好的定向窗、中间窗内横竖钢筋全部切割，如图5所示。

图4　爆破切口Fig.4　Blasting cut

图5　预处理后定位窗Fig.5　The positioning window after preprocessing

(3)切口高度

切口高度H是烟囱拆除爆破设计的重要参数，据一般工程经验，H=(3～5)δ，其中δ为切口处烟囱的壁厚，烟囱底部筒壁厚为0.40m，切口高度取H=1.2 ～2.0m，考虑到倒塌场地有限，尽量缩小烟囱的触地范围，实取H=3.2m，如图6所示。

图6　烟囱爆破切口立面图Fig.6　The elevation of blasting cut

2.1.2爆破参数设计

(1)烟囱爆破参数

烟囱采用手持式YT2钻孔机，根据现场实际勘

察情况，炮孔布置如图7所示。

图7　炮孔布置图Fig.7　The arrangement of hole

采用梅花形布孔方式，爆破切口内(开定向窗、减荷槽的炮孔除外)共布孔429个(每排约45个炮孔，共计9排)，炸药用量51.48kg，装药结构横截面如图8所示。在每孔内装单发MS1段雷管，孔内共用雷管429发。烟囱具体的参数见表1。

图8　装药结构横截面图Fig.8　Cross section of charge structure

名称壁厚/m孔径/mm孔距/cm排距/cm炸药单耗/(kg·m-3)炸高/m总布孔/个单孔药量/g总装药量/kg参数0.4040403523.242912051.48

(2)内部支撑横梁爆破参数

为防止倒塌过程中横梁对烟囱壁的支撑作用，对横梁钻水平孔，每根横梁一端布置3个孔，共计24个孔。横梁宽δ=40cm；孔深L=2/3×δ=26.7cm，取27cm；孔距a=(0.8～1)L=20.8 ～26cm，但根据现场实际勘查情况取a=40cm、排距b=35cm；单耗q=2.5kg/m3；单孔装药量Q=qabδ=140g，实取150g。

采用梅花形布孔方式，横梁共布孔24个，炸药用量3.6kg，在每孔内装单发MS1段雷管，孔内共用雷管24发。

2.2网路设计

烟囱孔内用两发瞬发非电雷管进行延时，每20发瞬发非电雷管抓一簇，用两发瞬发雷管连接，烟囱

共分3簇瞬发非电雷管，将6发雷管绑一簇，用两发瞬发雷管连接，用双起爆针起爆。具体爆破网路如图9所示，爆破器材使用情况见表2。

图9　烟囱爆破网路连接示意图Fig.9　The connection diagram of blasting network

序号名称数量备注1乳化炸药55.08kgϕ32mm2导爆管雷管650发MS1导爆管(脚线5m)3起爆针2个4起爆器2个

2.3安全防护设计

2.3.1减小倒塌触底振动措施

通过毫秒延时起爆网路控制烟囱各个部位的起爆时间和触地时间，将触地冲击作用分散开来减小触地振动。在倒塌方向布设两道缓冲堤，缓冲堤沿倒塌中心线从塔基边缘算起依次40m、54m各布设一条。每道长10m、宽2m，高度依次为1.5m、2m。缓冲堤横截面与缓冲沙袋如图10、图11所示。

图10　缓冲堤横截面Fig.10　The cross section of buffer dike

图11　缓冲沙袋Fig.11　The buffer sandbags

2.3.2飞石防护

对爆破切口布孔部位采用“胶皮网-草垫”双层

防护。先对布孔部位采用双层胶皮网包裹捆扎，然后在胶皮网上悬挂单层草垫。

3爆破效果

3.1倒塌效果分析

起爆后，整个烟囱失稳倾斜，按预定方向倾倒触地。烟囱3m以下部分完全破碎，未爆破区域的钢筋混凝土在烟囱重力作用下被拉断破碎；15m以上部位倒塌触地后破碎较好，爆堆高度1.8m；40m以上部位在缓冲堤和混凝土边墙的作用下折断，破碎效果较好，爆堆高度1.0m。爆破后周围建(构)筑物均未受影响。现场爆破效果如图12所示。

图12　爆破效果Fig.12　The effect of blasting

对倒塌后的烟囱进行测量，整个烟囱倒塌长度165.3m，倒塌方向前冲距离约为烟囱高度10%。

3.2爆破振动效应分析

对西侧居民房进行振动测试〔5-6〕，共布置两个测点，距离烟囱的距离分别为170.5m、165m，得到不同测点的振动速度峰值见表3。

本次烟囱拆除爆破从起爆至烟囱触地振动总历时12s，其振动历程包括爆破自身产生的振动以及烟囱下坐、倒塌触地过程的振动。其中爆破振动历时约1.2s，峰值振速0.1023cm/s出现在测点1的1.1s左右，附近居民区的测点振动都在0.2cm/s以下，测点1和2的监测波形如图13、图14所示。

表3　振动监测结果

图13　1号测点监测结果Fig.13　Monitoring result of No.1 point

图14　2号测点监测结果Fig.14　Monitoring result of No.2 point

爆破振动监测资料表明：各测点实测最大振动速度均在安全允许振速之内〔7〕。因此，此次爆破没有对保护对象产生破坏影响，符合安全要求。

4结语

烟囱按爆破设计方向倾倒着地，爆破倒向准确，倒塌方向前冲距离约为烟囱高度10%。对烟囱西侧居民房进行振动监测，测点振动监测结果都在0.2cm/s以下，周边需保护民房安然无恙。

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〔7〕 爆破安全规程GB6722-2014[S]. 北京:中国标准出版社,2014.

SafetyregulationsforblastingGB6722-2014[S].Beijing:StandardsPressofChina,2014.

文章编号：1006-7051(2016)03-0040-05

收稿日期：2016-01-07

基金项目：黔科合重大专项字[2015]6003；黔科合高G字[2015]4004；贵州省工业和信息化发展专项基金计划(2015030)

作者简介：李 鸿(1962-)，男，博士，高级工程师，主要从事工程爆破及安全技术研究。E-mail： 542042223@qq.com

中图分类号：TD235.373

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.03.008

Blastingdemolitionof150mhighreinforcedconcretechimney

LIHong，CHENXin-hong，LIJie

(GuizhouXinlianBlastingEngineeringCo.,Ltd.，Guiyang550002，Guizhou，China)

ABSTRACT：The blasting of 150 m reinforced concrete chimmey successfully was introduced.The blasting design was made according to the environmental characteristics of the chimney. The height of blasting cut was increased, and all instantaneous detonation and cluster compound network and safety protection measures were used. The collapse length of the chimney was 165.3m, the collapsed distance along the collapse direction was 1/10 of the chimney height. Under the blasting, the peak velocity of the collapsed vibration was 0.10 cm/s, and the protection of the building/structures and facilities were in good condition. This blasting made orientation accurately, the experience of dumping ground safety and the controlling of good blasting vibration had been obtained, which could provide a reference for similar blasting engineerings.

KEY WORDS:Chimney； Reinforced concrete; Directional blasting； Blasting demolition； Security measure； Blasting vibration