废弃混凝土烟囱折叠爆破拆除技术

引言

建（构）筑物的拆除技术一般包括爆破技术、爆破体两方面的因素。根据失稳原理，控制高耸烟囱的倒塌方向及塌落范围、爆破有害效应，从而实现混凝土烟囱爆破拆除的安全和效果。爆破结果的好坏跟爆破体也有很大的关系，如烟囱本身的结构特点、使用年限、损坏程度、预处理时弱化的部位及效果等都会对爆破效果产生很大影响。建（构）筑物拆除基本原理发展过程可以分为五类失稳原理、冲击破碎原理、静态胀裂原理、切割分解、起吊拆解原理、爆炸等能原理。在科学技术不断发展的今天，爆破理论的发展却仍严重滞后于爆破技术的要求，这是由于爆破过程的瞬时性、动态性，以及爆破对象材料结构的随机性、不确定性等，使得爆破理论的发展非常困难，这种困境在工程爆破领域可能还会是长期存在的问题。

1 国内研究现状

目前，高层和超高层烟囱的拆除主要采用控制爆破技术。随着建筑结构日益复杂以及建筑密度的不断增加，拆除爆破的技术难度日益加大，应用条件也日益苛刻。为此，高层建筑物的爆破拆除过程必须进行严格和精密的控制。建筑物的控制爆破拆除技术兴起于 20 世纪 50 年代，工程应用至今仍十分活跃。该技术利用炸药爆炸能量破坏建筑物的关键受力构件，使之失去承载能力，并通过合理的设计控制建筑的倒塌方向、破坏范围、破碎程度和爆破有害效应等[1-5]。近年来，国内爆破行业逐渐推广采用双向折叠爆破技术拆除一些倒塌空间不足的高大结构，该技术将高耸建筑分成几段，使其在倒塌过程中发生折叠，并且该技术也开始在国外推广应用。

双向折叠爆破技术不仅显著减少了爆破产生的飞散碎块，降低了对周围环境的破坏风险，还有效控制了倒塌方向，确保了拆除过程的安全性和高效性。此外，该技术在处理倒塌空间受限、周围环境复杂的高大结构拆除任务时，展现出了独特的优势。随着研究的不断深入和实践经验的积累，双向折叠爆破技术不断优化和完善，其适用范围也逐渐扩大，为高层建筑物的拆除提供了更为可靠和高效的技术手段。同时，国内学者和专家也在积极探索新技术、新方法，以期进一步提高爆破拆除的安全性和效率。

2 关键参数设计

与传统的拆除爆破模式类似，折叠爆破方案设计过程中也需要确定合理的总体方案以及爆破位置、炮孔及装药参数、起爆网路等，此外，还需要确定爆破切口的数量、开口方向、高度位置。

2.1 爆破切口数量与方向

采用双向折叠爆破时，应在烟囱的特定高度上布置 2～3 个楔形爆破切口。在爆破切口中，大部分的柱和剪力墙应被破坏，使切口区残余的柱和墙形成“塑性铰链”，爆破的烟囱则变成一个折叠的运动链。因此在爆破方案设计过程中，应该首先设计爆破切口的数量、位置和方向。切口的数量控制烟囱的倒塌范围，但过多的切口也不利于倒塌过程的控制，将增加倒塌失控的风险。为了降低成本和提高效率，两个切口间烟囱分段的高度Hi 应大于其宽度 W 的两倍，即 Hi>2W 式中:Hi 为折叠分段高度；W 为分段的宽度(平行于倾倒方向的剖面)。为确保折叠运动的稳定性，各楼段的惯性矩应大致相等，所以每个分段的重量应大致相等 m1≈m2⋯≈mn 式中，mn 为折叠分段质量。根据上式可以确定爆破切口的数量。其次，要实现可靠的折叠过程，应使相邻爆破切口的开口方向相反。因为倒塌范围主要受底部爆破切口的控制。所以底部切口的开口方向应朝向倒塌范围最充裕的方向[6]。

2.2 爆破切口的起爆顺序

爆破切口的起爆顺序主要有两种模式:自上而下和自下而上。采用自上到下顺序时，爆破切口的塑性铰更易形成，且上切口的闭合对下段的运动影响较小。采用从下到上顺序时，上部切口处重力力矩在烟囱转动过程中会变得很小，导致切口塑性铰的形成较困难，爆破方案的可靠性将降低。因此，建议爆破切口采用自上而下的起爆顺序[6]。

3 安全爆破施工管理

爆破施工需严格遵守国家、省、市的有关法规、安全规程规范；施工人员须持证上岗；按批准的爆破方案精心施工，控制好爆破抵抗线的大小、爆破方向；爆破技术由爆破工程师，爆破队长，爆破员层层把关；每次爆破前，对施工人员进行安全教育，增强安全意识，杜绝安全事故的发生。建立严格的管理、监督机制，以确保爆破安全；做好安全防护工作，确保爆破安全；爆破物品严格按照爆破安全规程及市公安局有关规定管理。进入现场，必须正确佩带好安全帽，施工人员必须穿戴好工作服和工作鞋。爆破作业前必须经公安部门严格审批，并取得批文。爆炸物品的存放及装药、堵塞、连线、起爆均按国家有关规定的程序操作，杜绝违章作业和习惯性违章。爆破作业现场设立“爆破现场、禁止入内”标牌，禁止无关人员进入爆破施工现场。定向爆破后期的检查在爆破后派技术人员和有经验的爆破员进入爆破现场进行爆后检查，经检查确认无盲炮等险情后方可容许作业人员进入。检查内容：有无盲炮。通过堆积情况初步判定是否有盲炮。堆积状况。爆堆是否稳定，是否存在不安全隐患。附近建筑物是否受到影响。现场是否有残存的爆破器材。发现有盲炮或怀疑有盲目炮时应立即报告并及时处理。处理盲炮时，无关人员不准在场，并做好警戒工作。

4 爆破事故预防措施

在实际的爆破施工过程中，不可避免地会遇到许多危险因素。这些因素可能来自不稳定的地质条件、潜在的化学反应风险，或是操作过程中的失误。因此，必须采取有效的预防和控制措施，强化安全教育。这不仅仅是一系列的理论学习，更包括了现场的实践操作和紧急情况下的应对策略。无论是爆破技术人员、管理人员还是作业人员，都必须通过正规考核，取得安全爆破施工的资格证书，这不仅是对他们专业技能的认可，也是对他们生命安全的保障。此外，还应做好事故的预防和应急处理工作，这意味着要制定详尽的应急预案，定期进行演练，确保在紧急情况下，每个人都能迅速而准确地采取行动，最大限度地减少伤害和损失。

5 结论

(1)烟囱双向折叠爆破时，爆破切口应 2～3 个为宜，且各分段的质量应接近；每段的高宽比应大于 2。(2)相邻爆破切口的开口方向应相反，底部切口应朝向塌落范围更充裕的方向。

(3)切口的起爆顺序应该是自上而下的。

(4)爆破施工时需严格遵守相关法规，严格按规范执行流程。

(5)严格清场，做好现场监督管理。

参考文献：

[1]汪旭光，于亚伦.21 世纪的拆除爆破技术[J].工程爆破，2000.

[2]汪高龙，王潇，李跟，等.复杂环境 90m 高双曲线冷却塔拆除爆破工程[J].爆破，2021.

[3]李本伟，陈德志，张萍，等. .180m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除[J].爆破，2011.

[4]于淑宝，汪旭光 .210m 烟筒同向折叠爆破降振效果分析[J].爆破，20

20.

[5]孙金山，卢文波，谢先启，等.钢筋混凝土烟囱拆除爆破双向折叠定向倾倒方案关键技术探讨[J].爆破，2004.