煙囪拆除施工技術(shù)方案

煙囪拆除方法有人工、爆破、靜力破碎劑和機械等，其中機械拆除，具有工期短、成本低、施工工藝簡單、無需審批等優(yōu)點。隨著大型機械設(shè)備的普及，煙囪的機械拆除已日漸增多。2004年12月，在北京市染料廠拆遷施工中，北京萬泉建筑物拆除有限公司成功的進行了一次一百米高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)煙囪的機械倒塌拆除，創(chuàng)造了國內(nèi)機械拆除施工的記錄。本文希望通過對這次施工過程的介紹，能夠就有關(guān)煙囪機械拆除施工的問題做一有益的探討。

1.工程概況

為配合北京奧運規(guī)劃，北京市染料廠需要拆遷。拆除項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械設(shè)備進行機械拆除的施工方案。此煙囪高100m，底座外沿直徑12.60m，壁厚0.8m，內(nèi)襯0.17m。

2.煙囪機械拆除施工方案設(shè)計

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

2.1伐樹原理簡介

煙囪底部基座局部破壞后，在自身重力作用下，整個結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，重心產(chǎn)生位移，筒身繞支點A轉(zhuǎn)動，直至傾倒。這個過程類似于砍伐樹木，故此稱作伐樹原理。

2.2施工方案設(shè)計

由于煙囪高度達100m，混凝土強度C30，為保證施工安全與施工效果，必須選擇臂長、功率大的大型機械設(shè)備進行施工。小松PC400LC－6液壓剪是近年國內(nèi)新引進的一種大型進口機械設(shè)備，臂長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。施工時先用液壓錘在煙囪筒壁上破碎出一個洞口，再利用液壓剪將洞口修剪成設(shè)計形狀，并通過對切口形狀和位置的控制，實現(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場地，“其長度，即倒塌的水平距離自煙囪的中心點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，12.6×3×σ（安全系數(shù)，取1.5）＝56.7m≈60m寬的作業(yè)場地。此場地中線，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度低于軸向壓力和切向推力時，整個煙囪將會下沉，在下沉過程中，由于壁體介質(zhì)強度不均勻，壓縮破壞過程產(chǎn)生不對稱性，因而很容易影響煙囪傾倒的定向性。所以切口設(shè)計是煙囪傾倒的重要參數(shù)。實踐證明，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)保證了壓縮破壞過程的對稱性，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稱。根據(jù)施工經(jīng)驗和有關(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。”[1]實測煙囪0.5∽2.0米高處的筒身平均外周長L為39.56米，厚度0.8m。故切口長度（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，強度較大，為了確保倒塌方向的準(zhǔn)確性，在破碎切口時，應(yīng)同時將內(nèi)襯破碎。

3.施工過程

3.1施工準(zhǔn)備

首先用經(jīng)緯儀測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，然后用液壓錘鑿開定向窗口，并使用人工利用風(fēng)鎬修理到設(shè)計尺寸，同時將鋼筋切斷。為防止煙囪倒塌時產(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一個1m寬的窗口，并將鋼筋割斷。同時將煙道口和出灰口用同標(biāo)號水泥堵死。

3.2機械的行車路線設(shè)計

為保證施工安全，機械的行車路線設(shè)計的原則是，車輛應(yīng)始終處于傾倒平面以外。

3.3施工過程

為避免風(fēng)力的影響，施工時應(yīng)選定在風(fēng)力在2級以下的氣象條件。并在煙囪倒塌方向的場地上鋪設(shè)松土和草簾，以防飛石崩濺。施工時從一側(cè)定位窗口開始，先用液壓錘將混凝土破碎出一個施工洞口，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)切口達到設(shè)計形狀后，鋼筋混凝土煙囪按設(shè)計方向順利傾倒，完全達到了設(shè)計要求。

4.幾點體會

煙囪機械拆除施工所需費用僅為爆破拆除的1/10，而且無需任何審批手續(xù)，因此具有很高的推廣價值。煙囪機械拆除對設(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)在施工前對機械設(shè)備進行全面的維修保養(yǎng)，對人員進行充分的培訓(xùn)和技術(shù)交底。

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