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摘要：定向爆破是烟囱、水塔等高耸建筑物最常用的拆除爆破方案。本文从保证烟囱可靠倒塌、定向倾倒、飞石防护、爆堆控制等方面比较全面地论述了烟囱定向拆除爆破的安全技术。
关键词： 定向倾倒； 倒向失控； 爆破缺口； 支承体； 飞石
【分类号】：TU746.5
1 引言
烟囱的特点是重心高，支撑面积小，所以常用定向倒塌的拆除爆破方法。然而，实际工程中，由于某些技术问题处理不当，仍然出现一些烟囱爆后不倒、倾倒方向偏移、飞石或爆堆超出设计范围等意外事故[1，2]。因此，烟囱走向爆破拆除必须可靠倒塌、准确定向、并严格控制爆堆范围和飞石距离。为达此目的，就烟囱定向拆除爆破的上述4个技术方面的安全问题加以讨论。
2 保证烟囱可靠倒塌的技术措施
烟囱拆除爆破要求爆破后必须可靠倒塌，否则，成为高耸的危险建筑，处理困难。如果因无法再补钻炮孔而采用裸露药包爆破，不但飞石和空气冲击波严重，而且倒向无法控制，极易造成事故。从理论上讲，只需炸出大于1/2烟囱周长的爆破缺口，烟囱就会在自重力矩作用下定向倒塌，但是实际爆破中却存在爆而不倒的现象。究其原因，关键在于爆破后有形成理想的爆破缺口。所谓理想的爆破缺口是指形成大于1/2周长的空洞，缺口内没有任何可以起到支撑作用的砖头或混凝土。不 能形 成 理想的爆破缺口的主要原因包括：孔网参数过大，单孔装药量过小，炮孔深度不当或装药位置不合理，内衬处理不当，部分炮孔拒爆等。因此，为保证烟囱可靠倒塌，应采取如下技术措施。
1）合理设计爆破缺口尺寸和爆破参数。应根据烟囱直径、材质和壁厚等条件合理设计爆破缺口长度和高度，以及孔网参数、单孔装药量、炮孔深度等。若炮孔深度不够，使装药靠外，爆破外层而留下内层；反之，若炮孔太深，使装药靠内，爆破内层而留下外层，烟囱均不能顺利倾倒。如果药量不够，则只产生爆破裂隙而不能成洞，或残留碎块没有完全抛
出缺口，仍然能起到支撑作用，影响烟囱倒塌。
2） 切实保证施工质量。应做到钻孔方向正确（钻杆指向烟囱轴心并垂直于筒壁表面），深度准确（误差不超过5%），保证堵塞长度和堵塞质量，应检验爆破器材质量和爆破网路敷设质量，杜绝拒爆现象。
3） 重视内衬处理工作。烟囱的承重构件是外壁筒体，内衬主要起隔热作用。因此人们容易忽视内衬的处理工作，或者处理不到位。内衬和外壁之间一般有5 cm左右的缝隙，但是在某些部位，内衬和外壁由砖块砌筑连接在一起，成为整体结构，增加了内衬的支撑能力。如果内衬处理不到位，只爆除外壁，留下内衬，则烟囱不会倒塌。
内衬起到了支撑作用（尤其是烟囱未使用过，内衬耐火砖的韧性大，难于爆破）。后用裸露药包爆破处理内衬，飞石达100多m，且倒塌方向偏离设计方向约350，砸向稻田。
3 保证烟囱倒向准确的技术措施
烟囱定向倾倒拆除爆破的关键，是保证起爆后烟囱从静止位置开始倾斜到一定角度（常为的时间内，始终沿设计的2个支承点（爆破缺口的2个端点）作定轴转动。为此，需要采取如下的技术措施。
1）保证支承部分有效长度。定向控爆是利用起爆瞬间形成的爆破缺口使烟囱在自重倾覆力矩作用下失稳，并沿缺口两端的支点转动而定向倾倒。由于惯性作用，在缺口形成瞬间，烟囱处于静止状态，经过约is后，才产生明显的偏转。如果支承体的强度不够，在此期间，烟囱还未沿预定方向形成不可逆倾斜时，支承部分就被压垮，烟囱整体下沉，支点位置变化，就会产生倒向失控。支承 体 的 整体强度由支承部分的有效长度l‘和烟囱材质决定，支承体有效长度是指强度未受影响的支承部分的水平弧形长度。支承体的有效长度按下式计算[3，4]
l' =S 一 L 一 B=S一（L'+2R）一B （1）
式中，S为爆破部位外周长（m） ；L为爆破缺口长度，（m） ；L'为布孔范围水平长度（m）；R为爆破缺口两端炮孔爆破的破裂半径（m），与烟囱壁厚和爆破参数有关。经试验，对于砖质烟囱，一般R=0.2一0.5m；B为位于支承范围的烟道或出灰口等底部结构的水平宽度（m）。为了能同时满足爆破缺口长度和支承体长度的要求，常将烟道口或出灰口等封堵，或将爆破缺口设计在底部结构以上1.5一2m的地方，此时可取B =0；支承体有效长度l‘是影响烟囱倒塌情况的关键因素：当l’较小时，烟囱定向倾倒过程中伴随有坐塌现象。若2’过小，起爆后，支承体抗压强度不够，烟囱过早压垮，容易造成倒向失控。实 际爆 破 中，首先按下式确定爆破缺口长度L=（3/5～2/3）S （2）
再根据式 （1）计算支承体的有效长度，然后按下式验算支承体的有效长度l’≥（1/3～2/5）s若烟囱的抗剪强度或抗压强度较低，必要时还应按照材质强度进行验算，以确定合理的缺口长度[5]
2） 合理设计爆破缺口高度。爆破缺口过高，支承部分的稳定性较差，且爆破工作量加大；过低，开口过早合拢产生的撞击作用可能使烟囱过早断裂，造成顶部后坠或下部坐落[3]。一般爆破缺口高度应大于1.5倍壁厚。
3） 合理 设 计炮孔位置。在倾倒中心线两侧的炮孔应对称布置，否则，有可能影响烟囱倒塌方向。例如，某炼锌炉砖质烟囱，高35 m，壁厚37 cm，底部周长12.3 m，无内衬，烟囱道口在南面。除烟囱北面有工房外，其余方向场地开阔。设计的倾倒中心线位于南面，爆破缺口长度8.1 m，孔深25 cm，孔距40 cm，排距35 cm，单孔药量75 go由于 该 烟 囱位于斜坡面，倾倒中心线两侧地面坡度不同，高度不等。为了钻孔方便，根据地形坡面将炮孔布置（底层孔至坡面距离为0.5 m，共4层）成不对称的斜形缺口，如图1所示。爆破后，烟囱向缺口低的一侧偏离50，究其原因，是由于爆破缺口不对称，中心线两侧的支撑点高度不同所致。
…
图1不对称缺口的布孔情况（单位：cm）
4） 设置定向窗。爆破缺口两端炮孔的破裂半径R与烟囱材质和壁厚、爆破参数、起爆方法等诸多因素有关，无法准确计算。多次试爆发现，即使爆破方案、布孔参数、装药结构、炸药单耗等条件均相同，缺口两侧的破裂半径和破坏情况也有较大的差异。缺口两端炮孔爆破情况不仅影响支承体的有效长度，而且影响支承体的对称性，进而影响倾倒方向。定向窗能有效地隔离爆破作用，使支承体不产生爆破损伤，从而确保爆破缺口的实际长度、位置和形状与设计值一致，还可减少主爆药量，降低爆破震动强度。定向窗有三角形和矩形2种基本形式，其尺寸应通过强度验算确定，一般取高度为爆破缺口高度的0.6一0.8倍，宽度取0.5一0.7 m，定向 窗 可 由试爆形成。当环境条件十分复杂，倾倒方向要求非常严格时，为了保证定向窗的质量，必要时可由人工凿成。对于钢筋混凝土支承，应将定向窗内的钢筋切断。
5） 底部 结 构的处理。若支承体范围内存在烟道口或出灰口等底部结构，既影响支承体的有效长度，又可能造成支承体不对称，使烟囱的倒向朝强度较低的一侧偏移。底部结构的处理方法有2种，一是爆破前封堵；二是适当提高爆破缺口的高度（使爆破缺口的底排孔高于烟道或出灰口顶部1.5 -2m），避开底部结构的影响。相比之下，后者简单、方便、可靠。
6 结语
烟囱定向倒塌拆除爆破的技术较成熟、钻爆工作量小、施工方便、成本低，效率高。只要认真勘查、合理设计、精心施工，特别是注意控制好一些关键参数（如支承体有效长度、炮孔深度、炸药单耗、孔网参数等），处理好底部结构和内衬，设计定向窗，进行试爆等技术措施，确保烟囱定向倒塌拆除爆破的安全。
参考文献
[1] 董桂林.从一次不成功拆除谈砖砌烟囱水塔爆破设计[J] .爆 破 ，1988，5（4）：23一26.
[2]黄海昌.烟囱倒向失控及其预防[J].爆破，1989，6（3）：40一41.
[3]郭学彬.复杂环境下的烟囱拆除爆破[J].爆破，2003，20（1）
关键词： 定向倾倒； 倒向失控； 爆破缺口； 支承体； 飞石
【分类号】：TU746.5
1 引言
烟囱的特点是重心高，支撑面积小，所以常用定向倒塌的拆除爆破方法。然而，实际工程中，由于某些技术问题处理不当，仍然出现一些烟囱爆后不倒、倾倒方向偏移、飞石或爆堆超出设计范围等意外事故[1，2]。因此，烟囱走向爆破拆除必须可靠倒塌、准确定向、并严格控制爆堆范围和飞石距离。为达此目的，就烟囱定向拆除爆破的上述4个技术方面的安全问题加以讨论。
2 保证烟囱可靠倒塌的技术措施
烟囱拆除爆破要求爆破后必须可靠倒塌，否则，成为高耸的危险建筑，处理困难。如果因无法再补钻炮孔而采用裸露药包爆破，不但飞石和空气冲击波严重，而且倒向无法控制，极易造成事故。从理论上讲，只需炸出大于1/2烟囱周长的爆破缺口，烟囱就会在自重力矩作用下定向倒塌，但是实际爆破中却存在爆而不倒的现象。究其原因，关键在于爆破后有形成理想的爆破缺口。所谓理想的爆破缺口是指形成大于1/2周长的空洞，缺口内没有任何可以起到支撑作用的砖头或混凝土。不 能形 成 理想的爆破缺口的主要原因包括：孔网参数过大，单孔装药量过小，炮孔深度不当或装药位置不合理，内衬处理不当，部分炮孔拒爆等。因此，为保证烟囱可靠倒塌，应采取如下技术措施。
1）合理设计爆破缺口尺寸和爆破参数。应根据烟囱直径、材质和壁厚等条件合理设计爆破缺口长度和高度，以及孔网参数、单孔装药量、炮孔深度等。若炮孔深度不够，使装药靠外，爆破外层而留下内层；反之，若炮孔太深，使装药靠内，爆破内层而留下外层，烟囱均不能顺利倾倒。如果药量不够，则只产生爆破裂隙而不能成洞，或残留碎块没有完全抛
出缺口，仍然能起到支撑作用，影响烟囱倒塌。
2） 切实保证施工质量。应做到钻孔方向正确（钻杆指向烟囱轴心并垂直于筒壁表面），深度准确（误差不超过5%），保证堵塞长度和堵塞质量，应检验爆破器材质量和爆破网路敷设质量，杜绝拒爆现象。
3） 重视内衬处理工作。烟囱的承重构件是外壁筒体，内衬主要起隔热作用。因此人们容易忽视内衬的处理工作，或者处理不到位。内衬和外壁之间一般有5 cm左右的缝隙，但是在某些部位，内衬和外壁由砖块砌筑连接在一起，成为整体结构，增加了内衬的支撑能力。如果内衬处理不到位，只爆除外壁，留下内衬，则烟囱不会倒塌。
内衬起到了支撑作用（尤其是烟囱未使用过，内衬耐火砖的韧性大，难于爆破）。后用裸露药包爆破处理内衬，飞石达100多m，且倒塌方向偏离设计方向约350，砸向稻田。
3 保证烟囱倒向准确的技术措施
烟囱定向倾倒拆除爆破的关键，是保证起爆后烟囱从静止位置开始倾斜到一定角度（常为的时间内，始终沿设计的2个支承点（爆破缺口的2个端点）作定轴转动。为此，需要采取如下的技术措施。
1）保证支承部分有效长度。定向控爆是利用起爆瞬间形成的爆破缺口使烟囱在自重倾覆力矩作用下失稳，并沿缺口两端的支点转动而定向倾倒。由于惯性作用，在缺口形成瞬间，烟囱处于静止状态，经过约is后，才产生明显的偏转。如果支承体的强度不够，在此期间，烟囱还未沿预定方向形成不可逆倾斜时，支承部分就被压垮，烟囱整体下沉，支点位置变化，就会产生倒向失控。支承 体 的 整体强度由支承部分的有效长度l‘和烟囱材质决定，支承体有效长度是指强度未受影响的支承部分的水平弧形长度。支承体的有效长度按下式计算[3，4]
l' =S 一 L 一 B=S一（L'+2R）一B （1）
式中，S为爆破部位外周长（m） ；L为爆破缺口长度，（m） ；L'为布孔范围水平长度（m）；R为爆破缺口两端炮孔爆破的破裂半径（m），与烟囱壁厚和爆破参数有关。经试验，对于砖质烟囱，一般R=0.2一0.5m；B为位于支承范围的烟道或出灰口等底部结构的水平宽度（m）。为了能同时满足爆破缺口长度和支承体长度的要求，常将烟道口或出灰口等封堵，或将爆破缺口设计在底部结构以上1.5一2m的地方，此时可取B =0；支承体有效长度l‘是影响烟囱倒塌情况的关键因素：当l’较小时，烟囱定向倾倒过程中伴随有坐塌现象。若2’过小，起爆后，支承体抗压强度不够，烟囱过早压垮，容易造成倒向失控。实 际爆 破 中，首先按下式确定爆破缺口长度L=（3/5～2/3）S （2）
再根据式 （1）计算支承体的有效长度，然后按下式验算支承体的有效长度l’≥（1/3～2/5）s若烟囱的抗剪强度或抗压强度较低，必要时还应按照材质强度进行验算，以确定合理的缺口长度[5]
2） 合理设计爆破缺口高度。爆破缺口过高，支承部分的稳定性较差，且爆破工作量加大；过低，开口过早合拢产生的撞击作用可能使烟囱过早断裂，造成顶部后坠或下部坐落[3]。一般爆破缺口高度应大于1.5倍壁厚。
3） 合理 设 计炮孔位置。在倾倒中心线两侧的炮孔应对称布置，否则，有可能影响烟囱倒塌方向。例如，某炼锌炉砖质烟囱，高35 m，壁厚37 cm，底部周长12.3 m，无内衬，烟囱道口在南面。除烟囱北面有工房外，其余方向场地开阔。设计的倾倒中心线位于南面，爆破缺口长度8.1 m，孔深25 cm，孔距40 cm，排距35 cm，单孔药量75 go由于 该 烟 囱位于斜坡面，倾倒中心线两侧地面坡度不同，高度不等。为了钻孔方便，根据地形坡面将炮孔布置（底层孔至坡面距离为0.5 m，共4层）成不对称的斜形缺口，如图1所示。爆破后，烟囱向缺口低的一侧偏离50，究其原因，是由于爆破缺口不对称，中心线两侧的支撑点高度不同所致。
…
图1不对称缺口的布孔情况（单位：cm）
4） 设置定向窗。爆破缺口两端炮孔的破裂半径R与烟囱材质和壁厚、爆破参数、起爆方法等诸多因素有关，无法准确计算。多次试爆发现，即使爆破方案、布孔参数、装药结构、炸药单耗等条件均相同，缺口两侧的破裂半径和破坏情况也有较大的差异。缺口两端炮孔爆破情况不仅影响支承体的有效长度，而且影响支承体的对称性，进而影响倾倒方向。定向窗能有效地隔离爆破作用，使支承体不产生爆破损伤，从而确保爆破缺口的实际长度、位置和形状与设计值一致，还可减少主爆药量，降低爆破震动强度。定向窗有三角形和矩形2种基本形式，其尺寸应通过强度验算确定，一般取高度为爆破缺口高度的0.6一0.8倍，宽度取0.5一0.7 m，定向 窗 可 由试爆形成。当环境条件十分复杂，倾倒方向要求非常严格时，为了保证定向窗的质量，必要时可由人工凿成。对于钢筋混凝土支承，应将定向窗内的钢筋切断。
5） 底部 结 构的处理。若支承体范围内存在烟道口或出灰口等底部结构，既影响支承体的有效长度，又可能造成支承体不对称，使烟囱的倒向朝强度较低的一侧偏移。底部结构的处理方法有2种，一是爆破前封堵；二是适当提高爆破缺口的高度（使爆破缺口的底排孔高于烟道或出灰口顶部1.5 -2m），避开底部结构的影响。相比之下，后者简单、方便、可靠。
6 结语
烟囱定向倒塌拆除爆破的技术较成熟、钻爆工作量小、施工方便、成本低，效率高。只要认真勘查、合理设计、精心施工，特别是注意控制好一些关键参数（如支承体有效长度、炮孔深度、炸药单耗、孔网参数等），处理好底部结构和内衬，设计定向窗，进行试爆等技术措施，确保烟囱定向倒塌拆除爆破的安全。
参考文献
[1] 董桂林.从一次不成功拆除谈砖砌烟囱水塔爆破设计[J] .爆 破 ，1988，5（4）：23一26.
[2]黄海昌.烟囱倒向失控及其预防[J].爆破，1989，6（3）：40一41.
[3]郭学彬.复杂环境下的烟囱拆除爆破[J].爆破，2003，20（1）