烟囱定向爆破实例——新田镇烟囱爆破--中国期刊网

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烟囱定向爆破实例——新田镇烟囱爆破

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：王月辉黄健

[导读] 摘要：本文介绍了博白县新田镇红砖厂烟囱定向爆破的情况，以新田镇烟囱爆破为实例，总结爆破经验，探讨烟囱爆破施工工艺及安全防护的有效性，验证常用爆破振动、触地振动、冲击波等公式计算结果偏差。

        广西桂威爆破工程有限公司玉林 537000
        摘要：本文介绍了博白县新田镇红砖厂烟囱定向爆破的情况，以新田镇烟囱爆破为实例，总结爆破经验，探讨烟囱爆破施工工艺及安全防护的有效性，验证常用爆破振动、触地振动、冲击波等公式计算结果偏差。
        关键词：烟囱；定向；安全
        新田镇红砖厂位于玉林市博白县新田镇西南面。因砖厂土地用途变更，场地平整需要拆除砖厂烟囱，考虑到施工安全及效率，选用定向爆破的方式进行拆除。现场测得烟囱高度42m，红砖砌结构，无钢筋。在烟囱底部往上0.6m处外径为4.0m，壁厚52cm。烟囱西面35米是南北走向的县级公路；南面有块狭长、无建筑物的空地，地面为松软黄土；东面25m有南北走向的380v输电线和一个变压器，输电线东面是木片厂；北面35米有旧瓦房。北面85处有一座有人居住的民房。从周边情况来看，主要安全隐患是爆破飞石或烟囱倒塌对北面民宅、东面瓦房、输电线及木片厂的损坏。在做好炮孔填塞及覆盖厚地毯防护的情况下，爆破冲击波及噪音都不是主要安全隐患。
        （一）爆破方案

        根据现场情况，待爆破烟囱附近周边环境比较复杂。经现场勘察，安全的倒塌方向定为方位角230°，倒塌方向偏差必须控制在误差±5°以内。本次爆破采用先人工开凿定向窗，再爆破清除支撑砖墙形成切口，使烟囱失稳倒塌的方法实现定向倒塌。烟囱倒塌方向通过开凿定向窗来控制，定向窗为倒塌中心线两边等距位置开挖三角型开口。
        （二）爆破施工主要参数
        爆破切口形式拟定梯形切口。筒身壁厚烟囱底部δ=0.6m，外直径D=4m。根据《工程爆破实用手册》，爆破切口形式拟定梯形切口，三角型定向窗。筒身壁厚烟囱底部壁厚δ=0.6m，外直径D=4m。开口高度h≥1.5δ，开口长度是周长的3/5~2/3。为保证顺利倒塌，开口高度h为1.2米，开口长度取0.62倍周长，约为7.8m。
        定向窗底角选取α45º，三角形的底边及高度与爆破缺口高度相同，如图所示

                图2爆破部位（缺口）及定向窗
        主要爆破参数：
        （1）炮孔深度L：查《爆破计算手册》可得：L=2/3δ=0.4m，
        （2）该烟囱砖砌结构，内无钢筋，易破碎。取炮孔a、b等于炮孔深度0.4m；
        （3）炮孔排数及每排孔数：总共布置4排孔，从上往下第1排孔和第3排孔数为14个孔，第2排和第4排孔数为13个孔。在倾倒中心线两侧均匀对称梅花型布孔，统计烟囱共布置54孔。
        （4）单孔装药量q：按烟囱壁厚δ（m）、眼距a（m）、排距b（m）计算单孔装药量q=K•a•b•δ。
        其中K为单位用药量系数，可从表中查得K=1350～1450 g/m3，通过同类烟囱类比法和药量计算，K值确定为1400g/m3。将有关爆破参数代入上述药量计算式计算后，得出单孔装药量q=1.4×0.4×0.4×0.6=0.135kg。总共需要使用乳化炸药7.29㎏。
        爆破网络采用数码电子雷管毫秒延时起爆网络，四排孔分成两组，中间两排为一组，上下两排一组，两组微差时间30毫秒，中间一组先爆。
        （三）爆破安全校核
        ①爆破震动
        根据《爆破安全规程》，爆破震动公式：

α、

为与地震传播地段介质及距离有关系数，此处K取150，α取1.6，v=2.0。Q为一次起爆的药包总量，这次取总装药量的2/3倍，为4.86kg。
        代入上式得：R≈25.2m，在该半径内没有需要保护的建筑物。
        ② 烟囱落地震动
        高耸烟囱爆破倒塌落地瞬间触地冲击地面，在地面内产生冲击震动效应。在拆除爆破高耸建筑物时，触地冲击震动效应更为显著。因此它对周围建筑物造成的危害不容忽视，需要引起高度重视。验算本次爆破，我们按照中国科学院力学所提供的塌落震动公式：
        Vt=Kt [R/（2MgH/σ）1/3]β
        =0.8× [35÷（2×572×9.8×21÷10）1/3]-1.66=0.86m/s。
        式中：Vt为塌落引起的地面震动速度（cm/s）；Kt 和β为塌落震动衰减系数，烟囱倒塌地面为松软红土，因此Kt =1/2×2.4=1.2，β=-1.66；M为塌落物体质量，经计算为572吨，加速度g=9.8m/s2，烟囱重心高度取烟囱高度的1/2，H=21米，σ为地面介质的破坏强度，一般为10MPa；R为观测点到冲击地面中心的距离，这里取值35m。
        ③飞石距离计算
        Smax≤V02/g
        V0为爆破时个别飞石最大速度，取大值V=40m/s；g为重力加速度9.8m/s2，则代入得Smax≤402/9.8=163.26米
        爆破点侧面35米处有需要保护的建筑物，所以需要采取措施减小飞石飞散距离。
        ④爆破空气冲击波安全允许距离
        对人员最小安全距离：Rk = 25Q1/3 =25×7.291/3 =48.5m
        式中：Rk 为空气冲击波对掩体内人员的最小允许距离，m；Q为总药量，7.29kg。
        爆破正面没有易受冲击波影响的建筑物，爆破时避免爆破正面48.5米内有人员。
        （四）安全防护措施
        经过以上验算，结合现场勘察情况，需采取措施把爆破飞石飞散距离控制在35米内。考虑到飞散物为小砖块，且单孔装药量较小，本次爆破采用外挂厚地毯的方法来减小飞石飞散距离及消弱冲击波。具体实施办法是在烟囱切口上方1米处，每隔1米打一个膨胀螺丝。待装完药后，用铁丝把地毯挂在炮孔前面。地毯要完全覆盖炮孔，周边孔及定向窗挂双层地毯。
        新田烟囱附近为松软黄土，且不平整，黄土能较好地吸收烟囱冲击的能量。所以不需另外采取措施减小触地震动及预防滚石事故。
        为保证爆破效果，应当严格控制施工质量，钻孔是按设计的孔位、炮孔深度进行钻孔，应当每个炮孔都检验钻孔情况。定向窗开凿要完整。水平炮孔填塞需要先用黄泥制作好泥条，再逐条塞进炮孔，用木棍压实。
        考虑到大风天气对定向倒塌爆破不利，选择在天气较好，微风或无风时起爆。
        （五）爆破效果
        本次烟囱拆除定向爆破效果较好，实现了安全、快速把烟囱拆除的要求。对周边环境没有造成任何破坏和影响，瓦房及输电线都完好无损。现场人员没有感觉到爆破冲击波及震动。防护地毯被冲开，但只有少量砖块飞出到10米范围内。
        爆破过程全程录像，经过录像资料分析，起爆后约7秒。倒塌初期，烟囱底部约有5米的下坐破碎，上部1/3处在倒落到一半时裂开。倒塌后，烟囱破碎良好，没有明显的触地震动及碎块滚出。碎块散落在预定倒塌中心线附近。烟囱帽落地后破碎，没有翻滚。烟囱底部碎块较大，上部碎块较小。爆堆高0.5~1.5米，最宽处8米。经讨论认为烟囱在起爆后开始倾倒且有一定幅度的下坐破碎是烟囱墙体硬度不足，预留支撑砖墙不能承受烟囱的重量而破碎。设计时适当增加预留支撑砖墙的长度，有可能可以避免烟囱爆破后下坐，但倾倒力矩会变小。烟囱周边半径25米内无保护物情况下，预留支撑砖墙长度取小值，保证倾倒力矩，有利于烟囱的定向倒塌。上半部提前断开是下落过程中，各段角速度不一样，产生横向剪切力，使烟囱分成两段。
        参考文献：
        [1]陈华腾钮强谭盛禹张庆书《爆破计算手册》辽宁科学技术出版社 1991年出版
        作者简介：
        王月辉（1984-），男，工程师，主要从事爆破技术管理方面工作