煙囪拆除施工技術(shù)方案

煙囪拆除方法有人工、爆破、靜力破碎劑和機(jī)械等，其中機(jī)械拆除，具有工期短、成本低、施工工藝簡(jiǎn)單、無(wú)需審批等優(yōu)點(diǎn)。隨著大型機(jī)械設(shè)備的普及，煙囪的機(jī)械拆除已日漸增多。2004年12月，在北京市染料廠拆遷施工中，北京萬(wàn)泉建筑物拆除有限公司成功的進(jìn)行了一次一百米高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)煙囪的機(jī)械倒塌拆除，創(chuàng)造了國(guó)內(nèi)機(jī)械拆除施工的記錄。本文希望通過(guò)對(duì)這次施工過(guò)程的介紹，能夠就有關(guān)煙囪機(jī)械拆除施工的問(wèn)題做一有益的探討。

1.工程概況

為配合北京奧運(yùn)規(guī)劃，北京市染料廠需要拆遷。拆除項(xiàng)目中有一座一百米高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)煙囪。考慮到資金有限、工期短、環(huán)保要求高等因素，后選擇了利用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行機(jī)械拆除的施工方案。此煙囪高100m，底座外沿直徑12.60m，壁厚0.8m，內(nèi)襯0.17m。

2.煙囪機(jī)械拆除施工方案設(shè)計(jì)

煙囪拆除一般是根據(jù)伐樹(shù)原理，破壞底部基座，使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒塌。施工時(shí)首先根據(jù)場(chǎng)地條件確定傾倒中心線，然后利用對(duì)底部切口的控制，實(shí)現(xiàn)煙囪的定向倒塌。

2.1伐樹(shù)原理簡(jiǎn)介

煙囪底部基座局部破壞后，在自身重力作用下，整個(gè)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，重心產(chǎn)生位移，筒身繞支點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng)，直至傾倒。這個(gè)過(guò)程類(lèi)似于砍伐樹(shù)木，故此稱(chēng)作伐樹(shù)原理。

2.2施工方案設(shè)計(jì)

由于煙囪高度達(dá)100m，混凝土強(qiáng)度C30，為保證施工安全與施工效果，必須選擇臂長(zhǎng)、功率大的大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工。小松PC400LC－6液壓剪是近年國(guó)內(nèi)新引進(jìn)的一種大型進(jìn)口機(jī)械設(shè)備，臂長(zhǎng)24m，剪切破碎力大100T，可順利剪斷鋼筋和混凝土結(jié)構(gòu)，完全能夠滿足施工的需要。施工時(shí)先用液壓錘在煙囪筒壁上破碎出一個(gè)洞口，再利用液壓剪將洞口修剪成設(shè)計(jì)形狀，并通過(guò)對(duì)切口形狀和位置的控制，實(shí)現(xiàn)煙囪的定向倒塌。

2.2.1確定傾倒中心線

煙囪‘定向倒塌’拆除方式，要求在其倒塌方向必須具備一定寬度的狹長(zhǎng)場(chǎng)地，“其長(zhǎng)度，即倒塌的水平距離自煙囪的中心點(diǎn)算起不得小于其高度的1.0～1.2倍，垂直于倒塌中心線的橫向?qū)挾?，不得小于煙囪切口部位外徑?.0～3.0倍。對(duì)于鋼筋混凝土煙囪等剛度好的結(jié)構(gòu)，其倒塌的水平距離要求大一些。”[1]

據(jù)此要求，此煙囪在其倒塌方向需100×1.2×σ（安全系數(shù)，取1.5）＝180m長(zhǎng)，12.6×3×σ（安全系數(shù)，取1.5）＝56.7m≈60m寬的作業(yè)場(chǎng)地。此場(chǎng)地中線，即為傾倒中心線。

2.2.2切口形狀和位置

（1）切口形狀

當(dāng)切口形成后，保留弧段的抗壓和抗剪強(qiáng)度低于軸向壓力和切向推力時(shí)，整個(gè)煙囪將會(huì)下沉，在下沉過(guò)程中，由于壁體介質(zhì)強(qiáng)度不均勻，壓縮破壞過(guò)程產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)性，因而很容易影響煙囪傾倒的定向性。所以切口設(shè)計(jì)是煙囪傾倒的重要參數(shù)。實(shí)踐證明，切口形狀應(yīng)以三角形與梯形或矩形組合切口為宜，如圖4所示。這樣煙囪在初始傾倒過(guò)程中，初始切口緩慢閉合，承壓區(qū)逐漸增大，相應(yīng)保證了壓縮破壞過(guò)程的對(duì)稱(chēng)性，從而控制了煙囪傾倒的定向性。

（2）切口位置的確定

當(dāng)煙囪傾倒中心線確定后，控制煙囪定向傾倒的則是基座切口和定向窗口的如何選擇。切口高度越高越有利于傾倒，定向窗有利于煙囪傾倒的對(duì)稱(chēng)。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)資料，“切口高度h不宜小于切口部位壁厚δ的1.5倍，一般取h＝（1.5～2.0）δ；切口弧長(zhǎng)一般不宜小于筒體圓周的1/2，宜取L=(1/2~2/3)πD，D為切口部位筒壁的外直徑。這足以滿足初始定向傾倒失穩(wěn)條件?！盵1]實(shí)測(cè)煙囪0.5∽2.0米高處的筒身平均外周長(zhǎng)L為39.56米，厚度0.8m。故切口長(zhǎng)度（2 /3）L=26.37米，切口高度h=0.8×2＝1.6m。

2.2.3內(nèi)襯的處理

煙囪內(nèi)襯為12cm厚的耐火磚組成，強(qiáng)度較大，為了確保倒塌方向的準(zhǔn)確性，在破碎切口時(shí)，應(yīng)同時(shí)將內(nèi)襯破碎。

3.施工過(guò)程

3.1施工準(zhǔn)備

首先用經(jīng)緯儀測(cè)定傾倒中心線和切口位置，再用紅色油漆將切口標(biāo)示在筒壁上，然后用液壓錘鑿開(kāi)定向窗口，并使用人工利用風(fēng)鎬修理到設(shè)計(jì)尺寸，同時(shí)將鋼筋切斷。為防止煙囪倒塌時(shí)產(chǎn)生的不均勻支撐反力，影響煙囪的傾倒方向，還需在切口的傾倒中心線位置開(kāi)一個(gè)1m寬的窗口，并將鋼筋割斷。同時(shí)將煙道口和出灰口用同標(biāo)號(hào)水泥堵死。

3.2機(jī)械的行車(chē)路線設(shè)計(jì)

為保證施工安全，機(jī)械的行車(chē)路線設(shè)計(jì)的原則是，車(chē)輛應(yīng)始終處于傾倒平面以外。

3.3施工過(guò)程

為避免風(fēng)力的影響，施工時(shí)應(yīng)選定在風(fēng)力在2級(jí)以下的氣象條件。并在煙囪倒塌方向的場(chǎng)地上鋪設(shè)松土和草簾，以防飛石崩濺。施工時(shí)從一側(cè)定位窗口開(kāi)始，先用液壓錘將混凝土破碎出一個(gè)施工洞口，然后用液壓剪將鋼筋剪斷，并將洞口修剪成設(shè)計(jì)形狀。當(dāng)切口破碎到傾倒中心線位置后，改由用液壓剪從另一側(cè)定位窗口向傾倒中心線方向施工，當(dāng)切口達(dá)到設(shè)計(jì)形狀后，鋼筋混凝土煙囪按設(shè)計(jì)方向順利傾倒，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

4.幾點(diǎn)體會(huì)

煙囪機(jī)械拆除施工所需費(fèi)用僅為爆破拆除的1/10，而且無(wú)需任何審批手續(xù)，因此具有很高的推廣價(jià)值。煙囪機(jī)械拆除對(duì)設(shè)備和人員的素質(zhì)要求較高，為保證安全和施工質(zhì)量，應(yīng)在施工前對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面的維修保養(yǎng)，對(duì)人員進(jìn)行充分的培訓(xùn)和技術(shù)交底。

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