烟囱水塔爆破设计

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21.2m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。

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

 

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21.2m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。

图4 并联闭合网路示意图

 

4  钻孔机具和爆破材料

4.1 钻孔机具

对于砖结构筒壁适合2～3套2.0m³的空压机配合手持式风动凿岩机施工，选用φ40mm钻头，便于装药；也可选用电煤钻或内燃凿岩机，或使用风动凿岩机。要求钻孔快、吹孔干净。共需钻孔168个，总延米64.26m。

4.2 爆破材料

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

炸药名称	密度 （g/cm3）	爆速 （m/s）	爆  力 (ml)	猛  度 （m/m）	殉爆距离 （cm）	有效期 （年）
乳化炸药	0.95	3600	320	10	4	0.6

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：

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

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：

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，高度不小于3.0m；清理烟囱水塔与外部的所有联系；钻孔探明筒体和耐火层壁厚；按切口布置位置预开定向窗。

 

7 定向与安全技术措施

7.1定向措施

1、以倾倒方向确定爆破切口中心线，然后以爆破切口中心线为准，在墙上标出爆破切口边线和导向窗口位置；

2、为保证定向准确和减少炮眼数目，提前用风镐或手锤将两个导向窗口凿出，为保持导向窗口附近墙体的强度，不易用爆破法开口。导向窗口为直角三角形，宽1.0m，高1.5m，角度45°，两个导向窗口的斜边和底边要求平滑完整，两个底角要求落在同一水平线的对称点上，并以此作为烟囱水塔倾倒支点。

3、为保证准确定向，以缺口中心线为准，对称布孔、打眼、装药和起爆。

另外，有条件时再用风镐或手锤开凿出倾倒洞口，这样不仅减少了炮眼数目和装药量，而且进一步保证了定向的准确性。

7.2安全技术措施

1、照设计孔网参数钻孔，不得随意变动孔位、孔深。

1、严格划分雷管段别使用区域，不得错装、乱装。

2、现场爆破作业人员持证上岗。

3、炸药雷管存放地点不得有无关人员，设专人看管，严格领退制度。

4、现场施工人员必须配戴安全帽。

5、对紧邻民房处，必须加强防护，控制空气冲击波和飞石。

6、由专职人员制作药包。

7、各装药部位加强覆盖，采用多层草帘（草帘喷水），苇箔等严密防护。防

止个别飞石逸出。（根据具体情况设置和备用）。

9、爆破时，警戒范围以内的所有无关人员必须按要求撤离到安全地点，能进入放炮警戒区的路口地点设专人站岗警戒。

10、其它未尽事宜均按国家《爆破安全规程》执行。

 

8  爆破施工组织

为了确保爆破工作安全、顺利的进行，根据中华人民共和国国家标准《爆破安全规程》规定，必须建立完善的组织指挥系统，明确警戒范围和方法，制定爆炸物品管理办法和爆破后的检查工作。

8.1 组织指挥系统

本次爆破成立现场指挥组，由甲乙双方组成，设爆破现场总指挥一人，副总指挥1~2人，负责整个爆破施工的领导工作，主持制定全面工作计划，审查爆破工作人员和爆破器材使用管理，监督安全质量。

1．总指挥：           单位：

2．副总指挥：         单位：

8.2 警戒范围和标志

1．警戒范围：以被爆烟囱水塔倾倒范围为基准，方圆50m范围内为警戒区；警戒设岗位置见图5。

2．警戒标志：张贴告示、红旗、哨子。

8.3 爆炸物品管理

1．器材购买，按照爆破申请批示地点购买；

2．场器材管理，设专人负责发放、登记和回收；

3．器材领用及退回，根据爆破设计要求，分片并设专人领用，及时登记、

退回，无关人员不得领用。

根据要求设：

安全员：

爆破员：

8.4 爆破安全检查及处理

爆破后自然通风10分钟，方可由爆破作业人员进入现场进行安全检查，观察是否有险情，并决定处理措施。对爆破部位要仔细检查是否有瞎炮，如有瞎炮可采取以下措施处理：分析瞎炮原因，可再引爆的应重新组织警戒二次起爆，对不能再引爆的应采用竹片轻轻剥出炮泥，取出雷管与炸药，严禁从瞎炮中拉拔雷管脚线或导爆管，取出后统一在安全地点销毁。

8.5 起爆信号

爆破时，同时发出声响信号和视觉标志，主要为施放警报器鸣志和摇红旗，分四次信号：

第一次信号：为撤离信号，在装药、堵塞完成后，爆区无关人员应立即撤离到危险区以外的安全地点，同时在危险区出入口设立岗哨。信号为：警报器长鸣一声，红旗左右摆动一次。

第二次信号：预备信号，爆破区所有人员撤离危险区，起爆网路完好，待起爆，此时发出预备信号。信号为：警报器鸣两次，红旗摆动两次。

第三次信号：起爆信号。预备信号发出后，各岗哨点警卫通过无线电传呼机向总指挥部发出警戒完备、起爆人员接好线后，总指挥部下达发出起爆信号。信号为：警报器鸣三声，红旗摆动三次。

第四次信号：解除警戒信号，起爆破5分钟后，爆破人员进入爆破区检查，确定无拒爆现象，发出解除信号，信号为警报器长鸣一声，红旗自由摆动。

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