烟囱水塔爆破设计(1)

1 工程总体概况

1.1 工程概况

一院内有废旧烟囱、水塔各一座，根据建设规划需要拆除。烟囱砖混结构，高约40m，底部外径3.5m，壁厚800mm，筒身高大、完整稳定，烟道位于筒身正南侧。水塔砖混结构，高约25~30m，底部外径5m，壁厚400mm，东侧设有2 1.2m门洞，筒身设有圈梁，间隔3m、整体稳定。烟囱和水塔周围环境较复杂，北侧45m一厕所需要保留，东侧40m是原纺织厂厂房，西侧8m是围墙，墙外是农田，北侧北偏东为较宽敞的场地，可以作为烟囱拟倾倒方向，南侧南偏东场地较宽敞，可以作为水塔拟倾倒方向，见图1所示。

1.2 拆除方案和要求

拆除烟囱、水塔等高耸建筑物时，通常有人工拆除、机械拆除和控制爆破拆除等几种方法。人工拆除法需要架设作业台高空作业，工期长且劳动强度大，又置夏季炎热安全难以保证；机械拆除虽然工期和劳动强度相对人工拆除减少，但由于水塔、烟囱为高耸建筑物，机械很难开展工作，同时由于旧烟囱的稳定性差给机械拆除带来危险；定向控制爆破拆除法可在结构物完整的条件下，安全地进行地面或低空作业，以其安全、快速、高效等特点而优于其它拆除方案。因此，定向控制爆破拆除法无疑是一种行之有效的拆除方法。

按照拟定方位安全准确定向倾倒，不得造成周围其它设施损失与破坏。1.3 设计依据

1）甲方建设要求；

2）《爆破安全规程》GB6722-2003；

3）《拆除爆破安全规程》GB13533-92；

4）现场实地勘察和技术交底。

图1 烟囱、水塔周围环境示意图

2 爆破方案设计

2.1 烟囱爆破

本次爆破烟囱砖混结构，高约40m ，底部外径3.5m ，壁厚800mm 。

2.1.1烟囱爆破切口设计

本次爆破选用等腰正梯形切口，沿烟囱倾倒中心线对称布置。

切口形成后的支承体，既要满足偏心受压形成倾覆力矩的条件，又要满足一定的抗压强度和抗滑移强度，避免产生后座。一般情况下，根据囱体结构并结合工程经验，有效切口长度L 应满足：

L =(0.5～0.67)πD ＝5.5～7.4m ，取L =6.75m 式中：D ——筒身爆破部位外径。

切口的高度H ：

根据成功经验H ≥2.0δ≥2.0×800＝1600mm ，考虑内衬的影响，实取切口的高度为1.6m 。

N

农

田

式中：δ——相应底部筒体壁厚。

倾倒塌落范围可控制在50m内。

2.1.2 烟囱爆破参数设计

孔深（L）：L=0.667δ＝0.667×800=534mm，取54cm。

炮孔直径（D）：D = 40mm。

炮孔间距（a）：a = (0.8~1)L= (0.8~1)×54＝43~54cm，取a = 45cm。

炮孔排距（b）：b = （1~0.8）a，取b = 40cm。

单孔装药量（Q）：Q=qabδ＝1000×0.45×0.4×0. 8 ＝144g。取150g。

采用连续集中装药结构。

炮孔总数：壁厚按800mm计，取切口高度1.6m，切口长度L=6.75m，需布置5排炮孔，则炮孔数为N＝16＋15+14+13＋12＝70孔。装药量合计为Q= 150×70= 10500g。布孔方式如图3所示。

炮孔间距0.45×0.4m

2.2水塔爆破

水塔砖混结构，高约25~30m，底部外径5m，壁厚400mm，东侧设有2 1.2m 门洞。

2.2.1水塔爆破切口设计

本水塔爆破选用等腰正梯形切口，沿水塔倾倒中心线对称布置。

切口形成后的支承体，既要满足偏心受压形成倾覆力矩的条件，又要满足一定的抗压强度和抗滑移强度，适当产生一定的后座，以减少倒塌距离。一般情况下，根据塔身筒体结构并结合工程经验，有效切口长度L应满足：L=(0.5～0.67)πD＝7.85～10.5m，取L=10m

式中：D——筒身爆破部位外径。

切口的高度H ：

根据成功经验H≥2.5δ≥2.5×400＝1000mm，实取切口的高度为1.2m。

式中：δ——相应底部筒体壁厚。

倾倒塌落范围可控制在30m内。

2.2.2 爆破参数设计

孔深（L）：L=0.667δ＝0.667×400=267mm，取270mm。

炮孔直径（D）：D = 40mm。

炮孔间距（a）：a = (0.8~1) δ= (0.8~1)×400＝320~400mm，取a = 400mm。

炮孔排距（b）：b = （1~0.8）a，取b = 400mm。

单孔装药量（Q）：Q=qabδ＝1000×0.4×0.4×0.4＝64g。取70g。

采用连续集中装药结构。

炮孔总数：壁厚按400mm计，取切口高度1.2m，切口长度L=10m，需布置4排炮孔，则炮孔数为N＝26＋25+24+23＝98孔。装药量合计为Q= 70×98= 6860g。布孔方式参见图3所示。

3 爆破网路设计

烟囱和水塔均选用并联闭合网路（见图4）。采用四通块并联闭合联结网路，安全可靠，避免瞎炮漏炮现象，实践证明这种联接方式保险系数大，还节省激发雷管。

4.2.1 炸药

炸药品种：采用药卷直径32mm的2#岩石乳化炸药，炸药的性能见表1。

表1 炸药性能表

实践证明，使用这种炸药比用2#岩石铵梯粉状炸药装药方便。共需炸药17.36kg。

4.2.2 雷管

雷管品种：非电毫秒延期雷管和瞬发电雷管配合使用。选用毫秒导爆管雷管前4段，自中心向两边均匀对称分段，最大一段炮孔数不超过20个。并考虑烟囱内衬处理，共需毫秒导爆管雷管约190发。瞬发电雷管40发。

5 爆破安全验算

5.1 爆破地震安全距离验算

主要考虑爆破对东面生产厂房区的影响，以壁厚800mm 时齐爆20个炮孔计算，最大齐爆药量20×150g 即3kg 。则有：

s cm R Q K v /36.0400.32009

.133=⎥

⎦⎤⎢⎣⎡⨯=⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡=α

式中 R ——爆破震动验算安全距离，m ；

a 、k ——与地质条件和爆破场地条件有关的系数； v ——爆破地震速度，cm/s ； Q ——最大一段齐爆药量，kg 。

5.2 爆破飞石安全距离验算

()m W n K R f 16~84.00.12~1202022=⨯⨯⨯==

式中 R ——个别飞石距离，m ；

K f ——与材质有关的系数，取K f =（1～2）； n ——爆破作用指数； W ——最小低抗线，m 。

5.3 爆破空气冲击安全距离验算

按照公式：

m Q R 360.3252533=⨯== 式中 R ——安全距离，m ；

Q —— 最大一次齐爆药量，kg 。

安全验算表明，爆破震动和空气冲击波强度在安全范围之内，爆破飞石可以采用覆盖炮位的方法防止逸出，满足要求。

6 爆破前预处理

为安全施工和确保定向准确，爆前需要全面清理烟囱、水塔倾倒场地范围内的设备和其它设施；拆除烟囱倾倒方向的支撑结构；拆除水塔体内的部分管道，