高耸建筑物爆破拆除方案的选择

无论采用何种方法拆除烟囱或水塔等高耸建（构）筑物，都必须了解其类型与结构。一般工业民用烟囱的类型主要为圆筒式，也有正方筒式的，其横截面自下而上呈收缩状，即烟囱的横截面自下而上为变截面。按材质区分有砖结构和钢筋混凝土结构两种，通常在其内部自下而上还砌有一定高度的耐火砖内衬，内衬与烟囱内壁之间保持一定空隙。水塔属于一种高耸的塔状构筑物，按其支承类型区分主要有桁架式支承和圆筒式支承两种。顶端的水罐主要采用钢筋混凝土结构，桁架式支承也大多采用钢筋混凝土结构，而圆筒式支承有砖结构和钢筋混凝土结构两种。

本节所介绍的水塔爆破均系指圆筒式支承的水塔，而这种水塔的爆破与烟囱爆破的方法基本相同，故将两者合并予以介绍。烟囱、水塔等高耸建（构）筑物的爆破拆除，最常用的爆破方案有三种：定向倒塌、折叠倒塌和原地坍塌。

1.定向倒塌

目前高耸建（构）筑物的爆破拆除主要采用的方法是定向倒塌。定向倒塌的设计原理主要是在烟囱、水塔倾倒一侧的底部，沿其支承筒壁炸开一个大于周长1/2的爆破缺口，从而破坏其结构的稳定性，导致整个结构失稳和重心产生位移，在本身自重作用下形成倾覆力矩，迫使烟囱或水塔按预定方向倒塌，并使其倒塌在预定范围之内，如图6-12（a）所示。选用此方案时，对于倒塌场地的要求是：要求其倒塌方向必须具备一定宽度的狭长场地，其水平长度自烟囱或水塔的中心算起不得小于其高度的1.0～1.2倍，垂直于倒塌中心线的横向宽度，不得小于烟囱或水塔爆破部位外径的2.0～3.0倍。对于钢筋混凝土烟囱、水塔或刚度好的砖砌烟囱、水塔，其倒塌的水平距离要求大一些；对于刚度差的砖砌烟囱、水塔，其倒塌的水平距离要求相对小一些，约等于0.5～0.8倍烟囱或水塔的高度，此时其倒塌的横向宽度则应大一些，可达爆破部位外径的2.8～3.0倍。为防止倒塌过程中发生偏转，最好有一个预留的扇形区域。

根据对大量烟囱、水塔定向倒塌爆破结果的分析，倒塌的水平距离，主要与烟囱、水塔本身的高度、结构、刚度、风化破损程度，以及设计爆破缺口的形状、高度，爆破缺口长度与周长比值的大小等多种因素有关。例如，在以定向倒塌方式爆破烟囱的大量实践中，对于数座同为水泥砂浆砖砌烟囱，且采用的设计爆破缺口形状和参数也基本相同的条件下，结构坚固、刚度好的烟囱，其倒塌的水平距离均为烟囱高度的1.0～1.1倍；而刚度差的烟囱，其倒塌的水平距离大多为烟囱高度的0.5～0.7倍。对场地的要求，还与建（构）筑物本身的结构、刚度、风化破损程度以及爆破缺口的部位和形状、几何参数等多种因素有关。对于刚度差的砖砌烟囱、水塔，其倒塌方向的水平距离可以稍短，而横向宽度应稍大些。

2.折叠倒塌

在倒塌场地任意方向的长度都不能满足整体定向倒塌的情况下，可采用折叠倒塌缩小倒塌范围，如图6-12（b）所示。根据可供倒塌场地的环境条件，除了在底部布置一个爆破缺口以外，还需在烟囱或水塔中上部的适当部位布置一个或一个以上的爆破缺口，起爆顺序是先上后下，时间间隔2.5 s以上，使烟囱或水塔从上部开始，逐段向相同或相反方向折叠。影响折叠倒塌的因素较多，如缺口的形状、尺寸和位置以及上、下缺口之间的延期时间等。方案必须经过专家评估。

3.原地坍塌(www.xing528.com)

烟囱或水塔原地坍塌拆除方式要求其四周必须具备一定的场地，以容纳爆破坍塌后的堆积物。实践表明，爆堆范围的直径约等于烟囱或水塔高度的1/3。因此，若从烟囱或水塔的中心向外算起，其周围场地的半径或地面水平距离不得小于烟囱或水塔高度的1/6。可将筒壁底部沿周长炸开一个具有足够高度的缺口，依靠建（构）筑物自重，冲击地面实现解体破碎。该方案实施难度更大，稍有失误便会造成向任意方向倒塌，发生安全事故。

图6-12　烟囱爆破拆除示意图

（a）定向倾倒的切口、炮孔布置；（b）单向和双向折叠倒塌示意图

“原地坍塌”的设计原理主要是在烟囱、水塔底部，沿其支承筒壁整个炸开一个足够高度的爆破缺口，从而借助其本身自重的作用和重心下移过程中产生的重力加速度，导致烟囱、水塔“原地坍塌”破坏。一般实现烟囱、水塔“原地坍塌”破坏方式的技术难度比较高，在筒壁全周长爆破缺口形成后，有时坍塌非常顺利，但有时在其垂直坍塌过程中会出现预料不到的任意方向的倒塌。

实践经验表明，欲准确无误地实现烟囱、水塔“原地坍塌”破坏方式，还需辅以其他必要的技术措施。例如，可在烟囱、水塔顶端同一高度至少拴固3根相邻夹角为120°的钢丝绳。在爆破前，钢丝绳分别由锚固于地面的3台转速相同的电动卷扬机拉紧，在圆周形爆破缺口形成的瞬间，利用同步闸刀装置立即开动3台卷扬机，随着烟囱或水塔向下坍塌，卷扬机组不断地收紧3根钢丝绳，直至其全部坍塌为止。

一般来说，烟囱、水塔等高耸建（构）筑物拆除爆破应根据场地条件来决定采用何种爆破拆除方式，但必须明确指出“原地坍塌”破坏方式，仅仅适用于刚度低的砖砌烟囱或砖结构支承的水塔的控制爆破拆除工程，而钢筋混凝土结构的烟囱或钢筋混凝土结构的圆筒式支承水塔的控制爆破拆除，只能采用“定向倒塌”破坏方式。

根据以上有关烟囱、水塔拆除爆破问题的讨论，在制订高耸建（构）筑物控制爆破拆除方案时，首先必须到现场进行实地勘察与测量，要仔细了解高耸建（构）筑物周围的环境与场地情况，包括空中、地面、地下建筑物和设施与爆破点的相对位置和距离；同时还应了解高耸建（构）筑物的结构与几何尺寸，从而确认其是否具备爆破拆除方式所要求的必要条件。如果不具备这种条件，则应排除爆破拆除的可能性；如果具备这种条件，则应根据具体情况初步确定高耸建（构）筑物的控制爆破拆除方案。为使最终制订的爆破方案经济合理、安全可靠和切实可行，则应进一步收集高耸建（构）筑物的原始设计和竣工资料，并与实物认真核对，查明其构造、材质、刚度、筒壁厚度、施工质量和完好程度或风化、破损情况，要准确地测量其实际高度，并把以上的实际资料详细注明在核对的图纸上。在此基础上，制订出最终的控制爆破拆除方案。