某玻璃厂30m烟囱爆破拆除安全设计_

【摘要】本文对某玻璃厂复杂环境情况下30m高的排烟烟囱进行了安全设计。首先根据实际情况和爆破设计规范选择了定向爆破方法，然后在此基础上对相应的爆炸参数进行了设计，同时为保障工程的顺利实施及人员和设备的安全，采取了预处理安全技术及措施。
【关键词】定向爆破拆除安全设计
一、设计对象概况及拆除要求
该烟囱为某玻璃厂熔炼车间的排烟烟囱，底部直径为3.6m、高度为30m、壁厚37em、内衬12em。起用时间为巧年，保存状态良好，风化不严重。距离最近的钢筋混凝土建筑物为南侧的熔炼车间约4.5m，距北侧距配电楼gm。西侧为一围墙，墙外为4m宽的主要交通路线，在往西为办公区。东侧为一用于堆放杂物的草地，宽度约为34m，再往西为厂内的一条3m宽的水泥路。在草地周围分别有厂房和仓库(如图1和表1所示)。为了烟囱拆除地安全顺利进行，爆破前必须对它的结构和受力情况进行分析，了解结构类型和承重形式。探明材质和施工质量情况，了解待拆除烟囱周围和场地情况。烟囱的拆除方案有多种，最常用的为“定向到塌”、“折叠坍塌”和“原地坍塌”三种。定向倒塌方案是在烟的底部炸开一个一定大小和形状的缺口，它便在自重的作用下，形成一个倾覆力矩，让烟囱绕定轴转动一定的倾角后，整体失稳，向预定的方向倾倒，冲击地面而解体(如图2所示)。要选择定向倒塌方案，必须具有一定宽度的狭长地带，其宽度不小于烟囱最大直径的四倍，长度不小于烟囱高度的12倍。飞41勺办公区草地熔炼取间要求运用爆破拆除的方法准确地拆除该烟囱;烟爆破后自动解体;不会对周围的建筑物造成任何损害;整个拆除过程要求不能过于复杂;周期要尽量短，整个拆除过程不能超过一周;保证厂内的人员和设备的安全;爆破设备要尽量使用普通通用设备。
二、总体方案选择
炸毁部分爆破缺口
折叠式倒塌原理与定向到塌原理相同。只是根据场地的大小，除在底部炸开一个开口外，还要在烟囱的中部的适当部位炸开一个或多个开口，使建筑物由20067溯眯斋豁藻翘皿皿顶开始找两个或两个以上的相反方向折叠倒塌。根据到塌形式可分为:双向交替折叠坍塌和单向折叠倒塌(如图3所示)。双向折叠倒塌单向折叠倒塌口且嗯须找到烟囱外壁上的缺口中心点b。确切定其b点位置的方法三种:一是切线法(如图4)，从b气点引出两条射线b，a和b℃，使其与烟囱的外壁相切于a和c两点;二是采用经纬仪定点:用一根绳子连接b’和倾倒方位线上的另一点b，’然后将绳子延伸至烟囱壁上，其交点就是b;三是量取ac长取其中心点b的位置。在本设计中采用的是切线法。采用折叠式倒塌首先确定分几段折叠，如果场地开阔，段数就少，若场地狭窄则应多分几段。地面若有112高度时一般分两段。如果分多段，技术复杂、须高空作业、投资大、风险大，一般不用。原地到塌的原理主要是烟囱底部，将其支撑筒壁整个周长炸开一个足够高的缺口，然后再其本身自重的作用和重心下移过程中，借助于重力加速度，以及在下落地面冲击力作用下自行解体。此方案所需的场地小，但技术难度大，稍有失误便会造成任意方向的倒塌。且该方案只适用于砖砌体烟囱，危险性大，一般不采用。爆破方案选择的原则为“经济上合理，技术上安全可靠”。本设计对象为普通水泥砂浆砖砌烟囱，保存状况良好，经检查无裂缝，风化情况不严重，从收集的资料可知该烟囱距离熔炼车间仅4.5m的水平距离，小于烟囱高度的1/6，因此，原地倒塌方案不适用。烟囱的西侧距围墙不到sm的距离，围墙的西侧是繁忙的交通道路，再往西侧是居民区，距离小于烟囱高度的一半，双向折叠也不适用。该烟囱左侧有开阔的草地和道路远大于烟囱高度，可以用单向折叠倒塌和定向到塌方案。因为单向折叠倒塌要开两个开口，须高空作业。还要准确地起爆上下缺口，施工量大，技术复杂。从经济效益和技术复杂程度以及安全系数上考虑，本设计用定向到塌方案最合适。
三、爆破设计方案
1、爆破缺口的设计
倾倒方向和爆破缺口对称中心的确定烟囱定向倒塌的方位是根据其高度和它至周围建筑物的水平距离的情况来确定。为了保证烟囱按照原设计的方向倒塌，必须使烟囱的轴线oa与地面上设计的倾倒方位bb重合(见下图)。为了做倒这一点，必倒塌的方向(如布局简图所示)与水平方向成23度的夹角，这样烟囱倾倒方向的距离将不大于
1.2倍的烟囱高度，烟囱
倾倒时不会对右侧的水泥路面造成损害。
(2)缺口的形状的确定
开口是为了创造失稳条件，因此开口形状的优劣，将直接影响烟囱定向倒塌地准确性。当前国内常用的开口形状有长方形、梯形、倒梯形、斜形、反斜形、反人字形等。其中梯形和矩形采用较多，效果较好，能确保按预订方向顺利倒塌。本设计中烟囱为普通砖砌烟囱，没有特殊要求。为了习惯和施工方便本设计选择矩形窗口。这样施工和设计都比较方便，而且开定向窗较易计算不复杂。用风镐开窗口时矩形比其它的形状方便。
(3)缺口高度的确定
缺口高度h是烟囱拆除中的重要参数。砖砌体地缺口的高度不应小于壁厚的1.5倍。根据国内的施工经验其取值范围在1.5各一36之间就能满足要求。实践证明高度适当高一些，可以防止倾倒过程中防止发生偏转。但h越高，钻孔的工作量也就越大。同时，还要考虑钻孔、炮眼布局、间距、行距等因素，确定一个合理的高度。在本设计中确定万=92.5cm
(4)缺口弧长的确定
缺口弧长l是指缺口展开后地水平长度。此长度太大则保留起临时支撑作用的地壁筒太短，承受不了烟囱的全部重量。在倾倒前会压垮底座，而发生底座事故，达不到倒塌的要求;缺口的长度太小，虽然保留部分能承受烟囱的重量，但烟囱不一定会发生倾倒，使烟囱成了危险建筑物，给下一步地拆除造成困难和危险。根据目前的施工经验，当烟囱爆破缺口弧长满足
%兀d““万动时，烟囱能保证按设计的方向倾倒。其具体取值应视砖体强度的强弱而定。若砖体结构完好，风化较轻，取较大值;反之，取小值。本设计中，烟囱保存完好，结构强度较大，可以取大值。结合到施工实际情况，炮眼的排距选择l=680cm，当烟囱的缺口被炸除后，烟囱的全部重量都有保留部分承担，如果保留部分承担不了烟囱的重量，则会发生底座事故。如果烟囱在未倾倒前把底座压垮，烟囱的倾倒方向发生未知的变化，这样是拆除变得很危险，为了避免底座事故，需要进行强度校验。烟囱的外壁厚37cm，内衬12cm，可以近似地假设
烟囱的壁厚均为50cm，高30m，砖的自重取18k筋/m，，砖承受的最大压强为30xl心。。体积
v=30x(1.8，一1.3，)下二146.0lm3剩余支撑面积:s二(360二一650)/(1.5，-1.43，)令360=l.49m，压强:，8000%二，76x，0’<30x，o，由以上的验算可以得知:烟囱的保留部分能够承受烟囱的全部重量，不会发生底座事故。
2、炮孔的布里与装药:
合理的布置炮孔和确定炮孔方向，是保证控制爆破效果的一向项重要技术措施。在本设计中所用的是水平炮孔，虽然水平炮孔比竖直炮孔难操作，但是，在同样装药量的情况下，由于水平炮孔破坏介质时是水平向上抛的，在重力的作用下碎块的抛距小于竖直炮孔，且在烟囱的壁上不能开竖直炮孔。布孔的范围在爆破缺口以内，为了得到更好的破碎效果，采用梅花
时应在爆破中心线的两侧对称均衡地布孔。结合炮孔的间距、排距、缺口高度以及最小抵抗线确定如图5所示的布局(左右两个是对称，大小一样)，共有80个炮孔。在拆除爆破时，多是将炸药做成药包装人孔中。当炮孔深l<1.6w时，将药量做成一个药包装人;当孔深在1.6w<l<2.5w时将计算的药量分成两层装人;当2.6w<l<3.7w时，可分三层装药;当l>3.7w时，可分四层装药，一般不可超过四层。在本设计中，孔深l=25.9em，w=ls.sem，1.6w=29.6cm。因此将药量做成一个药包装人。
3、爆破参数的选取
的竹笆，用铁丝捆牢，并使竹笆与墙体有加cm的间隙。对周围地建筑物的门窗用竹笆防护。
2、炮烟中毒的预防
炯室爆破爆破扩散范围的经验公式:r=k扼其中k取160，若取本设计中一次起爆药量则r二17m。对于拆除爆破，处于露天环境，安全距离要小于同当量恫室爆破的安全距离。为了防止炮烟中毒，特采用以下措施:
(1)严格检查爆破用药的质量;不使用过期和变质的炸药。
(2)保证堵塞的质量，避免炸药产生不完全反应。
(3)实施爆破的施工人员要处在上风处。
3、人员的安全距离和警戒范围:
爆破施工人员的安全距离要参考冲击波人员安全距离和防炮烟中毒安全距离，以及具体的施工环境来定。在本设计中选择为3伽。考虑到烟囱倒塌的不确定因素(如倒塌方向偏离等)，爆破施工人员不能在在烟囱倒塌方向上左右45度的范围内。安全警戒范围因大于人员的安全范围设定为距爆破中心80in的范围内。
五、爆破效果
通过按照以上设计进行爆破，效果良好。爆破起爆后，烟囱完全按设计方向倾斜倒塌，周围人员未受任何伤害，设施未受任何破坏。

文章来自：滑模机械网

文章作者：信息一部

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