复杂环境下100m烟囱控制爆破拆除

张洛

摘要：高耸烟囱的爆破因重量和体积大，存在失稳倒塌的危险，虽然我们可根据常用的经验公式制定设计方案，但有时很难控制倒塌的精度，因此烟囱爆破的安全性还需要进一步的提高。本文结合工程实例，进一步加强对复杂环境下烟囱控制爆破拆除的研究，为今后工程的爆破拆除提供一定的理论基础。

关键字：爆破拆除；工程概况；爆破参数；爆破安全

一、引言

爆破拆除工程是因城市发展的需要而兴起的，由于其成本低、效率高而被广泛使用，这在一定程度上促进了爆破拆除工程技术的发展。目前根据工程经验和理论研究得出了一些经验公式，这也为工程设计提供了理论依据。本文结合实际工程，研究复杂环境下烟囱的爆破拆除技术。

2 工程概况

2.1  爆破环境

待爆破拆除的旧烟囱高100m，钢筋混凝土结构，位于广州石化集团厂区内，以烟囱为中心，重点保护目标如表1所示。

表1 以烟囱为中心，重点保护目标表

序号	保护目标名称	距离烟囱距离（m）	与烟囱相对方位	备注
1	输气管道	145	东面	厂区内自有
2	东南向生产	79	东南侧
3	工厂生产区	39	南侧	重点保护对象
4	南侧油灌区	209	西南侧
5	工厂生产区	72	西南侧
6	石化路	179	西侧
7	临时项目部	157	西北侧	玻璃房
8	建筑平房	102	西北侧	倒坍方向（待拆）
9	建筑平房	178	西北侧
10	建筑平房	143	北侧
11	建筑平房	115	东北侧

2.2  烟囱结构

拟拆除烟囱为钢筋混凝土结构，高100m，+0.0m处外径3.88、壁厚0.36m，地面以上有一处清灰口，口宽0.8m，高1.0m。不同标高处烟囱的尺寸见表2。

表2烟囱结构参数表                              

序号	每段标高	筒壁外半径	筒壁内半径	厚度				体积			备注
				筒壁	空气层	隔热层	内衬层	筒壁	隔热层	内衬层
	m	m	m	mm	mm	mm	mm	m3	m3	m3	m
11	100.0	1.88	1.70	180	77	123	250	28.07	130	23.17
	97.5	1.93	1.75
	95.0	1.98	1.80
	92.5	2.03	1.85
	90.0	2.08	1.90
10	87.5	2.13	1.93	200	77	123	250	28.25	14.35	26.00
	85.0	2.18	1.98
	82.5	2.23	2.03
	80.0	2.28	2.08
9	77.5	2.33	2.11	220	77	123	250	33.69	15.73	28.82
	75.0	2.38	2.16
	72.5	2.43	2.21
	70.0	2.48	2.26
8	67.5	2.53	2.29	240	77	123	250	39.60	17.13	31.65
	65.0	2.58	2.34
	62.5	2.63	2.39
	60.0	2.68	2.44
7	57.5	2.73	2.47	260	77	123	250	45.00	18.52	31.39
	55.0	2.78	2.52
	52.5	2.83	2.57
	50.0	2.88	2.62
6	47.5	2.93	2.65	280	50	250	250	40.00	29.45	26.51
	45.0	2.98	2.70
	42.5	3.03	2.75
5	40.0	3.08	2.77	310	50	250	250	46.09	30.87	27.92	上烟道口 1.63×5.14
	37.5	3.13	2.82
	35.0	3.18	2.87
4	32.5	3.23	2.91	320	50	250	250	49.82	32.52	29.57	下烟道口 1.58×4.21
	30.0	3.28	2.96
	27.5	3.33	3.01
3	25.0	3.38	3.05	330	50	250	250	53.68	34.55	31.22
	22.5	3.43	3.10
	20.0	3.48	3.15
2	17.5	3.53	3.19	340	0	0	0	76.34
	15.0	3.58	3.24
	12.5	3.63	3.29
	10.0	3.68	3.34
1	7.5	3.73	3.37	360	0	0	0	85.12			清灰口 0.80×1.00
	5.0	3.78	3.48
	2.5	3.83	3.47
	0.0	3.88	3.52
	底周长	24.38	22.12					526.65	323.12	256.25	1106.01

3 烟囱爆破设计方案

3.1 烟囱爆破总体方案

根据该烟囱的结构特点、周围环境和爆破施工的安全等要求，拟采用爆破定向倾倒的总体方案。通过现场方案对比，选择北偏西45°烟囱定向倒塌方向，主要考虑该方向场地宽敞和塌落振动对周围居民房屋的影响更小。

3.2 爆破切口位置选择及预处理

针对本烟囱特点及实际情况，以倒塌方向易控制和安全、方便施工为原则，综合考虑切口选在距地面标高为1.0~3.5m范围内，即切口上沿位于灰斗平台以下1.5m处。为了确保位置准确，此工程定位窗与辅助窗的边界采取镐头机破碎。烟囱余留截面及爆破切口范围示意图如图1所示。

图1 烟囱余留截面及爆破切口范围示意图

同时，爆破前用高压水对挡灰板上的积灰进行冲洗，防止爆破时出现较大的烟尘。爆破前将避雷针和铁爬梯从5m标高向下用气割割断。

3.3 爆破切口参数

为了能够满足烟囱倒塌过程中完全闭合的设计要求，保证定向准确，此次采用梯形与三角形相结合的复合型爆破切口。

根据烟囱爆破切口常用的经验公式为：

其切口长度：Lp=（1/2~1/3）πD

Lp—爆破缺口长度，m；

D—爆破部位筒壁外直径；D=3.88×2=7.76

选择切口对应的圆心角α为216°。切口长度为：Lp=（α/360°）πD=7.76×3.14×216/360=14.62m。

其切口高度：HP=（1/6~1/4）D                                                

Hp—切口高度，m；

D—烟囱切口处的直径，m。

烟囱的最大切口高度为：Hp=1.9~2.85m。综合考虑，烟囱爆破切口高度取2.5m。

烟囱切口处的药孔参数设计计算值见表3。

表3药孔及装药参数表（考虑提前处理内衬）

δ/cm	W/cm	a/cm	b/cm	孔位	L/cm	孔数/个	单孔药量q/g	单耗Kg/m3	总药量Q/kg
36	18	25	25	上2排	25	2×32＝64	50	2.22	19.52
				中间5排	28	5×32=160	60	2.67
				下3排	28	3×32＝96	70	3.10

3.4烟囱爆破的起爆网路设计

采用非电簇联法复式导爆管孔内延期雷管构成的网路起爆。每个装药设置2发MS9段非电延期导爆管雷管，所有雷管每20发构成一簇，然后用2发MS3段非电延期导爆管雷管孔外接力雷管引爆，接力雷管采用四通连接件构成复式导爆管传爆网络，最后非电脉冲起爆器起爆整个网路。

3.5 烟囱爆破安全

烟囱爆破的主要危害：爆破地震波、落地振动、爆破飞石、爆破灰尘、空气冲击波和噪音等。只要采取合理的措施，可极大地降低这些危害效应。

通过爆破前对烟囱内灰斗内的积灰的冲洗及爆破后及时喷淋降尘，极大地降低了爆破灰尘的危害。

通过爆破采用延时控制爆破，孔内设置黄黏土填塞，一定程度上降低了爆破噪音的危害。又由于爆破持续时间极短，整个过程仅持续数秒时间，因此，本次爆破将不会因爆破冲击波和爆破噪音引起危害效应。

4 结论

本文以广州石化100m烟囱爆破拆除为例，研究复杂环境下烟囱的爆破拆除技术。针对本烟囱特点及实际情况，本次爆破采用北偏西45°爆破定向倾倒的总体方案，采用梯形与三角形相结合的复合型爆破切口及非电簇联法复式导爆管孔内延期雷管构成的网路起爆，并根据技术规范及行业标准制定相应的安全防护措施，最终顺利完成爆破拆除任务。

参考文献：

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