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广东爆破工程有限公司 广州 510000
摘要：通过介绍南玻双烟囱爆破工程实例，论述了较为少见的双烟囱同时爆破施工和设计方法，分析了双烟囱同时爆破施工的的爆破原理、减震原理、技术特点、社会经济效益。双烟囱爆破达到了预期的效果，为以后烟囱爆破提供了参考。
关键词：拆除爆破；双高烟囱；社会效益
1、引言
烟窗林立曾经是一个城市工业发达的象征，随着现代工业的发展，新建了大量的一大批的工矿企业，当然也创造了不少的GDP，为中国的发展作出了贡献。到如今，为了适应环保的需求，一些老旧的工厂需要搬迁或者重建，在这类工程的实施过程中，常常遇到高耸混凝土烟囱的拆除问题。由于爆破拆除作业过程中，会产生爆破飞石、爆破震动、烟囱触地震动等有害效应，所以在烟囱爆破拆除时，会动用大量的人力物力在烟囱周围进行爆破警戒。在有两条或者多条烟囱同时需要拆除的时候，可以考虑同时倒塌爆破。
2、依托工程
广州市黄埔区云埔工业区南岗片 广州南玻玻璃厂（以下简称“南玻厂”）烟囱位于康南路以西空地。建于2005年，是两座现浇钢筋混泥土结构烟囱，烟囱混泥土标号设计为C30，钢筋采用HPB235，HRB335钢。烟囱底圆形外径约8m，烟囱顶内直径2.8m，烟囱总高为102m。1号烟囱东面距康南路约15m，距离东北面水南村村口交叉路口约58米，距东面纽伦堡小区住宅楼最近为110米，2号烟囱距康南路约30m。其它三面均为厂区空地，没有需保护的重要建、构筑物。因此，爆破倾倒环境相对较好，重点需要保证和保护的是康南路以东的建（构）筑物。
3、施工方案
对于高耸建筑物采用定向爆破拆除，施工速度快、安全性好、成本低。南玻厂烟囱为钢筋混泥土结构，西面完全空旷没有需保护的建构筑物，为了防止因烟囱倒塌触地激起的二次飞石溅到康南路上，而影响正常的交通秩序，因此选择西稍偏南方向定向倒塌的爆破方案。其具體作法是：预先拆除烟道口、内衬。在烟囱底部炸开一个缺口，使烟囱在其自重的作用下失稳、倒塌，在空中运动过程中和触地冲击下破碎解体。为了避免烟道口对倒塌方向的影响，把爆破缺口提高到距离烟囱底部10米高的位置。烟囱爆破切口的炮孔根据具体情况可选择采用铁丝网、竹笆等防护，以确保周边的安全。
4、爆破参数设计
4.1 缺口位置及形状
根据该工程烟囱结构的特殊性，底部（标高0～8.0m范围内）壁厚1.1m，竖向及环向钢筋直径均为22mm，孔网间距150mm×150mm，且由于烟道口及出灰口的布置，其周围钢筋加密，局部钢筋间距仅20mm。第10节筒身（标高8.0～10.0m范围内），因牛腿布置的原因，壁厚不均，逐渐变化，且该段环向钢筋加密，间距仅75mm。在国内已爆破拆除的烟囱工程实例中，没有如此厚度的壁厚，无可供参考的工程实例。工程中，若装药量小则导致筒壁混凝土不能顺利脱笼，影响有效的切口高度，若装药量大，则增加了爆破防护的难度，爆破飞石难以控制。为了避免上述矛盾，因此该工程选取切口的位置与第9节筒身范围段，即爆破切口底部选择在标高10.2m的位置。爆破缺口的形状直接影响烟囱倒塌的准确性，一般为长方形、梯形、倒梯形、两翼形等。为了保证缺口的对称和保留部分的稳固，选择定向较为准确、易于控制的梯形缺口，
4.2 缺口高度
爆破缺口高度，根据经验公式：
H=（3～5）δ=0.96～1.6（m）
为了确保爆破缺口形成后，烟囱能够顺利倒塌，且有足够的触地冲量，以便使烟囱大部破碎解体，根据有关文献及工程实例，并结合实际布孔需要，取开口高度H=2.1m。
4.3 定向窗
为了确保烟囱按设计方向倒塌，在爆破缺口两侧各开一个定向窗，即在保留部分与炸毁部分的分界线两侧，按要求设计的梯形两下底端，用取芯钻或水钻开出三角形对称定向窗口，三角形倾角取38.9°，底边长取为2.6 m。
4.4 缺口弧长
爆破切口圆心角是爆破的重要参数，其值大小对烟囱对烟囱爆破倾覆态势、平稳程度、扭折、后坐、等至关重要。考虑到本烟囱为高、重及其特殊结构，为保证其倾覆过程平稳，防止后坐等，爆破缺口弧长L，按以下经验公式确定：
L=（210°/360°～240°/360°）πD=13.49～15.42 m
本工程取缺口对应圆心角a =230°，则L=14.80m。梯形缺口，斜段倾角取α=38.9°，则梯形上底长度为9.6m。
4.5爆破参数设计
爆破参数设计如下：
（1）孔深 l =（0.65～0.7）δ=0.208～0.224 m；本工程取孔深21cm，
（2）孔距a 取0.30m；
（3）排距 b=a = 0.30 m，正方形布置；
（4）单耗：底部3排q取3.5kg / m 3；上部4排q取2.5kg / m 3。
（5）单孔药量：Q = qabδ =（0.072～0.10）kg，
均采用集中装药。根据布孔安排，孔排数为8排，总孔数约为176个孔，底部3排孔（66个）孔深取21cm，单孔装药取100g，上部5排孔（110个），孔深取20cm，单孔装药量取75g，单个烟囱总药量约14.85kg。
4.6 起爆网路设计
为了保证爆破缺口所有炮孔同时安全准爆，采用瞬发导爆管雷管起爆系统。采用簇连方式连接（俗称“大把抓”），将炮孔引出的导爆管反向捆绑在双发导爆管传爆雷管上，以保证传爆的可靠性和准确性。孔内雷管用ms5段，孔外传爆雷管用ms1段。
5、爆破效果
起爆后，两个烟窗均按预定的设计方案倒塌，由于采取了一系列的安全技术措施，爆破产生的振动及烟窗倒塌振动很小，爆破振动及爆破触地震动控制在安全范围之内。爆破飞石控制在20米范围内，未飞出施工围墙，飞石控制效果良好。爆破倒塌后，爆破倒塌偏移在3°之内，精准的倒塌在铺设纱网之上，未产生二次飞溅。爆破倒塌产生的灰尘进行了及时的处理，对周边环境的不利影响降到最低。经爆后检查，1#烟窗爆堆高度为102m，倒塌长度87 m，2#烟窗爆堆高度为102m，倒塌长度85m，筒体破碎充分，达到预期完美效果。
6、倒塌原理
在烟囱倾倒一侧的底部，将筒体炸开一个大于1/2、小于2/3周长的爆破缺口，从而破坏结构的稳定性，导致整体结构是失稳和重心位移，于是在筒体自重作用下形成倾覆力矩，迫使烟囱按预定方向倒塌，并使倒塌限制在一定范围之内，从而使烟囱在倒塌过程中不相互影响。
7、减振原理
通过挖减震沟的方法，阻断振动波的传送，从而达到减震效果，同时爆破而又采取毫秒延迟控制，可以减少冲击波的叠加作用影响。
8、技术特点
1）两条烟囱同时起爆，同时或间隔倒地坍塌。
2）定向倾倒，严格控制倒塌方向。
3）提高爆破切口，避开烟道等对烟囱的影响。
4）需要做预拆除。采用人工或机械等方法对烟囱附属结构及内衬等进行预拆除处理。
5）采取开挖减振沟减振、毫秒延时爆破等措施，减少烟囱在倒塌过程中振动对周边建筑物的影响。
9、效益分析
一次对两条高耸烟囱同时爆破拆除，经济效益并不是很大，主要集中体现在社会效益方面。拆除城市中工业烟窗，减少了有毒、有害气体的排放，减少了雾霾，有利于保护环境。通过一次爆破拆除多个烟窗，可以减少封路、警戒次数，减少对周边居民的生活、出行的影响。减少了对相关的公安、交通管理部门、街道、城管等部门的配合工作量。如南玻地处黄埔、增城交界处，需在协调的部门截越多，配合工作量就大。对仍在生产运营的企业，减少了对企业生产的影响。
摘要：通过介绍南玻双烟囱爆破工程实例，论述了较为少见的双烟囱同时爆破施工和设计方法，分析了双烟囱同时爆破施工的的爆破原理、减震原理、技术特点、社会经济效益。双烟囱爆破达到了预期的效果，为以后烟囱爆破提供了参考。
关键词：拆除爆破；双高烟囱；社会效益
1、引言
烟窗林立曾经是一个城市工业发达的象征，随着现代工业的发展，新建了大量的一大批的工矿企业，当然也创造了不少的GDP，为中国的发展作出了贡献。到如今，为了适应环保的需求，一些老旧的工厂需要搬迁或者重建，在这类工程的实施过程中，常常遇到高耸混凝土烟囱的拆除问题。由于爆破拆除作业过程中，会产生爆破飞石、爆破震动、烟囱触地震动等有害效应，所以在烟囱爆破拆除时，会动用大量的人力物力在烟囱周围进行爆破警戒。在有两条或者多条烟囱同时需要拆除的时候，可以考虑同时倒塌爆破。
2、依托工程
广州市黄埔区云埔工业区南岗片 广州南玻玻璃厂（以下简称“南玻厂”）烟囱位于康南路以西空地。建于2005年，是两座现浇钢筋混泥土结构烟囱，烟囱混泥土标号设计为C30，钢筋采用HPB235，HRB335钢。烟囱底圆形外径约8m，烟囱顶内直径2.8m，烟囱总高为102m。1号烟囱东面距康南路约15m，距离东北面水南村村口交叉路口约58米，距东面纽伦堡小区住宅楼最近为110米，2号烟囱距康南路约30m。其它三面均为厂区空地，没有需保护的重要建、构筑物。因此，爆破倾倒环境相对较好，重点需要保证和保护的是康南路以东的建（构）筑物。
3、施工方案
对于高耸建筑物采用定向爆破拆除，施工速度快、安全性好、成本低。南玻厂烟囱为钢筋混泥土结构，西面完全空旷没有需保护的建构筑物，为了防止因烟囱倒塌触地激起的二次飞石溅到康南路上，而影响正常的交通秩序，因此选择西稍偏南方向定向倒塌的爆破方案。其具體作法是：预先拆除烟道口、内衬。在烟囱底部炸开一个缺口，使烟囱在其自重的作用下失稳、倒塌，在空中运动过程中和触地冲击下破碎解体。为了避免烟道口对倒塌方向的影响，把爆破缺口提高到距离烟囱底部10米高的位置。烟囱爆破切口的炮孔根据具体情况可选择采用铁丝网、竹笆等防护，以确保周边的安全。
4、爆破参数设计
4.1 缺口位置及形状
根据该工程烟囱结构的特殊性，底部（标高0～8.0m范围内）壁厚1.1m，竖向及环向钢筋直径均为22mm，孔网间距150mm×150mm，且由于烟道口及出灰口的布置，其周围钢筋加密，局部钢筋间距仅20mm。第10节筒身（标高8.0～10.0m范围内），因牛腿布置的原因，壁厚不均，逐渐变化，且该段环向钢筋加密，间距仅75mm。在国内已爆破拆除的烟囱工程实例中，没有如此厚度的壁厚，无可供参考的工程实例。工程中，若装药量小则导致筒壁混凝土不能顺利脱笼，影响有效的切口高度，若装药量大，则增加了爆破防护的难度，爆破飞石难以控制。为了避免上述矛盾，因此该工程选取切口的位置与第9节筒身范围段，即爆破切口底部选择在标高10.2m的位置。爆破缺口的形状直接影响烟囱倒塌的准确性，一般为长方形、梯形、倒梯形、两翼形等。为了保证缺口的对称和保留部分的稳固，选择定向较为准确、易于控制的梯形缺口，
4.2 缺口高度
爆破缺口高度，根据经验公式：
H=（3～5）δ=0.96～1.6（m）
为了确保爆破缺口形成后，烟囱能够顺利倒塌，且有足够的触地冲量，以便使烟囱大部破碎解体，根据有关文献及工程实例，并结合实际布孔需要，取开口高度H=2.1m。
4.3 定向窗
为了确保烟囱按设计方向倒塌，在爆破缺口两侧各开一个定向窗，即在保留部分与炸毁部分的分界线两侧，按要求设计的梯形两下底端，用取芯钻或水钻开出三角形对称定向窗口，三角形倾角取38.9°，底边长取为2.6 m。
4.4 缺口弧长
爆破切口圆心角是爆破的重要参数，其值大小对烟囱对烟囱爆破倾覆态势、平稳程度、扭折、后坐、等至关重要。考虑到本烟囱为高、重及其特殊结构，为保证其倾覆过程平稳，防止后坐等，爆破缺口弧长L，按以下经验公式确定：
L=（210°/360°～240°/360°）πD=13.49～15.42 m
本工程取缺口对应圆心角a =230°，则L=14.80m。梯形缺口，斜段倾角取α=38.9°，则梯形上底长度为9.6m。
4.5爆破参数设计
爆破参数设计如下：
（1）孔深 l =（0.65～0.7）δ=0.208～0.224 m；本工程取孔深21cm，
（2）孔距a 取0.30m；
（3）排距 b=a = 0.30 m，正方形布置；
（4）单耗：底部3排q取3.5kg / m 3；上部4排q取2.5kg / m 3。
（5）单孔药量：Q = qabδ =（0.072～0.10）kg，
均采用集中装药。根据布孔安排，孔排数为8排，总孔数约为176个孔，底部3排孔（66个）孔深取21cm，单孔装药取100g，上部5排孔（110个），孔深取20cm，单孔装药量取75g，单个烟囱总药量约14.85kg。
4.6 起爆网路设计
为了保证爆破缺口所有炮孔同时安全准爆，采用瞬发导爆管雷管起爆系统。采用簇连方式连接（俗称“大把抓”），将炮孔引出的导爆管反向捆绑在双发导爆管传爆雷管上，以保证传爆的可靠性和准确性。孔内雷管用ms5段，孔外传爆雷管用ms1段。
5、爆破效果
起爆后，两个烟窗均按预定的设计方案倒塌，由于采取了一系列的安全技术措施，爆破产生的振动及烟窗倒塌振动很小，爆破振动及爆破触地震动控制在安全范围之内。爆破飞石控制在20米范围内，未飞出施工围墙，飞石控制效果良好。爆破倒塌后，爆破倒塌偏移在3°之内，精准的倒塌在铺设纱网之上，未产生二次飞溅。爆破倒塌产生的灰尘进行了及时的处理，对周边环境的不利影响降到最低。经爆后检查，1#烟窗爆堆高度为102m，倒塌长度87 m，2#烟窗爆堆高度为102m，倒塌长度85m，筒体破碎充分，达到预期完美效果。
6、倒塌原理
在烟囱倾倒一侧的底部，将筒体炸开一个大于1/2、小于2/3周长的爆破缺口，从而破坏结构的稳定性，导致整体结构是失稳和重心位移，于是在筒体自重作用下形成倾覆力矩，迫使烟囱按预定方向倒塌，并使倒塌限制在一定范围之内，从而使烟囱在倒塌过程中不相互影响。
7、减振原理
通过挖减震沟的方法，阻断振动波的传送，从而达到减震效果，同时爆破而又采取毫秒延迟控制，可以减少冲击波的叠加作用影响。
8、技术特点
1）两条烟囱同时起爆，同时或间隔倒地坍塌。
2）定向倾倒，严格控制倒塌方向。
3）提高爆破切口，避开烟道等对烟囱的影响。
4）需要做预拆除。采用人工或机械等方法对烟囱附属结构及内衬等进行预拆除处理。
5）采取开挖减振沟减振、毫秒延时爆破等措施，减少烟囱在倒塌过程中振动对周边建筑物的影响。
9、效益分析
一次对两条高耸烟囱同时爆破拆除，经济效益并不是很大，主要集中体现在社会效益方面。拆除城市中工业烟窗，减少了有毒、有害气体的排放，减少了雾霾，有利于保护环境。通过一次爆破拆除多个烟窗，可以减少封路、警戒次数，减少对周边居民的生活、出行的影响。减少了对相关的公安、交通管理部门、街道、城管等部门的配合工作量。如南玻地处黄埔、增城交界处，需在协调的部门截越多，配合工作量就大。对仍在生产运营的企业，减少了对企业生产的影响。