摘 要: 根据定向爆破拆除高耸建筑物的原理,在复杂环境下,完成了45 m高砖烟囱的定向爆破拆除。介绍了爆破方案的设计、参数选取、采用的安全技术措施。
关键词: 烟囱;定向倒塌;爆破切口;微差爆破
1 工程概况
新烟集团洛阳卷烟厂内有一座烟囱,因厂内技术改造需爆破拆除。该烟囱高45 m,始建年代较近,砖混结构,无风化腐蚀,烟囱底部(距地面0. 46m量起),外径4. 31 m,周长13. 54 m,高2. 3 m,烟道口位于正北方向,宽2. 2 m,高2. 3 m(实测),壁厚0. 8 m(实测,含内衬耐火砖和煤粉灰夹层厚度),烟囱中部北边有几处水泥抹面痕迹,烟囱顶部有一砼圈梁,上有避雷线。该烟囱正南方3. 6m处有一条东西走向的生产动力的输汽管道,外径800 mm,高于地面1. 7 m架空;正南方4. 3m处为东西走向的围墙,围墙外为南苑小区,有一幢6层居民楼,距烟囱13 m;东面29 m处为800 mm的生产动力输汽管道,高于地面1. 7 m架空, 32 m处为烟厂仓库;北面和西面为一期拆除的空地,周围环境见图1。
2 烟囱倒塌方向确定
烟囱的定向爆破倒塌设计的主要原理是在其倾倒一侧的底部,爆破开一个大于一半周长的爆破缺口,从而破坏其结构的稳定性,导致整体结构失稳,在本身自重作用下形成倾覆力矩,迫使其按预定的方向倒塌在一定范围之内[1~3]。由现场情况,烟囱正北向为一期拆除的空地,有足够的倒塌长度,东西两侧有足够的倒塌宽度,烟道口位于正北方向,因此确定烟囱向正北方向倒塌。
图1 爆区周围环境示意图(单位:m)
3 爆破切口设计
1)切口形式 根据该烟囱的情况和以往的经验,该烟囱采用正梯形切口,并在切口范围内预先
开设导向窗[2]。
2)切口长度 根据以往经验和众多成功的实例[4~6],切口长度应取切口处筒体周长的3/5 ~2/3,该工程取切口处周长的2/3,切口长l=9. 03m,取切口长度为9. 0 m。
3)切口高度 烟囱在倾倒过程中,切口上、下沿闭合时,重心移动距离应大于切口下沿处外径,根据以往经验和众多成功的实例一般切口高度h=(1.5~3.0)δ,其中δ为切口处的烟囱壁厚,δ=0. 54m(实测),切口高h=0. 81~1. 62 m,该工程取h=1. 5 m,切口位于地面以上0. 46 m。
4 爆破参数及装药量的计算
4. 1 炮孔深度l
圆筒式烟囱的爆破缺口可视为类似一个拱形建筑物,爆破时筒壁的内侧受压,外侧受拉,而砖砌体的抗拉强度远远小于其抗压强度,所以外侧爆破漏斗比内侧易于形成,同时保证爆破把爆渣掏空,药包位置应靠近内侧[3]。当从外面钻孔时,孔深l取壁厚的0. 68~0. 72倍,炮眼深度l=0. 367~0. 388m,该工程取孔深为38 cm。
4. 2 孔距a与排距b
孔距的确定,主要和眼深有关,此外孔距还与其材质以及风化程度有关,在爆破时要确保爆破为弱抛掷爆破,即对于砖结构要使被炸出的砖渣离开原位,该工程的孔距a取40 cm,排距b取30 cm。
4. 3 单孔装药量的计算[4. 5]
根据以往经验和现场试炮,该工程单孔装药量采用75 g,最下面一排85~90 g,第二排80~85 g,上面三排单孔装药量为75 g,有些靠导向窗位置的孔达到50 g,共计装药量为3. 75 kg。
5 炮孔布置
该工程采用梅花型布孔,共计5排,每排从烟道口向定向窗布置。最下面为第一排,第一排、第二排、第三排,均为14个孔,第四排12个孔,第五排10个孔,共计64个孔,炮孔布置具体见图2。
图2 炮孔布置、起爆网路示意图(单位:m)
6 起爆方式
采用非电塑料导爆管雷管,每个孔内装二发非电雷管, 1、3、5三个段别,共计64个孔,从烟道口向两边对称爆破,孔外用8发非电雷管(2发为一组)传爆,用2发瞬发电雷管引爆,共计用非电雷管136发,瞬发电雷管2发。
7 安全技术措施
为确保烟囱倒塌方向的准确性和周围建筑物的安全,爆破过程中采取了如下安全技术措施[6]: 1)先处理掉内衬,同时清干净煤粉灰和杂物; 2)用素砼把南面的出灰口封堵,厚度0. 54 m; 3)剪断避雷天线、连结线及影响烟囱倒塌的一切器材; 4)用风镐严格按设计,并严格对称地开设好定向窗,并掏空,厚度为0. 54 m(内衬和煤粉已除掉); 5)为防止筒体和烟囱顶部砼圈的飞滚,从距烟囱60m远处开始, 3倍于烟囱直径宽的范围内铺上了一期拆除建筑物的粉渣,铺设长度20 m。
8 安全防护措施
该工程采用的是近体防护方法,在爆破切口的上边钻孔,打上钢筋,然后把二层草袋、两层荆芭和两层铁丝网挂在上面,然后用铁线把覆盖材料捆在烟囱上。烟囱正南方的输汽管道上覆盖二层荆芭,东面仓库的玻璃上面覆盖二层荆芭。
9 爆破效果
2004年12月26日下午3点整起爆,防护材料轻微冲开,但无飞石,烟囱站立约10 s后缓缓向正北方向倾倒,无后坐,倾倒过程中烟囱在2/5处折为两截。烟囱落在预先铺好的粉渣上,顶部砼圈着地粉碎,落地宽度控制在2倍烟囱直径以内,筒体完全粉碎,着地中心线完全与设计吻合,周围的建筑物完好无损,达到了预期的爆破效果。洛阳电视台、洛阳日报、洛阳晚报进行了全程报道。
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