水泥烟囱人工拆除

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水泥烟囱人工拆除、
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烟囱的拆除方法有人工、爆破、静力破碎剂和机械等，其中机械拆除，具有工期短、成本低、施工工艺简单、无需审批等优点。随着大型机械设备的普及，烟囱的机械拆除已日渐增多。2004年12月，在北京市染料厂拆迁施工中，北京万泉建筑物拆除有限公司成功的进行了一次一百米高钢筋混凝土结构烟囱的机械倒塌拆除，创造了国内机械拆除施工的高记录。本文希望通过对这次施工过程的介绍，能够就有关烟囱机械拆除施工的问题做一有益的探讨。
1.工程概况
为配合北京奥运规划，北京市染料厂需要拆迁。拆除项目中有一座一百米高的钢筋混凝土结构烟囱。考虑到资金有限、工期短、环保要求高等因素，后选择了利用大型机械设备进行机械拆除的施工方案。此烟囱高100m，底座外沿直径12.60m，壁厚0.8m，内衬0.17m。
2.烟囱机械拆除施工方案设计
烟囱拆除一般是根据伐树原理，破坏底部基座，使结构失稳倒塌。施工时根据场地条件确定倾倒中心线，然后利用对底部切口的控制，实现烟囱的定向倒塌。
2.1伐树原理简介
烟囱底部基座局部破坏后，在自身重力作用下，整个结构失稳，重心产生位移，筒身绕支点A转动，直至倾倒。这个过程类似于砍伐树木，故此称作伐树原理。
2.2施工方案设计
由于烟囱高度达100m，混凝土强度C30，为施工安全与施工效果，选择臂长、功率大的大型机械设备进行施工。小松PC400LC－6液压剪是近年国内新引进的一种大型进口机械设备，臂长24m，剪切破碎力大100T，可顺利剪断钢筋和混凝土结构，完够满足施工的需要。施工时先用液压锤在烟囱筒壁上破碎出一个洞口，再利用液压剪将洞口修剪成设计形状，并通过对切口形状和位置的控制，实现烟囱的定向倒塌。
2.2.1确定倾倒中心线
烟囱‘定向倒塌’拆除方式，要求在其倒塌方向具备一定宽度的狭长场地，“其长度，即倒塌的水平距离自烟囱的中心点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，不得小于烟囱切口部位外径的2.0～3.0倍。对于钢筋混凝土烟囱等刚度好的结构，其倒塌的水平距离要求大一些。”[1]
据此要求，此烟囱在其倒塌方向需100×1.2×σ（安全系数，取1.5）＝180m长，12.6×3×σ（安全系数，取1.5）＝56.7m≈60m宽的作业场地。此场地中线，即为倾倒中心线。
2.2.2切口形状和位置
（1）切口形状
当切口形成后，保留弧段的抗压和抗剪强度低于轴向压力和切向推力时，整个烟囱将会下沉，在下沉过程中，由于壁体介质强度不均匀，压缩破坏过程产生不对称性，因而很容易影响烟囱倾倒的定向性。所以切口设计是烟囱倾倒的重要参数。实践证明，切口形状应以三角形与梯形或矩形组合切口为宜，如图4所示。这样烟囱在初始倾倒过程中，初始切口缓慢闭合，承压区逐渐增大，相应了压缩破坏过程的对称性，从而控制了烟囱倾倒的定向性。
（2）切口位置的确定
当烟囱倾倒中心线确定后，控制烟囱定向倾倒的则是基座切口和定向窗口的如何选择。切口高度越高越有利于倾倒，定向窗有利于烟囱倾倒的对称。根据施工经验和有关资料，“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；切口弧长一般不宜小于筒体圆周的1/2，宜取L=(1/2~2/3)πD，D为切口部位筒壁的外直径。这足以满足初始定向倾倒失稳条件。”[1]实测烟囱0.5∽2.0米高处的筒身平均外周长L为39.56米，厚度0.8m。故切口长度（2 /3）L=26.37米，切口高度h=0.8×2＝1.6m。
2.2.3内衬的处理
烟囱内衬为12cm厚的耐火砖组成，强度较大，为了确保倒塌方向的准确性，在破碎切口时，应同时将内衬破碎。
3.施工过程
3.1施工准备
用经纬仪测定倾倒中心线和切口位置，再用红色油漆将切口标示在筒壁上，然后用液压锤凿开定向窗口，并使用人工利用风镐修理到设计尺寸，同时将钢筋切断。为防止烟囱倒塌时产生的不均匀支撑反力，影响烟囱的倾倒方向，还需在切口的倾倒中心线位置开一个1m宽的窗口，并将钢筋割断。同时将烟道口和出灰口用同标号水泥堵死。
3.2机械的行车路线设计
为施工安全，机械的行车路线设计的原则是，车辆应始终处于倾倒平面以外。
3.3施工过程
为避免风力的影响，施工时应选定在风力在2级以下的气象条件。并在烟囱倒塌方向的场地上铺设松土和草帘，以防飞石崩溅。施工时从一侧定位窗口开始，先用液压锤将混凝土破碎出一个施工洞口，然后用液压剪将钢筋剪断，并将洞口修剪成设计形状。当切口破碎到倾倒中心线位置后，改由用液压剪从另一侧定位窗口向倾倒中心线方向施工，当切口达到设计形状后，钢筋混凝土烟囱按设计方向顺利倾倒，完全达到了设计要求。
4.几点体会
烟囱机械拆除施工所需费用仅为爆破拆除的1/10，而且无需任何审批手续，因此具有很高的推广价值。机械拆除对设备和人员的素质要求较高，为安全和施工质量，应在施工前对机械设备进行全面的维修保养，对人员进行充分的培训和技术交底。
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