烟囱拆除爆破.docx
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烟囱拆除爆破
1爆破设计依据
⑴我单位对施工现场实地勘察、调查的资料。
⑵我单位积累的成熟技术、科技成果、施工方法及同类工程的施工经验。
⑶现行法律、法规和建筑工程施工安全技术规范:
a）建筑拆除工程安全技术规范（JGJ147-2004）
b）建筑机械使用安全技术规范（JGJ33-86）
c）施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-88）
d）建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-91）
e）中华人民共和国建筑法
f）中华人民共和国合同法
g）中华人民共和国安全生产法
2工程概况
根据武汉市政府环保及环境治理的精神，按照工人村都市工业园区整体规划和建设施工要求，拟将原武汉一冶水泥厂回转窑钢筋混凝土烟囱实施整体一次性定向爆破拆除。
2.1施工环境
拟拆除的钢筋混凝土烟囱位于武汉市青山区原一冶水泥厂内，烟囱位于两条东西走向的厂区铁路之间；烟囱北24m处为正在生产的水泥包装车间，车间东西长为95m，南北宽为45m；烟囱南侧为浩源混凝土外加剂厂厂区，距离烟囱17m处为外加剂车间，车间东西向长为60m，外墙为镀锌铁皮；车间正西7m处为水泥厂厂房，东南侧边为厂内办公楼；烟囱东50m处为刚完工的南北走向的规划道路；烟囱西侧120m范围内有待拆除的熟料车间和回转窑基座；烟囱西北侧厂房已经拆除，为空旷地带。
爆区环境比较复杂，烟囱周围环境见图1。
2.2烟囱结构尺寸
武汉一冶水泥厂回转窑烟囱始建于1971年，筒体为钢筋混凝土结构，混凝土标号为200＃，烟囱高为90m，烟囱底部外直径为7.85m，内直径为7.05m，底部壁厚为0.4m。
顶部外直径为4.2m，内直径为3.84m，壁厚0.18m。
内衬与烟囱内壁间隙10cm，拟拆除烟囱筒体体积为414.2m3。
烟囱标高4.2m处为烟道口，烟道口高3.5m，宽3.5m，顶部为圆拱形，烟道口朝向为正西向。
烟道口下部为清灰漏斗，漏斗底部标高为2.2m。
烟囱筒体底部配筋：
竖向主筋为φ20的螺纹钢筋，间距为130mm，环形钢筋直径20mm，间距140mm。
图2为烟囱整体断面图。
2.3拆除工程要求
⑴工期要求
以甲方通知及合同约定为准，通常为7天。
⑵安全要求
a爆破拆除施工应确保周围需要保护的建筑及设施的安全；
b施工前摸清场地内各种需要保护或临时拆除的管线；
c在施工现场划定危险区域，设置警戒线和相关的安全标志，并派专人负责；
d拆除时应对施工人员作好安全交底，严格按照安全操作规程进行施工。
3爆破方案
钢筋混凝土烟囱的拆除爆破方案有：
定向倾倒爆破方案，单向折叠倾倒爆破方案，双问折叠倾倒爆破方案等三种。
其中，定向倾倒爆破方案拆除成本低，拆除速度快，若环境条件允许，是烟囱爆破的首选方案。
根据烟囱周围环境条件、烟囱结构尺寸，该烟囱适合采用定向倾倒爆破方案，这一方案也符合甲方要求，关键问题是向那一个方向倾倒。
方案一西向倾倒
烟囱爆破后向西侧倾倒坍塌，筒体混凝土碎碴倾倒堆积在两条铁路之间的窄长地带。
为降低筒体触地振动对南侧厂房的影响，适当采取一些减振措施。
方案的主要优点是a）烟道口中线正位于爆破缺口的中线上，对称性好，便于布置炮孔；b）不会损伤两条铁路。
方案的主要缺点是a）烟囱定向要十分准确，稍有偏差就会危及西南侧建筑物；b）烟囱有些向南偏斜，在爆破缺口的布置上，应采取措施，否则烟囱倾倒过程中会向南偏斜；c）烟囱触地振动对南侧厂房的影响较大，虽然可以采取一些降振措施。
方案二：
向西30o北定向倾倒
烟囱爆破后向西侧偏北约30o的方向倾倒坍塌，筒体混凝土碎碴倾倒堆积在西北侧空旷地带。
采取防护措施，降低筒体倾倒触地时对北侧铁路的影响。
方案的主要优点是a）烟囱倾倒后距离南侧厂房较远，筒体触地振动对厂房的影响很小；b）烟囱西北侧场地开阔，允许烟囱在倾倒中有一定偏斜。
以上两点均有利于保证南侧厂房的安全。
方案的主要缺点是a）需对北则铁路的10m长的一段造成损伤，但可采取一些防护措施；b）烟道口中线偏离爆破缺口的中线约300，对称性差，不便于布置炮孔，但烟道口仍在爆破缺口范围内。
经过分析比较（通过触地振动对两方案的比较见6.2），我们采用第二种方案，即向西偏300北向倾倒爆破方案。
钢筋混凝土烟囱向西偏北300定向爆破拆除的设计原理是在烟囱筒体下部布置炮孔埋设炸药，孔内炸药起爆瞬间筒体下部形成一个略大于筒体环形截面的爆破缺口，使建筑物失去稳定性，在筒体缺口剩余部位的支撑作用和筒体自重作用下，产生倾覆力矩，并以缺口剩余部位为支承点转动，向预定方向倾倒。
4爆破技术设计
4.1爆破缺口设计
爆破缺口的设计内容主要是缺口位置、缺口形状和缺口尺寸。
是指爆破缺口在拟拆除建筑物筒体上下左右的位置。
缺口位置由建筑物的倾倒方向所决定，位置的选择要便于施工，又要考虑建筑物缺口处的烟道口的位置。
缺口尺寸主要是缺口展开长度和高度。
缺口位置：
本次爆破，缺口位置选择在烟道口所在处，即缺口底标高为4.2m。
缺口展开形状：
爆破缺口的展开形状有多种，应根据拟拆除筒式建筑物的壁厚、结构尺寸来确定，同时考虑设计和施工的方便。
本次爆破采用梯形缺口，因为这种爆破缺口定向准确，钻爆工作量小，烟囱倾倒过程中后坐量小。
缺口高度H：
取H＝1.8m；
缺口展开长度L1：
取L＝0.58D＝14m；
D为缺口处筒体外周长，D＝24.3m。
支撑段长度为10.3。
为确保定向准确，在缺口两侧开设两个定向窗，定向窗长为1.5m。
烟囱在未启动前的支撑段周长为17.8m，占周长的0.73。
烟囱的偏心距为2.73m。
爆破缺口形状如图3所示。
4.2孔网参数
孔深：
L2＝0.7
＝0.21m（其中
为缺口处烟囱壁厚，
为0.30m）,实取0.2m。
孔距：
a=0.3m
图3方案二爆破缺口展开形状及炮孔布置图
排距：
b＝a=0.3m
每孔药量：
Q＝kab
=（2000～2500）×0.3×0.3×0.3＝（54～67.5）g，取Q＝60g。
4.3爆破网路
采用乳化油炸药，孔内采用3段微差导爆管雷管，每20个导爆管雷管为一组捆联双发瞬发电雷管，电雷管组成串联电爆网路引爆。
爆破网络如图4所示，爆破器材消耗量及钻孔总长度见表4.1。
图4爆破网络图
表4.1爆破器材消耗及钻孔长度表
孔数/个
每孔药量/g
总药量/kg
雷管总数/发
钻孔总长度/m
非电雷管
瞬发电雷管
240
60
15
240
24
50
4.4爆前预处理
在设计切口内两端开凿两个定向窗，定向窗形状为三角形，高2.0m,宽1.5m。
具体开凿方式为，先用爆破方法在指定地方爆出初始轮廓，再用风镐修整出符合要求的形状。
对爆破缺口处内衬进行预拆除，爆破缺口处钢筋全部切断。
对烟囱内部清灰漏斗进行预拆除。
5爆破安全防护
5.1飞石防护措施
由于本次爆破距厂房较近，需对爆破飞石严格控制。
用竹排进行双层防护。
首先用一排竹排紧贴爆破缺口进行覆盖，另一排竹排放在距爆破缺口1.5m处进行防护。
5.2铁轨防护措施
如果采用第二种方案，爆破前需对烟囱北侧大约距烟囱52m处的一段铁轨进行保护。
防护方法是在钢轨两侧各堆一条10m长，2m宽，2m高的缓冲坝，烟囱在倾倒过程中倒向缓冲坝冲击解体，从而保护了钢轨。
5.3触地振动的控制
在烟囱倒塌方向每隔25m堆放建筑垃圾，减轻烟囱倒塌时的触地振动。
堆放形式如图5所示。
图5触地缓冲物堆放图
5.4安全警戒
本次爆破，警戒范围是以烟囱为中心，以140m为半径的圆形警戒区。
施爆前10分钟所有人员均不得进入警戒区。
爆破完工，需经爆破工程师现场查看并认为安全后方可解除警戒。
6爆破安全校核
6.1爆破振动计算
爆破震动按下公式计算：
其中：
表示爆破地震安全允许距离，m；
表示微差爆破最大一段药量，kg；
表示被保护对象所在地质点振动安全允许速度；
、
表示场地系数。
本工程取
＝150，
＝1.5，Q＝1.2kg，不同距离的爆破振动速度见表6.1。
本次爆破距烟囱最近的厂房为17m，由表6.1可以看出，爆破振动不会对厂房造成破坏。
6.2触地振动计算
触地振动根据中科院的经验公式进行计算：
其中：
为爆破坍塌物冲击地面引起的离坍塌处
米的地表振动速度，
；
为测点离冲击触地点的距离，m；
为冲击触地冲量，
；
为爆破坍塌物的质量，kg；
为重心落差，m。
不同距离的触地振动速度见表6.1。
表6.1爆破振动与触地振动速度表
距离（m）
10
15
20
25
30
35
40
50
爆破振动（cm/s）
5.20
2.83
1.84
1.31
1.00
0.79
0.65
0.46
触地振动（cm/s）
2.34
1.19
0.73
0.51
0.37
0.29
0.23
0.15
烟囱倒塌时冲击触地点与厂房最近的距离为10m，由表6.1可以看出，触地振动不会对厂房造成破坏。
通过触地振动对方案一和方案二进行比较：
方案一冲击触地点与厂房的最近距离为10m，方案二为50m左右，由表6.1可以看出，选择方案二可以使厂房的触地振动从2.34cm/s降低到0.15cm/s，基本上对厂房不会造成任何影响，因此，推荐选择方案二。
6.3倒塌条件计算
对于钢筋混凝土烟囱，当爆破缺口形成的瞬间要有足够的倾倒力矩克服筒体结构的临界弯矩，使建筑物向设计方向倾倒，否则应采取相应的措施加大筒体的倾覆力矩。
6.3.1倾倒力矩计算
截面形心位置即偏心距
为：
其中，
为偏心距，即中性轴距圆心距离；
爆破缺口处烟囱外半径，
为3.865m；
为爆破缺口处烟囱内半径，
为3.565m；
＝151.2°为保留部分圆心角。
计算得
＝2.73。
在炸药起爆瞬间，即倾倒初始时刻，倾倒力矩
等于重力
与偏心距
的乘积
其中，
为倾倒力矩；m为缺口上部筒体与钢筋的总质量，为950t；
由此算得倾倒力矩M为：
＝25.4MN.m。
6.3.2结构临界弯矩计算
结构的临界弯矩
用下式计算：
式中，
为爆破部位壁厚，
＝0.3m；
为截面对形心主轴的惯性矩，
＝2.43m
；
为混凝土的抗拉强度，
＝1.5MPa；
为钢筋的屈服强度，
＝235MPa；
为钢筋混凝土的配筋率，
＝1.3％；
取
与
中的较大者，在此取
＝
＝3MPa。
A为保留部分的面积，A＝2.94m
。
计算得
＝6.78M
。
倾倒力矩与结构面临界弯矩之比为
＝3.75，所以能保证缺口引爆后烟囱可顺利倾倒。
6.4定向窗形成后支撑稳定性计算
定向窗形成后在烟囱筒体4.2m水平己有定向窗和烟道口三个缺口。
此后要在烟囱上进行装药、联线、防护等施工作业，在这段时间内要保证烟囱的稳定性，因此需对烟囱筒体进行支撑稳定校核。
烟囱筒体的总重量约950t，定向窗形成后，烟囱筒体支撑部分的断面面积约为5.11m
烟囱支撑部位所承受的平均压力为950×10
/5.11＝1.86MPa，远小于200＃混凝土的抗压强度10MPa，因此预处理后，烟囱是稳定的。
7施工组织管理
成立烟囱定向爆破拆除工程项目经理部，全面负责拆除工程的现场施工，确保施工安全和文明施工。
7.1项目经理部组成
项目经理部下设综合办公室、施工技术部、安全技术部和各施工组。
7.2项目经理部各职能部门职责
⑴综合办公室：
负责内外关系协调、项目部生活保障、现场文明工地建设、现场保卫、外部劳务管理、队伍培训及政治思想教育及宣传鼓动。
⑵施工技术部：
负责编制施工组织设计；组织施工人员进行技术交底，资料整理归档；指挥各工序、施工队按进度施工，检查施工质量，对工程进度负直接责任。
⑶设备材料部：
确保本项目所需的物资及时到位并确保其质量，负责机械设备的维修保养，确保处于良好运行状态。
⑷安全技术部：
负责施工安全监督，技术组织措施的落实和事故预防、安全警戒和现场安全保卫工作。
拟投入的主要管理人员情况和职责见表3-1。
表3-1主要管理人员职责和情况表
项目职务
姓名
年龄
资质
主要职责
项目经理
总工程师
安全技术部主任
办公室主任
设备材料部主任
8主要施工机械配备与计划
配备施工机械设备的原则是：
满足工程施工需要，提高工效，并适当注意经济节约。
根据本工程的规模、特点及所包含的施工内容，拟投入本工程的主要施工机械用量计划见表8.1。
表8.1主要施工机械用量计划表
序号
设备名称
型号
数量
备注
1
手持式风镐
G10
3台
配消音器
2
凿岩机
Yt23型
4台
3
空压机
6m3/min
1台
4
气割
1套
9劳动力配备及使用计划
我单位将根据拆除工程量和施工进度计划，按照充足、均衡、高效的原则，合理组织劳动力，确保工程按时、顺利完成。
本工程按照项目法施工原则，配备强有力的项目管理班子，并在单位内部或市场上选择技术素质高的劳务队。
本工程主要工种劳动力配备计划见表9.1。
所有施工人员进场后必须先进行质量、安全、文明施工教育；重要专业工种要求必须经培训考核后持证上岗。
表9.1主要工种劳动力配备计划
序号
工种
人数
备注
1
架子工
2
2
小型机具操作工
4
7
空压机手
1
8
杂工
5
10
合计
12
10确保安全生产的技术组织措施
10.1安全目标
10.2安全施工技术组织措施
安全技术措施主要是通过采用先进的、专用的高层拆除机、大型吊车得到保证，这在施工方案、施工方法中已叙述。
除了施工方法涉及到的具体施工技术措施外，对安全技术组织工作做如下安排:
10.2.1管理体系
成立安全技术部负责对工地安全工作的统一领导，并设专职安全员2名，其他组员由各施工组组长担任。
10.2.2施工时安全管理措施
（1）工人进场前由专职安全员对其岗前安全培训和安全教育，并让他们熟悉现场外围的环境，现场内的安全治理和防护工作。
未受教育者，安全人员有权拒绝其上岗。
（2）在钻孔过程中，严禁上下同时交叉作业。
（3）加强施工机械安全管理，加强机械保修和维护，严禁机械带病作业。
（4）爆破施工严格按《爆破安全规程》施工
11工期及确保工期的技术组织措施
11.1施工工期目标
计划工期7日历天。
11.2保证工期措施
本工程拆除对象特殊，结构高大，场外因素影响比较多，为保证工期我们将采用措施如下：
11.2.1施工机械保证
在编制本施工方案时，充分考虑了钻孔和防护是控制施工工期的主要工序，因此，我们将使用气腿式凿岩机和风镐进行钻孔和开定向窗。
具体的主要施工机械（见表5.1）。
11.2.2施工人员保证
为加快施工进度，组建由高素质的管理人员及专业技术人员组成的项目经理部与业主合作，全面负责工程的现场施工。
同时给予项目经理部最大的授权，以充分发挥项目经理部全体人员的积极性和主观能动性。
在施工人员安排上，首先选取在我单位中最有实力、最富有经验的施工队伍。
以保证施工队伍的素质及劳动熟练程度，项目保证劳务人员不少于12人（见表6.1）。
11.2.3材料供应保证
本工程材料供应主要是架设防护结构用的材料和爆破器材。
这些材料供给问题我单位均在进场前联系好，随时供应。
12.2.4施工管理措施保证
⑴管理人员深入工程第一线，及时发现问题，解决问题，调解各施工队在机械、材料使用方面的矛盾，保证施工顺利进行。
⑵每天召开工程例会，检查生产任务完成情况，对于存在的问题，布置责任人落实整改措施。
⑶进行施工进度的全程跟踪管理，及时调整施工计划，力求达到强度均衡、速度均匀、资源利用合理。
11.2.5施工技术措施保证
做到计划方案在先。
每一分项在工程施工之前，组织人员编制详细的可行的施工方案，并与相关施工队伍详细交底，使其充分领会施工技术要求。
在技术方案编制过程中，综合各种施工因素，制定切实可行的施工方案，并与有关人员，协商处理有关问题。
11.2.6安全生产措施保证
安全生产是施工工期保障的前提条件，为此，项目专门成立安全技术部，由项目经理负责牵头，各部门负责实施的机构，除对现场的劳务人员进行进场安全文明生产教育外，还定期对劳务人员进行进场后安全教育。
并加强施工机械作业的安全教育及安全技术保障措施。
11.2.7文明施工技术组织措施
（1）施工作业区与外界明显划分开，并设安全网、设置广告牌等。
（2）设置统一样式的各种施工标牌和警示牌，并经常保持整洁完好。
（3）作业区内爆炸物品的堆放应按总平面图规定的位置进行堆放。
12施工总进度计划表
本工程施工按每天工作8小时7天完成整个施工任务进行安排。
施工进度计划见表12.1。
表12.1 拆除工程施工进度计划表
序号
工作内容
工期
施工进度（天）
1
2
3
4
5
6
1
施工准备
1
2
钻孔
1
3
试爆、切定向窗
1
4
防护
1
5
爆破
1
6
申报、审批、专家论证
3
7
机动
3
图1烟囱周围环境图（单位：
m）
图2烟囱断面图
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