CN113279622B - 高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工程爆破技术领域，具体而言涉及高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，包括以下步骤：步骤1、根据烟囱周围环境以及烟囱高度、烟囱烟道确定烟囱倒塌方向以及切口参数；步骤2、对切口进行预处理；步骤3、开设定向窗和定位孔；步骤4、对形成切口的位置设置炮眼，并装药设置起爆网络；步骤5、对烟囱进行爆破。本发明使用高位切口的方式，使上部筒体在倾倒的过程中同时发生下座，将下部筒体利用重力拆除，并可以有效的降低整个烟囱的倾倒覆盖范围，另外在本发明在施工中，通过使用空心钻打孔的方式，精准的控制高位切口的两个初始闭合角大小相同，使烟囱受力均匀对称，增加烟囱倾倒方向的可控性。

Description

高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法

技术领域

本发明涉及工程爆破技术领域，具体而言涉及高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法。

背景技术

高大烟囱为薄壁筒状结构物，横截面为圆环形状，具有高径比大、墙体厚度与直径比小等特点。国内前几年拆除的钢筋混凝土烟囱高度一般在80m～150m左右，近年来由于淘汰落后产能的加快，需拆除的烟囱不断增高，180m和210m高烟囱的拆除实例不断增加。

目前，国内外拆除采用的方法种类较多，主要有：人工拆除。一般由人工由上而下用大锤、尖镐等破坏烟囱结构而进行拆除的方法。机械拆除法。此法主要是应用风镐、破碎机械破碎烟囱筒体，利用卷扬机、推土机等钢丝牵引将其拉倒或者用千斤顶、承压柱的顶力或推力使烟囱倾倒。爆破拆除，这种方法是应用炸药爆炸破坏烟囱的局部结构，造成失稳使其倾倒或塌落。烟囱拆除爆破又可以分为定向倾倒、折叠式倒塌和原地坍塌三种方案。

随着烟囱高度的增加，砖结构已经逐渐被钢筋混凝土结构所代替。钢筋混凝土烟囱筒身布有纵横交错的竖筋和环筋，结构复杂，强度高。而这类构筑物所处的地理环境日趋复杂，高度是不断刷新，能够用来倒塌的区域却是越来越狭小，大中城市、厂矿企业建构筑物密集，允许倒塌的范围越来越受限制，这必然会对爆破的技术、安全提出更高的要求。

目前的现有技术中如专利文献1和专利文献2公开的，在烟囱底部开设定位窗的形式辅助爆破，使烟囱倾倒的方向被定位，但是由于定向窗的支撑部两边裂纹能否对称向支撑部中间发展，很大程度上决定了烟囱倒塌方向的准确性，这给烟囱倾倒的准确方向带来不确定性，并且现有的倾倒方式仍无法控制倾倒长度。

现有技术文献：

专利文献1 CN108981509A一种复杂环境下砖结构烟囱的爆破拆除方法

专利文献2 CN103292648A砖混结构烟囱药包式定向爆破工艺

发明内容

本发明目的在于提供高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，能利用合理切口高度和较高精度的切口角度，确保烟囱向着倾倒中心线的方向倾倒，并能在倾倒过程中完成一定的下座，以减少倾倒后覆盖的长度。

为了实现上述目的，本发明提供一种高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，包括以下步骤：

步骤1、根据烟囱周围环境以及烟囱高度、烟囱烟道确定烟囱倒塌方向以及切口参数；

步骤2、对切口进行预处理；

步骤3、开设定向窗和定位孔；

步骤4、对形成切口的位置设置炮眼，并装药设置起爆网络；

步骤5、对烟囱进行爆破；

其中，在步骤3中，所述定向窗的轮廓被设置成由顶点abcd构成四边形，所述定向窗和定位孔以爆破的方式形成，且在爆破形成之前，形成定向窗、定位孔的处理部分与非处理部分之间钻出不完全闭合的切缝。

优选的，所述定向窗包括第一爆破部分和第二爆破部分，所述第一爆破部分由顶点bcd构成三角形，第一爆破部分轮廓上的切缝被由空心钻钻成，所述第二爆破部分被由顶点abde构成四边形，第二爆破部分轮廓上的切缝被由风钻钻成。

优选的，所述切缝的宽度为100mm，所述定向窗、定位孔的处理部分中炮眼距离切缝的最小间距为175mm。

优选的，所述切口下沿的水平切口圆心角为200°-230°，切口的初始闭合角∠bcd为25°-45°，切口的复合闭合角∠abe’为45°-60°。

优选的，对切口范围内的内衬进行预处理，当内衬的厚度大于12cm或有多层内衬时，在爆破外壁时适当增加孔的深度和单孔药量，定位窗和定向窗范围内的内衬由人工拆除。

优选的，在步骤5之前，将定向窗和定位窗内的钢筋用电焊切断，并对水塔内的上下水管和烟囱的钢爬梯和避雷针拆除。

优选的，在所述定向窗和定位孔之间形成四块形成切口的爆破体，四块爆破体沿倾倒中心线对称分布，位于靠近倾倒中心线的两块爆破体与远离倾倒中心线的两块爆破体被延时起爆。

优选的，所述爆破体中的单孔药量按下式计算：Q1＝qabδ；

式中q—单位体积耗药量，取值为q＝2.0g/m3；δ为壁厚；

最小抵抗线W：取切口处烟囱壁厚的一半，即W＝δ/2；

药孔间距a：a＝1.0～1.5W；

药孔排距b：b＝(0.85～1)a；

药孔孔深L：L＝(0.67～0.7)δ。

优选的，在烟囱倒塌方向上，使用煤灰或者干泥土每隔25m，堆积四道减震堤坝，以及开挖减震沟，在减震沟外围搭设脚手架并捆绑竹篱笆和安全网，以防飞石等。

优选的，所述堤坝横截面呈梯形，下宽4m，上宽2m，高2.5m，堤坝下部2m使用泥土堆积，顶部使用装满煤灰或者沙土的制编制袋铺设3层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

在本发明在施工中，通过使用空心钻打孔的方式，精准的控制高位切口的两个初始闭合角大小相同，使烟囱受力均匀对称，提高对烟囱的倾倒方向和倾倒角度的控制，以进一步的增加烟囱倾倒方向的可控性，提高爆破安全性和可控性；

本发明使用高位切口的方式，并开设合适的切口角度，使上部筒体在倾倒的过程中同时发生下座，将下部筒体利用重力拆除，如此，倾倒的覆盖范围仅是上部筒体倾倒的长度，可以有效的降低整个烟囱的倾倒覆盖范围，在有限的空间内可以实现烟囱的爆破，并同时这种方式也降低了烟囱落地时的速度，降低了烟囱倾倒带来的震动；

本发明的定向窗包括第一爆破部分和第二爆破部分，第一爆破部分由顶点bcd构成三角形，由于第一爆破部分直接决定着切口的角度，即在爆破中影响上部筒体的倾倒方向，因此对第一爆破部分的角度精度要求高，第一爆破部分轮廓上的切缝被由空心钻钻成，如此，可保证切口角度的准确性，即两边切口角度对称，在倾倒后受力均匀，保证向着倾倒中心线方向倾倒；

为第二部分使用风钻钻孔，在保证精度的同时，可以提高施工速度，通过定向窗和筒体之间的钻孔，形成一个缓冲区，爆破拆除时，能降低对保留部分筒壁的损伤，可保证上部筒体倒塌后，裂纹同步向中发展，在倾倒后受力均匀，保证上部筒体向着倾倒中心线方向倾倒；

炸药起爆的应力波和爆轰波不可避免地会对预留爆破块和支撑部造成损伤，损伤过大会影响烟囱定向的准确性，偏离了设计理念，甚至会引起安全隐患，为了减少爆破应力波等对预留爆破块和支撑部的影响，在定向窗的周围设置切缝，然后采用爆破法爆破破碎，得到了较平整的窗口边沿，且爆破后的能量不会对定向窗的保留部分造成损伤。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1a-c是本发明高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的爆破倾倒状态示意图；

图2是本发明高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法中定向窗和定位孔的布置结构示意图；

图3是本发明高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法中切口下沿截面的结构示意图；

图4是本发明高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法中切缝的结构示意图；

图5是本发明高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法中定向窗的结构示意图；

图6是本发明高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法中切口模拟的结构示意图；

图7是本发明高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法中切口平面的模拟结构示意图；

图8是本发明实施例中烟囱倾倒示意图；

图9a-9f是本发明实施例中烟囱倒塌过程示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

采用高位切口爆破拆除高烟囱时，定向窗对于烟囱倾倒方向，支撑部两边裂纹能否对称向支撑部中间发展，很大程度上决定了烟囱倒塌方向的准确性，本发明旨在实现，在施工中控制两个初始闭合角大小相同，使烟囱受力均匀对称，提高对烟囱的倾倒方向和倾倒角度的控制。

结合图1a-1b所示，烟囱爆破切口被爆破瞬间形成后，在上部筒体1重力作用下失稳，由于定向窗的作用烟囱倾倒平稳缓慢。这样烟囱切口2上的上部筒体1获得了一定的水平位移和角速度，有效保证了烟囱的倾倒方向。在这一过程中，支撑体开始遭到破坏，从定向窗处向后断裂并贯通。这个阶段为烟囱的断裂微倾过程。

结合图1b-1c所示，第二阶段为支撑体彻底贯通到切口闭合过程，这一过程中能明显看到烟囱的倾斜，速度由小到大，由慢到快。第三阶段为烟囱下坐阶段。由于截面被破坏和上部筒体1巨大的质量，上部筒体1下坐加速度很大，并且有很大的竖向冲量。切口以下部分的下部筒体3基本都是由上部筒体1下坐破坏的。最后一个阶段为倾倒过程。在这一过程中上部筒体1的倾倒方向已基本不会发生改变了。

如此，通过这种方法可以使烟囱整体的倾倒范围约束在上部筒体1的长度范围，降低对场地条件的要求。

本实施例中提供一种高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，包括以下步骤：

步骤1、根据烟囱周围环境以及烟囱高度、烟囱烟道确定烟囱倒塌方向以及切口参数；

步骤2、对切口2进行预处理；

步骤3、开设定向窗4和定位孔6；

步骤4、对形成切口2的位置设置炮眼，并装药设置起爆网络；

步骤5、对烟囱进行爆破；

其中，在步骤3中，定向窗4的轮廓被设置成由顶点abcd构成四边形，定向窗4和定位孔6以爆破的方式形成，且在爆破形成之前，形成定向窗4、定位孔6的处理部分与非处理部分之间钻出不完全闭合的切缝。

最小爆破切口高度不仅要满足砖烟囱的最小爆破切口高度的条件(即闭合时重心必须移出新支点)，而且还要满足重心对新支点的倾覆力矩大于预留截面内钢筋对新支点的拉力矩。

当采用梯形切口时，由于切口的下截面为薄弱面，所以烟囱倾倒时将会从切口的下截面处破坏。如图6所示。烟囱的重心在C点,切口闭合后重心C1,必须移出底部半径以外的距离，切口高度h>A*D²/Z；

式中，A-与筒体结构、建筑材料、配筋率及尺寸等有关的系数，它与筒体自重成反比，与钢筋强度成正比；D-缺口处筒体的直径，m；

其中，切口高度根据切口处的烟囱外半径和切口处烟囱厚度等参数确定，一般等于1.5-3.0倍的烟囱厚度定，或(1/6-1/4)*D，本实施例中，切口高度在4m～6m范围。

切口长度对控制烟囱倒塌的方向和距离都有直接影响，爆破切口越长，剩余起支撑作用的筒壁就越短，烟囱在自重作用下就越容易破坏；爆破切口较短时，倾倒较慢，后坐的可能性比前者小。因此在确定切口长度时，不宜过长，既要保证形成倾覆力矩又要确保支撑部分有足够强度，防止支撑体过早被压碎或后坐使方向偏离预定方向。实际工程中，通常采用下面经验公式来确定切口长度：

πD/2≤LP≤2πD/3

式中：LP——爆破切口长度，m；D——烟囱切口处外径，m。

确定烟囱在不同开口角度下的应力分布，为正确选用爆破缺口提供依据。如7图所示，以AB连线为x轴，烟囱倾倒方向的反方向为y轴建立直角坐标系，x0轴为支撑部位的中性轴。截面形心位置x¹(x₀，y₀)，有：

x_o＝0(1－1)

A＝Q[R²-(R-t)²] (1－4)

n＝r cos Q (1－5)

式中：t＝R-r，Q为支撑体圆心角的一半，单位为弧度；

因此，烟囱支撑部位应力极值点A、B、F的应力σ_A＝σ_B、σ_F(压力为正、拉力为负)，A点和B点为最大压应力区，F点为最大拉应力区。其计算式：

本实施例中，高位切口对应的圆心角建议选择在220度左右比较合适。

由于环境复杂，场地条件受限其倒塌距离小于烟囱高度，所以采用高位切口的拆除爆破方案，首先是倒塌方向的确定：考虑到烟囱倒塌落地后，头部的冲击、前冲与飞石等因素，烟囱倒塌轴线定为距离建筑物或街道等较长的方向。并在合适的高度设置高位切口2。

切口2位置的确定：为了保证烟囱倾倒至切口闭合时，烟囱重心偏移大于烟囱外半径，切口中心线高度可按下式计算：

式中：R为切口处外半径；

t为切口处外半径和内半径的差值；

Z_c为重心高度。

另外，切口高度不仅和结构外径有关，还应该考虑其它因素，切口高度可由下式确定：

式中：K为安全系数，建议取值1.1－1.5；

P烟囱质量；

S预留筒壁截面全部轴筋的截面面积总和；

D烟囱外直径；

α钢筋抗拉强度。

最小的切口高度应大于10m，而本实施例中，烟道位于距地10m处，另外需要考虑烟道对切口高度的影响。不能在烟道上沿8-10m位置选取切口。本实施例中，为了缩小上部筒体的长度，根据实际爆破区域的倒塌范围，切口高度距离地面26m。

施工作业：从烟囱底部开始向上搭设脚手架，在切口高度处铺设作业平台，四周用安全安网围住。

预处理方法：烟囱爆破前将使用试爆的方法开设定向窗和定位孔。还将切除掉预处理范围内部分钢筋，而后人工处理切口处的内衬。爆破前用机械拆除掉烟囱周围的全部构筑物。

防护和减震措施：在烟囱倒塌方向上，使用煤灰或者干泥土每隔25m，堆积四道减震堤坝。堤坝横截面呈梯形，下宽4m，上宽2m，高2.5m，堤坝下部2m使用泥土堆积，顶部使用装满煤灰或者沙土的制编制袋铺设3层。这四道堤坝呈30度的扇形状铺设在烟囱倒塌方向上。

另外根据地形等因素在外侧开挖减震沟，形成三面减震。在减震沟外围搭设脚手架并捆绑竹篱笆和安全网，以防飞石等。

结合图2-3所示，切口2的确定高度后，需要在切口位置上开设定向窗4、定位孔6以及辅助窗7，其中定向窗4的位置由切口的水平圆心角决定，其角度的确定决定了上部筒体1相对于下部筒体3倾斜和下座的时机；另外切口2还包括后处理部分，即爆破部分5，当爆破部分5被爆破后，即形成完整的切口2。

其中，定向窗4是切口2的预处理部分，它对上部筒体1的偏转、倒塌起到的作用有：

(1)将筒体保留部(支撑体9)与爆破切口2部分分开，使缺口尤其是爆破部分5爆破时不会影响到保留部分，以保证预留支撑体9的完整。同时也减少了一次起爆药量，也大大减弱了对支撑体9的冲击。

(2)保证所开切口2形成后，保留部分在形状上是对称的且在应力分布上也应该是对称的，以利于上部筒体1的定向倒塌。

(3)开设定向窗4后，就能对烟囱的内部结构，特别是切口部分的结构了解的清清楚楚，有利于准确的设计施工。另外，人员可以由定向窗4进入烟囱内部处理内衬。

(4)开设定位窗的同时进行了试爆，进一步确定了切口部分的装药及单耗。

定向窗4的尺寸大小，直接影响到爆破切口的闭合状态和闭合进程，是定位窗能否完成上述作用的关键，对筒体倒塌平稳性有很大的影响。

三角形爆破缺口形式能有效提高支撑部位的结构承载力，延长上部筒体1倾倒的时间，迟滞下坐开始时间，保证倾倒方向的准确性，因为下坐开始的越晚，烟囱水平方向位移、水平方向运动速度和倾倒的角度越大，那么烟囱的倾倒方向在下坐后越不容易改变。

定向窗要满足的条件应该是：必须保证定向窗夹角不能小于切口闭合角，以防止夹角太小时切口过早闭合，上部筒体偏转阻力过大，阻碍了偏转过程中第二阶段向第三阶段的顺利过渡。确定爆破定向窗夹角的依据是当爆破缺口闭合时，烟囱重心已经移出爆破缺口闭合点之外的理论。

如图8所示，首先确定烟囱的重心高度h,然后确定定向窗夹角a。烟囱重心偏离烟囱转动支点0的水平方向距离为S₁，003为铅垂线，001与003的夹角为b；当烟囱绕转动支点0点转动至爆破缺口闭合时，烟囱重心移到02，重心水平方向位移S需大于等于烟囱底部半径R，即要保证烟囱重心移出爆破缺口闭合点A上方。则理论上烟囱重心移至闭合点A上方时，烟囱的转动角a₁是爆破定向窗夹角a的最小值，即应使a≥a₁。由此推得：

爆破定向窗夹角：

表一：两座120高钢筋混凝土烟囱定向窗夹角大小与切口角度关系

在本方案中，切口的初始闭合角∠bcd为25°-45°和切口的复合闭合角∠abe’为45°-60°，根据经验值选取。

在优选的实施例中，结合图2和图5所示，定向窗4包括第一爆破部分401和第二爆破部分402，第一爆破部分401由顶点bcd构成三角形，由于第一爆破部分401直接决定着切口2的角度，即在爆破中影响上部筒体1的倾倒方向，因此对第一爆破部分401的角度精度要求高，第一爆破部分401轮廓上的切缝被由空心钻钻成，如此，可保证切口角度的准确性，即两边切口角度对称，在倾倒后受力均匀，保证向着倾倒中心线方向倾倒。本实施例中，切口的初始闭合角∠bcd为25°-45°。

进一步的，第二爆破部分402被由顶点abde构成四边形，第二爆破部分402轮廓上的切缝被由风钻钻成，第二爆破部分402相对于第一爆破部分401的轮廓施工要求不会那么严格，使用风钻钻孔提高施工速度。本实施例中，切口的复合闭合角∠abe’为45°-60°。

结合图5所示，第二爆破部分402周围的风钻钻孔403构成切缝，其中预留出一块连接部位404，第一爆破部分401周围的空心钻钻孔405构成切缝，并在顶角处增加一个孔406，进一步来增强倾倒的平稳性。

起爆后，上部筒体1在倾覆力矩的作用下，在切口初始闭合角处产生应力集中，切口初始闭合角处钢筋混凝土被压剪破坏，压剪裂纹向支撑体9后部发展，当支撑部剩余部分不足以支撑上部筒体1的重量时，支撑体9被压垮，此时烟囱开始下坐，即，切口的初始闭合角决定着上部筒体1的下座时刻，而切口的复合闭合角决定上部筒体1是否能够倾倒，必须满足上部筒体1的重心移出烟囱的外径。

上部筒体1开始下坐后，在庞大的自重作用下竖向的位移增长很快，当烟囱产生竖向的位移速度时会形成很大的竖直向下冲量，烟囱的支撑体9在冲量的作用下不断破坏。上部筒体1在下坐过程中，支撑体9的钢筋混凝土消耗了烟囱的冲量，另一方面上部筒体1下坐的同时伴随着倾倒，上部筒体1转动的角度越大，支撑体9的支撑反力越小，故支撑体9钢筋混凝土破坏也变慢。

定向窗4的尺寸大小为切口尺寸的10％。定向窗4的开设可将切口爆破部位与支撑体9隔开，阻止爆炸能量向支撑体9传播，确保结构的对称性。

炸药起爆的应力波和爆轰波不可避免地会对预留爆破块和支撑部造成损伤，损伤过大会影响烟囱定向的准确性，偏离了设计理念，甚至会引起安全隐患，为了减少爆破应力波等对预留爆破块和支撑部的影响，在可选的实施例中，切缝的宽度为100mm，定向窗4、定位孔6和辅助窗7的处理部分中炮眼距离切缝的最小间距为175mm，然后采用爆破法爆破破碎，得到了较平整的窗口边沿。

结合图4所示，以定位孔6为例，定位孔6的预处理部分即爆破部分601与支撑部分之间，留有一个不完全闭合的预留切缝602，连接部603被预留出来，防止爆破部分601直接掉落，其中，爆破部分601设有呈梅花形或矩阵型的炮孔604。

在可选的实施例中，切口2下沿的水平切口圆心角为200°-230°，支撑体9的压应力随着切口圆心角的增大而增大，当爆破切口圆心角为200°时支撑体9处的应力极值达35Mpa，而支撑体9处的钢筋混凝土的抗压极限强度达35Mpa左右，因此要使烟囱顺利倾倒，切口圆心角需大于200°。但当支撑部圆心角大于230°时，支撑体9的压应力远远大于烟囱钢筋混凝土的拉、压应力极限，切口形成后支撑部的可能会瞬间垮掉。

根据以往工程经验，高耸烟囱切口的高度h一般依据切口下沿处烟囱的直径D确定，H＝(1/6～1/4)D。本实施例中切口处直径为24m，即切口高度在4m～6m范围。切口2越高，支撑体9的高度也相应的越大，上部筒体1从支撑体9断裂开始下坐到切口2上沿闭合的时间越长，烟囱切口2上沿闭合时获得水平方向位移和水平方向的速度越大，烟囱越容易倾倒。但切口2高度过大，容易在切口2上沿顶角和梯形切口两边结构不均匀处造成应力集中，并发生拉压破坏。

为了使烟囱切口上沿闭合时，烟囱尽量获得大的水平方向位移和水平方向的速度，又确保烟囱支撑体9不在非设计的地方发生应力集中破坏，本次爆破确定切口高度为5m。

在优选的示例中，对切口范围内的内衬进行预处理，当内衬的厚度大于12cm或有多层内衬时，在爆破外壁时适当增加孔的深度和单孔药量，定向窗4、定位孔6和辅助窗7范围内的内衬由人工拆除。

在优选的示例中，在步骤5之前，将定向窗4、定位孔6和辅助窗7内的钢筋用电焊切断，并对水塔内的上下水管和烟囱的钢爬梯和避雷针拆除。

为减少爆破时的装药量和装药个数，对切口部分范围内的烟囱内衬进行了预处理剥离，根据预处理保持烟囱结构和质量对称的原则，爆破前对切口范围的铁爬梯和照明系统的金属支架等用氧焊切除。

结合图2所示，在定向窗4、定位孔6和辅助窗7之间形成四块形成切口的爆破体5，四块爆破体5沿倾倒中心线对称分布，位于靠近倾倒中心线的两块爆破体5与远离倾倒中心线的两块爆破体5被延时起爆。

在可选的实施例中，爆破体中的单孔药量按下式计算：Q1＝qabδ；

式中q—单位体积耗药量，取值为q＝2.0g/m3；

最小抵抗线W：取切口处烟囱壁厚的一半，即W＝δ/2(δ为壁厚)；

药孔间距a：a＝1.0～1.5W；

药孔排距b：b＝(0.85～1)a；

药孔孔深L：L＝(0.67～0.7)δ。

本次爆破δ＝0.7m，根据上述公式结合工程实际情况，各参数的取值分别为：W＝0.35m，a＝0.50m，b＝0.40m，L＝0.5m，Q1＝0.28kg。

为作业方便，采用非电簇联法复式联结，导爆管雷管孔内延期，构成多通道联结的爆破网路。为减少一次起爆药量，本次爆破共分两响，中间的两个爆破块先进行非电雷管起爆，两边的两个爆破块后采用非电雷管起爆，每个装药设置2发非电雷管，所有雷管每10～15发构成一簇联结，总线路使用2发非电雷管联结，最后使用导爆管激发器引爆。

另外，爆破前，将防护材料直接覆盖在爆破体上，尤其是炮眼口、最小抵抗线等易产生爆破飞石的部位，以阻挡爆破飞石飞散，或降低其飞出速度，是拆除爆破中对飞石的主要防护方法。防护重点是可能产生飞石的薄弱面及其需要保护对象的方向。

结合图9a-9f所示，爆破过程：起爆后，切口瞬间形成，切口内的钢筋混凝土筒壁及耐火砖等产生粉碎性破坏，向外抛出。切口形成后，烟囱上部筒体开始朝设计方向倾斜,3.23s后混凝土从定向窗顶角处向后延伸遭到破坏，大片混凝土剥落。烟囱继续保持倾倒，背部钢筋被拉断，预留截面开始破坏，而后烟囱开始下坐，烟囱下坐持续时间有2.03s。下坐完成后，底部形成较了为稳定的支撑铰链，在向前加速倒塌过程中，距离烟囱切口约68米处筒壁折断并向前冲出，最后烟囱倒塌在了预先铺设的减震堤坝上。

整个爆破倒塌过程耗时约12.43s，烟囱按预定方向准确倒塌。周围建筑、民房、电气控制室等各种设施完好无损。附近电厂、水厂设备正常运行。爆破达到了预期的目的。爆破后经过现场的测定，整个烟囱倒塌范围在控制区内，长度约152m，宽度在23m以内。倒塌偏离设计方向为1.5度。烟囱切口40m以下筒体为扁平状，钢筋混凝土部分分离，其余部分钢筋混凝土完全分脱离。切口下沿的部分筒体压坏后倾斜插入烟囱基础内，爬梯范围内的筒体因为有较大强度未能完全破坏，影响了烟囱的倾倒方向。

结合以上实施例，烟囱爆破切口2瞬间形成后，在上部筒体1的重力作用下失稳，由于定向窗4的作用上部筒体1倾倒平稳缓慢，这样上部筒体1获得了一定的水平位移和角速度，有效保证了上部筒体1的倾倒方向。在这一过程中，支撑体9开始遭到破坏，从定向窗4处向后断裂并贯通。这个阶段为烟囱的断裂微倾过程。第二阶段为支撑体9彻底贯通到切口2闭合过程，这一过程中烟囱的倾斜速度由小到大，由慢到快。第三阶段为上部筒体1下坐阶段，由于截面被破坏和上部筒体1巨大的质量，上部筒体1下坐加速度很大，并且有很大的竖向冲量。下部筒体3的结构基本都是由上部筒体1下坐破坏的。最后一个阶段为倾倒过程，在这一过程中上部筒体1的倾倒方向已基本不会发生改变了。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据烟囱周围环境以及烟囱高度、烟囱烟道确定烟囱倒塌方向以及切口参数；

步骤2、对切口进行预处理；

步骤3、开设定向窗和定位孔；

步骤4、对形成切口的位置设置炮眼，并装药设置起爆网络；

步骤5、对烟囱进行爆破；

其中，在步骤3中，所述定向窗的轮廓被设置成由顶点abce构成四边形，所述定向窗和定位孔以爆破的方式形成，且在爆破形成之前，形成定向窗、定位孔的处理部分与非处理部分之间钻出不完全闭合的切缝；

所述定向窗包括第一爆破部分和第二爆破部分，所述第一爆破部分由顶点bcd构成三角形，第一爆破部分轮廓上的切缝被由空心钻钻成，所述第二爆破部分被由顶点abde构成四边形，第二爆破部分轮廓上的切缝被由风钻钻成；

第二爆破部分周围的风钻钻孔构成切缝，其中预留出一块连接部位，定位孔的预处理部分与支撑部分之间设有连接部，使切缝不能闭合；

所述切口下沿的水平切口圆心角为200°-230°，切口的初始闭合角∠bcd为25°-45°，切口的复合闭合角∠abe’为45°-60°；

在所述定向窗和定位孔之间设有四块形成切口的爆破体，四块爆破体沿倾倒中心线对称分布，位于靠近倾倒中心线的两块爆破体与远离倾倒中心线的两块爆破体被延时起爆。

2.根据权利要求1所述的高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，其特征在于，所述切缝的宽度为100mm，所述定向窗、定位孔的处理部分中炮眼距离切缝的最小间距为175mm。

3.根据权利要求1所述的高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，其特征在于，对切口范围内的内衬进行预处理，当内衬的厚度大于12cm或有多层内衬时，在爆破外壁时适当增加孔的深度和单孔药量，定位窗和定向窗范围内的内衬由人工拆除。

4.根据权利要求1所述的高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，其特征在于，在步骤5之前，将定向窗和定位窗内的钢筋用电焊切断，并对水塔内的上下水管和烟囱的钢爬梯和避雷针拆除。

5.根据权利要求1所述的高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，其特征在于，所述爆破体中的单孔药量按下式计算：Q1=qabδ；

式中q—单位体积耗药量，取值为q=2.0 g/m3；δ为壁厚；

最小抵抗线W：取切口处烟囱壁厚的一半，即W=δ/2；

药孔间距a：a=1.0～1.5W；

药孔排距b：b=（0.85～1）a；

药孔孔深L：L=（0.67～0.7）δ。

6.根据权利要求1所述的高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，其特征在于，在烟囱倒塌方向上，使用煤灰或者干泥土每隔25m，堆积四道减震堤坝，以及开挖减震沟，在减震沟外围搭设脚手架并捆绑竹篱笆和安全网，以防飞石等。

7.根据权利要求6所述的高切口爆破拆除薄壁钢筋混凝土烟囱的方法，所述堤坝横截面呈梯形，下宽4m，上宽2m，高2.5m，堤坝下部2m使用泥土堆积，顶部使用装满煤灰或者沙土的制编制袋铺设3层。

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