Directional Demolition Blasting of 65m High Brick-concrete Chimney
程庆 CHENG Qing；朱正弟 ZHU Zheng-di；吕苗 LV Miao
（麻城凯龙科技化工有限公司，麻城 438300）
（Macheng Kailong Technology Chemical Co.，Ltd.，Macheng 438300，China）
摘要：现有一65米高砖混结构烟囱需定向倒塌控制爆破拆除，本文通过设计倒塌方向、切口设计、确定爆破参数和起爆网路设计，实现了烟囱按预定方向倒塌；对于爆破振动、飞石飞溅和塌落振动等危害进行了校核及防护措施，保障了周边建筑物的安全。
Abstract: A 65-meter-high brick-concrete chimney needs directional collapse and controlled blasting demolition due to energy saving and emission reduction. In this paper, by designing collapse direction, cutting design, determining blasting parameters and detonation network, it achieves the chimney collapses in a predetermined direction; for blasting vibration, flying rocks splashing and collapse vibration hazards, etc, checking and protective measures were carried out to ensure the safety of surrounding buildings.
关键词：烟囱；拆除爆破；爆破振动
Key words: chimney；demolition blasting；blasting vibration
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）29-0179-03
1 工程概况
1.1 烟囱周围环境
该砖烟囱东侧60.0 m处是乡村公路，沿着公路走向有一条低压电线和电话电缆，公路外围约180m有民房；其南侧30.0m处是一间砖混结构的厂房，120m处有民房，200m处是移动信号塔；其西侧距离一间砖混结构的厂房最近距离为50.0m；其北侧距离85.0m处是高压变压器。图1为爆破周围环境。
1.2 烟囱尺寸结构
烟囱内部为普通砖作内衬厚度为10cm，烟囱内衬内径为1.65m；外部烟囱筒体厚度为62cm；内衬与烟囱筒体之间为6cm宽的空气间隙作为隔热层，其高度约65m，烟囱其南侧有一个高为1.5m，宽为1.65m的烟囱进烟口构筑物，跟原砖窑连接一起；其东侧有一个出烟口，图2为烟囱现场图。
2 爆破拆除方案
2.1 倒塌方向设计
在烟囱爆破后的倾斜方向上需要留有一定的空旷场地，其倒塌方向的水平距离距烟囱中心不得小于烟囱高度的1.0-1.2倍，垂直于倾倒中心线方向的横向宽度不得小于烟囱底部爆破部位外径砖烟囱2-3倍。结合该爆区周围环境，拟设计烟囱爆破后朝东北方向定向倾倒[1-4]。
2.2 爆破切口设计
本次爆破切口形状为倒梯形，已知烟囱外径4.97m，周长15.60m，相关切口参数计算公式如下：
H=（1.5-3.0）δ=1.6m；
L=（0.55-0.58）S，这里采取梯形切口的长度为L= 0.58，S=9.04m；
式中：H为爆破切口高度（m）；L为烟囱爆破切口长度（m）；S为烟囱周长（m）；δ为烟囱壁厚。
2.3 爆破设计参数
已知筒壁厚度δ=0.8m，外径 D=4.97m，最小抵抗线[5]W=42cm，按照如下公式计算该烟囱爆破参数，具体结果见表1，图3为炮孔布置示意图，图4为圆周截面布孔装药图。
炮孔深度 L=（0.67-0.68）δ
炮孔间距a=（0.54-0.63）δ
炮孔排距b=（0.87-1.0）a
炸药单耗q=1200g/m3
单孔装药量Q单= qabδ。
2.4 起爆网路设计
起爆网路采用非电导爆管簇联网路，每个炮孔用双雷管（A、B）起爆，不同炮孔的A、B雷管分别相联成一簇，每10个联成一簇，用电雷管激爆，A、B两簇的电雷管分别组成两个串联网路，然后并联起爆，图5为起爆网路设计图。
3 安全校核及防护措施
3.1 爆破振动校核
爆破引起的振动可根据经验公式：
■
式中：V为烟囱爆破引起居民楼基础质点振动的速度，cm/s；Q为本烟囱爆破中一段起爆的最大药量，kg，取Q=15.0kg；R为民房离烟囱的距离，m，R=30m；kk′，a分别为爆震波传播介质影响系数和震波传播衰减指数，kk′=32.1，a=1.50，代入公式得V=0.76cm/s，该值小于《爆破安全规程》[6]规定的建筑物爆破振动安全临界值2cm/s，所以本次爆破振动效应不至影响其周围建筑的安全，故不需单独设防。
3.2 安全防护
为防止飞石的损害，采取以下安全措施：
①烟囱爆破部位采取两层覆盖竹芭，外加一层彩布，再用8#铁丝包裹住，进行全部覆盖遮挡防护，以阻减飞石的飞出速度和距离；
②严格控制炸药量；
③布设爆破安全警戒线：倾倒前方200m，侧后方各150m，爆破前15分钟该区域内的所有人员均必须撤出。
3.3 塌落振动校核
建筑物爆破拆除时的塌落震动速度经验公式[7]如下：
■
式中，M为下落构件质量，320 t；H为构件重心的高度，为40 m；g为重力加速度，9.8m/s2；Kt为经验系数，取30-40，这里取35；R为着地点与测点的距离。经计算得到离开落地中心不同距离上的振动速度v见表2。
该结果对受保护的建筑物而言远小于《爆破安全规程》规定的建筑物振动安全临界值，所以本次倒塌振动效应不至影响其周围建筑的安全。
4 爆破效果
实施爆破后，由于烟囱结构本身局部开裂受损,倒塌过程中出现一定程度的扭曲，烟囱倾倒方向与预定方向有2-3度的偏差；倾倒后爆破振动检测结果比计算值略小；爆破飞石都在有效控制范围内；烟囱倾倒后破碎效果良好便于清理工作顺利进行，烟囱倾倒过程如图6-图8所示。
5 结语
爆破结果表明，本次65米高的烟囱定向拆除爆破达到了理想效果，说明此次爆破参数的设计是合理的；针对爆破过程中不可避免的爆破振动和飞石飞溅等情况，所采取的安全防护措施保证了周围建筑物的安全，对于类似工程具有很好的借鉴意义。
参考文献：
[1]汪旭光，于亚伦.拆除爆破理论与工程实例[M].北京：人民交通出版社，2008：124－129．
[2]汪旭光，郑炳旭，张正忠，等．爆破手册[M].北京：治金工业出版社，2011．
[3]汪旭光．爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2014：475－490．
[4]胡畅．一座钢混结构水塔的爆破拆除[J].煤矿爆破，2018，36（6）：29－31．
[5]中华人民共和国水利部.SL174－2014，水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，2014．
[6]中国国家标准化管理委员会.GB 6722－2014，爆破安全规程[S].北京：中国标准出版社，2015．
[7]何清举.碾压式土石坝塑性混凝土防渗墙设计方案探讨[J].河南水利与南水北调，2017（11）：39－40． |
