1 工程概况
某工程场地平整区有一座50m高的砖烟囱,决定采用定向控制法拆除该烟囱。砖烟囱底部外径3. 24 m,壁厚37 cm,耐火砖内衬壁厚24 cm。与可倾倒方向垂直有2个对称的烟道,烟道高1. 2 m,宽0. 85 m,其中一个已砌实。距底部1. 38 m有一圈梁,梁高0. 25 m,内有配筋,纵筋410,箍筋
6@ 250。圈梁在烟道的顶部0. 18 m处通过。在可倒塌方向的反面砸了2个洞,可以看到砖壁受压裂纹(圈梁以下),圈梁以上外表来看是完好的。倒塌方向有避雷针(从上到下的连续的扁铁),后侧有手梯,梯蹬之间无联系。甲方要求的倒塌方向场地宽约70 m,长150 m以上,场地条件较好。
2 设计
根据烟囱结构、爆区周围环境,决定采用定向倾倒方案[1, 2]。
2. 1 缺口参数设计
由于距底部1. 38 m圈梁下的砖壁有裂纹,加之背面有2个破洞,为防止作为烟囱倾倒支座部位的砖提前失稳而影响倾倒方向,缺口位置需适当提高,缺口底标高确定为+2. 0 m[3]。缺口展开形状采用倒梯形,在梯形缺口内的两侧各开一个定向窗[1, 2]。定向窗为高度1. 2 m、宽度1. 0 m的三角形,采用风镐钻凿、辅助人工撬挖的方式施工。施工中确保定向窗边沿平整,定向口端部平滑,特别是保留部分不得产生破坏。缺口形状尺寸见图1。依据成功经验,缺口可取圆周长的0. 6~2/3倍(即216°~240°),实际缺口取圆周长的0. 62倍(即224°),对应的缺口展开长度为5. 9 m。烟囱缺口布置见图1,定向窗和缺口展示见图2。
倒塌中心线附近缺口高度为1. 0 m。
2. 2 内衬处理
用风镐完成缺口两侧的定向窗口后,将部分内衬预拆除。保留部分的内衬与主爆孔同时。
2. 3参数
2. 3. 1 孔网参数
烟囱壁厚δ为37 cm,孔深取24 cm;孔距为a=(1.0~1.5)W,实际孔距取30 cm;排距取25 cm,采用梅花形布孔。采用手风钻钻孔,钻孔直径42mm。根据缺口参数,布置5排炮孔,每排布置12~13个,总计钻孔数65个(含处理内衬的3个孔)。
2. 3. 2 装药量
本工程砖烟囱炸药单耗取1 450 g/m3,采用下式计算单孔装药量[2]
Q =ρKabδ式中,Q为单孔药量, g;K为炸药单耗, g/m3;a、b、δ分别为孔距、排距、壁厚,m。ρ为炸药换算系数,乳化炸药取1. 25。经计算单孔药量Q=50 g。靠近导向窗且抵抗线小的个别孔药量减少为40 g,其余孔按计算单孔装药。炸药采用32 mm的乳化炸药卷,孔底集中装药。对缺口范围内没有预处理的耐火砖层,从烟囱外壁钻3个孔,孔径42 mm,孔深37 cm。装150 g的炸药卷进行破碎。整个烟囱总装药量为: 3 510 g。
2. 4 起爆网路[3, 4]
为降低振动,本次分2段进行,即中部孔内使用Ms2段非电雷管,两侧孔内使用Ms3段非电雷管。为确保起爆安全,孔内均用2发非电雷管。两侧和中部的非电导爆管各自集中为一束,分别用3发Ms1段非电雷管传爆,最后用2发即发电雷管引爆。
3 施工测量与钻孔
爆前采用全站仪对烟囱结构尺寸进行复核,钻孔前采用全站仪测量放点并用红油漆标注孔位及定向窗位置,确保钻孔按设计要求实施。钻孔时,每个炮孔应指向烟囱中心,并严格控制孔深。钻孔后应进行清孔、验孔。
4 安全措施
1)降低振动 为降低振动,本次孔内分2段进行,使最大单段药量降低为2.0 kg。
2)烟道处理 由于烟道口位于烟囱倾倒的支撑区域,为加强烟道处局部强度,爆前用红砖砌筑密实,砌筑壁厚与烟囱壁厚相同。烟囱背面的破洞也予补实。
3)飞石防护 爆区(包括定向窗)采用挂双层草袋进行防护覆盖。对烟囱附近需保护建筑物进行适当的近体防护。
4)安全警戒范围 临爆前安全警戒范围为倾倒前冲方向150 m,其余方向100 m。
5 效果
按照预定方案施工,烟囱在起爆后几秒钟朝预定方向倒塌,偏离设计倒塌中心线约10°。烟囱倒塌落地时有较大震动。爆渣集中在宽约10 m,长约60m的范围内。下部块度较大,而顶部块度比较破碎,可以看到烟囱中上部的钢筋大都脱离。