玻璃厂烟囱爆破拆除方案

烟囱控制爆破设计

一、工程概况

沙河市健新玻璃厂有座烟囱急需爆破拆除，河北云山集团工程爆破有限公司承揽此项目。该烟囱周围环境复杂，实施爆破拆除有一定难度。

烟囱高50米，系石灰沙浆砌红砖结构，距自然地坪0.5米处的外周长C=12米，底部外壁厚0.5米，内壁0.12米。

被爆烟囱周围环境复杂，距烟囱北侧5米处为煤气炉，西侧2米处为厂房，南侧10米处为配电室，正东方向场地开阔，便于烟囱倾倒。待爆烟囱周围环境示意图见附图。

二、烟囱的爆破拆除方案优化选择

爆破拆除烟囱最常用的方案有三种：一是定向爆破拆除；二是折叠式爆破拆除；三是原地坍塌爆破拆除。

1．定向爆破拆除方案

运用炸药的爆炸能量在烟囱底部，将烟囱筒壁炸开一定高度的爆破缺口，破坏其结构的稳定性，使其整个结构失稳和重心偏移，在烟囱自重作用下，形成倾覆力矩，导致烟囱按预定方向倾倒。

实现定向爆破的先决条件是：在烟囱倾倒方向必须具备一定宽度的狭长场地，其长度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外径2～3倍，钢筋砼烟囱1.5～2倍。

优点：（1）设计与施工简单；（2）施工操作安全、快速、经济；（3）药孔和药量较少；（4）爆破缺口防护简便；（5）有利于缩短工期。

缺点：（1）需要狭窄的爆破场地；（2）烟囱倾倒触地时振动大。

2．折叠式定向爆破拆除方案

对于定向倒塌水平距离不足的烟囱，一般采用折叠控制爆破拆除方法。

折叠爆破首先要解决好折口的形式及碎块飞散的防护。折口的形式及其口长、口高与整体定向倒塌爆破切口相似，但为减少折口爆破部位的碎块飞散，有利于安全防护，其单孔装药量要比整体定向倒塌爆破少15-20%。

折口处起爆前，一般采用有弹性材料捆绑围护。

折叠爆破的爆破原理与整体定向倒塌爆破原理相同。所不同的是每一节的折口方向相反，起爆的时间顺序也不同。

起爆顺序应自上而下实施，下节要比上节起爆时间延期1--1.5秒，最理想的现象是待上节倒塌至20°时即起爆下节，这样就可以使每节塌

落时沿重心方向运动。每节倒塌至20°起爆下节，使上节下塌时形成后座力、重心力和前倾力。以重心力为中心，使其能沿中心线运动，互相形成折叠式。

折叠爆破每一节的长度，应依周围环境而定，但应满足塌落物堆积的幅度（即散布面）和每节烟囱折叠下落触地后的滚动距离等条件。这些因素必须加以考虑，否则将会顾此失彼，造成不可弥补的失误。

优缺点：不需要定向爆破中的狭窄场地，触地振动小，技术难度大，高空作业，危险大，成本高，工期长。

3．原地坍塌爆破拆除方案

原地坍塌可以与折叠爆破原理相似、方法相同，所不同的是每一节的长度相当短，几乎是一旦起爆，就会出现自下而上往下堆的现象，这与高大楼房等建筑物的原地坍塌爆破的原理是相似的，方法也是相同的。

优缺点：适合于较小的场地要求，高空作业，其施工难度大，技术难度高，风险大。

根据场地的实际情况，通过以上分析比较，此烟囱采用定向爆破方案为最优爆破方案。

烟囱倒向的选择：根据烟囱周围环境情况，烟囱定向倒塌方向为正东方向。

三、烟囱拆除爆破失稳倾倒机理

烟囱类高耸筒式构筑物控制爆破倒塌机理为：采用控制爆破在高耸筒式构筑物底部某一高度处爆破形成一定尺寸大小的缺口，上部筒体在重力与支座反力形成的倾覆力矩作用下失稳，沿设计方向偏转倒塌。

在烟囱定向拆除爆破过程中，当爆破缺口形成后，在缺口对面保留部分的圆环筒体称为预留支撑体。如果上部筒体的重力对预留支撑体的压应力超过了材料的极限挤压强度，则预留支撑体就会瞬时被压坏而使烟囱下坐，则上部筒体在重力和支座反力形成的倾覆力矩作用下，使预

留支撑体截面瞬时由全部受压变为偏心受压状态。倾倒初期，预留支撑体截面一部分受压、一部分受拉。在承压区承受倾覆力矩引起的压应力和重力引起的压应力叠加，压应力呈边缘区最大、中性轴处为零的三角形分布。当最大压应力大于材料的极限抗拉强度时，预留支撑体上出现裂缝。当烟囱为砖结构时，随裂缝的出现，上部筒体将进一步倾倒，倾覆力矩增大，裂缝将贯通整个截面。对钢筋混凝土烟囱，当预留支撑本截面上的混凝土开裂后，钢筋将承担全部拉应力，此后钢筋在烟囱倾覆力矩的作用下受拉屈服，继面颈缩断裂。当爆破缺口闭合后，烟囱绕新的支点旋转并最终倾倒。

由烟囱控制爆破倒塌的机理可知，爆破缺口是影响烟囱失稳倾倒的关键因素。烟囱倾倒须满足三个条件，一是烟囱爆破后倾倒初期预留支撑体截面要有一定的强度，使其不致立即受压破坏而使筒体提前下坐；二是缺口形成瞬间，重力引起的倾覆力矩必须足够大，能克服截面本身的塑性抵抗力，促使烟囱定向倾倒；三是缺口闭合后，重力对新支点必须有足够大的倾覆力矩，使其能克服烟囱剩余的塑性抵抗力。对砖结构烟囱，只要其重心偏出新支点，就能顺利倾倒；而对于钢筋混凝土烟囱，其重心不但要偏出新支点，而且重心相对新支点的力矩必须大于破坏截面的拉力钢筋所产生的力矩。

四、烟囱定向爆破设计：

根据甲方的要求及待爆烟囱周围环境的客观要求，既要确保周围建筑物的安全，又要安全顺利完成爆破拆除任务，决定采用定向倒塌的方式将烟囱爆破拆除，倾倒方向为正东方向，爆破缺口采用“一”字型，倾斜角为90度，布孔形式为梅花型，爆破缺口的下沿距自然地坪0.5米。爆破缺口的长度为该处烟囱周长的0.6倍。

为了确保安全顺利地完成此次爆破拆除工作，我们采取了以下几个方面的措施：⑴精心设计优化爆破方案，可行性达100%；⑵准确确定烟

囱倾倒方向：烟囱爆破拆除的定向倾倒中心线是确定爆破缺口的中心线的依据。在周围有可倒塌场地的情况下，爆破设计的烟囱定向倒塌方向原则上应尽量与烟囱结构的对称线一致。在施工现场要用测量仪器准确地把其方位标在烟囱的圆形筒壁上。确定了爆破缺口中心线后，应从中心线向两侧均匀对称布置炮孔，炮孔应指向截面的圆心；⑶严密采取防护措施，提高防护等级；在烟囱爆破缺口处，用草垫进行覆盖确保爆破烟囱时没有碎石飞出。⑷为了保证烟囱支承体不被损坏和定向准确，爆破前人工用风镐在爆破缺口两侧开设两个定向窗。烟囱缺口定向窗尺寸高为1.2米，宽为1.1米。⑸烟囱爆破时，为了确保爆破缺口连续性，爆前对爆破缺口内衬进行人工拆除。（6）爆破时，为了确保安全，需对烟囱周围避雷线，予以人工拆除。

1、烟囱爆破参数设计

（1）爆破缺口长度

L=0.6C=0.6×12=7.2m

（2）最小抵抗线

h=1/2B=0.5×0.5=0.25m

（3）炮孔深度

L=0.7B=0.7×0.5=0.35m 取0.4m

（4）炮孔间距

a=0.9L=0.9×0.4=0.36m 取0.4m

（5）炮孔列距

b=a=0.4m

（6）爆破缺口高度

H=（1.5～2）B=0.75～1m 取1.2m

（7）炮孔列数

N=H/b+1=4（列）