85m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除

85m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除摘要：介绍了用定向控制爆破拆除一85m高钢筋混凝土烟囱的工程实例。根据工程实际情况，设计了定向窗与爆破相结合开缺口，合理确定爆破参数，对爆破部位及地面布置安全防护。爆破及倒塌效果表明，烟囱倒塌方向符合设计，安全防护措施有效减小了爆破飞石及烟囱触地振动与飞溅等危害，可为类似工程提供参考。关健词：烟囱拆除;定向爆破;缺口设计;安全防护随着城市建设的发展，城市控制爆破拆除应用日益广泛。因周边环境往往复杂，对高耸构筑物（如烟囱）的爆破拆除难度更大，要求更为严格。毕卫国，付武，张建平［1-5］等成功实现了高钢筋混凝土烟囱的定向爆破拆除，并提出了有效的安全防护措施。实际工程中，需掌握待拆除烟囱周边环境，烟囱结构等情况，结合实际条件合理设计与施工，以达到预期的工程效果及工程的安全性。1工程概况1.1爆区环境广州市油制气厂位于广州市天河区吉岐路南侧，应厂区改建项目需要，需将厂区内一85m高钢筋混凝土烟囱拆除，考虑到工期与经济性因素，决定对烟囱进行爆破拆除。烟囱北面厂房、设备基本已拆除完毕，现为空地；西面85m处有一钢结构临时厂房，150m处为广州三鑫服饰洗染有限公司厂房；南面120m处为一钢结构临时厂房；东面30m为原生产厂房区（待拆除，无需保护）。烟囱北面及东面500m范围内无需保护建筑物，150m内无地下管线，爆破环境较为良好。1.2烟囱结构与参数烟囱为一锥形体，地面以上部分高约85m。烟囱基础采用混凝土灌注桩基础，地面以上筒壁为钢筋混凝土结构，混凝土强度等级设计为C25，钢筋采用HPB235，HRB335钢。以地面标高为±0.0m，标高±0.0m以上筒身共分8节，相邻节之间设置牛腿，筒身结构及参数见表1。烟囱底（±0.0m）圆形外径为7.04m，内径4.32m；顶（+85.0m）外径3.20m，内径2.84m。烟囱近地面节壁筒厚36cm隔热层厚8cm，内衬层厚约24cm，壁筒内竖向配筋为①20，环向配筋①14,为双层钢筋网片结构。地面以上烟囱总重量约为1453t。烟囱西面底部有一个出灰口，尺寸为0.7mx0.8m，烟囱南面和北面在+4.2m处各有一个烟道口（底标高+3.3m），尺寸为1.6mx1.8m。2.2缺口设计2.2.1缺口设计原则缺口的设计直接决定了烟囱是否能成功倒塌与倒塌的方向，一般遵循以下原则：（1） 缺口要关于设计倒塌方向对称，是烟囱能精确定向倒塌的前提。（2） 爆炸缺口形成后，保留部分要能够支撑烟囱上部的总重量，若被自重压垮，则倾倒方向无法控制。（3） 爆炸缺口形成的倾倒力矩必须大于支撑截面的极限抗弯力矩，保证烟囱能够发生初始倾倒。（4） 爆炸缺口倒伏合拢时，烟囱重心要偏出基座支撑面，保证烟囱能够继续倒塌落地。2.2.2缺口位置与形状根据本工程烟囱结构情况及施工操作的方便，爆破切口底部选择在与出灰口顶边平齐的位置。该段筒壁外直径7.04m，周长22.10m，壁厚36cm。为了保证缺口的对称和保留部分的稳固，选择定向较为准确、易于控制的梯形缺口。2.2.3缺口参数1）缺口弧长缺口圆心角对烟囱的定向倒塌产生重要影响。考虑到本烟囱为高、重的结构结构特点，缺口圆心角a取210°〜240°。本工程取缺口圆心角a=230°,则可计算得缺口弧长L=14.13m(梯形缺口下底边长)。梯形缺口斜段倾角取6=30°。缺口高度爆破缺口高度，可根据经验公式：H=(3〜5)6 (1)式中6为烟囱外壁厚，m；D为烟囱底部外径，m。经计算得H=1.08〜1.8m。根据类似工程实践经验适当增加缺口高度可加大烟囱触地冲量，从而加剧烟囱主体破碎解体。结合工程实际情况，设计取缺口高度H=2.5m，缺口底边与出灰口顶平齐(+0.8m)，顶边与烟道口底边平齐(+3.3m)。定向窗和中间窗定向窗可将壁筒保留部分与爆破部分隔开，减小爆破对保留部分的影响，且有利于烟囱平缓、精确倒塌。故在爆破部分两侧各开一个定向窗，即在梯形两下底端，开出三角形对称定向窗口，三角形倾角取30°，底边长取为1.0m。同时，在设计缺口中间部位开一个中间窗，中间窗与烟道口同宽即1.8m，与烟道口连通。定向窗与中间窗内钢筋要切断。缺口设计如图2〜图4所示。2.3爆破参数孔径①为40mm；孔深1=(0.65〜0.7)6，取0.24m；孔距a=0.25m，排距b=0.25m；炸药单耗取q=4.5kg/m3；单孔装药量Q=qab6=101g，实取Q=100g，布孔边界的孔可适当增加装药量。采用矩形布孔方式，布置10排炮孔，共计320个炮孔，总装药量约为35kg。2.4起爆网路考虑到单孔装药量及总装药量均较小，设计所有炮孔同时起爆，更有利于爆破缺口瞬间成形。选择导爆管雷管连接网路起爆，采用簇连方式连接，将多个炮孔孔内雷管引出的导爆管反向捆绑在双发连接雷管上，以提高传爆的可靠性，如图5所示。孔内雷管用MS5段，孔外连接雷管用MS1段。3安全校核3.1支撑体强度校核支撑体为钢筋混凝土结构，根据工程资料结构抗压强度=28.4Mpa。爆破后缺口完全形成，支撑体所受压应力：(2)式中，M为缺口以上烟囱重量，约为1.4x106kg；g为重力加速度，取9.8N/kg；S为保留支撑体截面面积，为2.728m2。由上式计算得=5.03Mpa，远小于，故保留部分足够支撑上部压力，不会发生后坐。3.2爆破振动安全从图2可见，距待爆烟囱最近的需保护建筑物的是西面与南面厂房，其因爆破引起最大振动速度：(3)式中，v为距爆源R处的建筑物的最大振速，cm/s；为修正系数，取0.25；R为观测点与爆源距离，m,本工程取距烟囱85m临时厂房为控制点；Q为炸药量，齐发爆破为总炸药量，微差爆破为最大单响药量，本次设计所有炮孔同时起爆，Q取35kg；K、a为场地系数，可使K取50，a取1.3。计算得=0.29cm/s，满足爆破安全规程要求。4安全防护4.1爆破飞石防护为避免爆破产生个别飞石引起的不确定性风险，需对对缺口方向飞石严密防护。针对钢筋混凝土烟囱爆破拆除单耗较大的特点(q=4.5kg/m3)，对装药部位部位采用8层密目安全网和2层土工布及单层竹芭刚柔结合方式进行悬挂式覆盖，对烟囱原有的烟道口和预拆除的定向窗也需进行覆盖，可适当减小覆盖层数。覆盖防护如图6所示。5爆破效果与结论起爆后2s烟囱开始缓慢倾倒，在约20°后倾倒速度明显加快，整个倒塌过程历时8s，无后坐现象。烟囱倒塌轴线与设计倒塌中心线基本重合。爆破引起振动非常小，无爆破飞石危害，烟囱触地振动较小，落地碎块飞溅现象得以有效控制。本次烟囱的爆破拆除有效、安全。梯形缺口的设计使得烟囱倒塌过程较平缓，倒塌方向准确。本次爆破参数选取合理，对爆破部分筒壁有效破碎，最终形成设计缺口轮廓。采用刚、柔材料相结合方式对爆破部位和开口进行悬挂式覆盖，可有效减少爆破飞石现象。本次地面缓冲防护布置有效减小了烟囱触地振动，落地碎块飞溅现象得以有效控制。参考文献：毕卫国，王超，李媛媛，李文涛,孙明旭.100m高钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除[J].工程爆破,2013,(05):35-37+57.付武,王永强，蒋金玉,郭福德.120m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除[J].工程爆破,2006,(04):35-37.张建平，王俊生,胡俊涛.150m钢筋