湖北华电黄石发电股份有限公司高150m钢筋混凝上烟囱拆除爆破

图12-12周围环境平面图(尺寸单位:m)

(2)结构特征

该烟囱高150m,为钢筋混凝土筒式圆形结构,筒身采用原200号混凝土整体滑模浇筑。烟囱内侧有红砖内衬砌筑而成,烟囱底部外径13.14m,壁厚55cm,+6.00m以下无内衬。筒身0~6.0m为双层钢筋网,+6.0m以上为单层钢筋网。烟囱±0.0~+2.5m处外侧竖向钢

续上表

3)爆破网路设计

夲工程考虑到杂散电流及射频电等干扰因素,决定采用塑料非电导爆管雷管及其起爆系统。起爆选用电火花激发枪。在每个爆破缺口内,用塑料四通连接元件将每排炮孔中的导爆管连接起来(横向连接)纵向再用四通连接。三个爆破缺口之间用四通将导爆管作纵向连接

4)爆破效果

爆破时烟囱按设计呈“之”字形倒塌实现了一次完美的拆除爆破。爆破产生的振动速度及地面塌落振动速度很小,在烟囱北面24.7m处测得爆破振动速度为0.46cm/s;在烟囱东面4sm处,烟囱头部着地塌落振动速度为1.74cm/s。经爆后检査,烟囱按设计方位折叠倒塌倒塌后爆堆最大高度4.5m;自烟囱中心线计算,烟囱向东倒塌长度为28m,向西倒塌长度为22.5m,筒体破碎充分;飞石控制在设计范围内,无粉尘和噪声危害;四周厂房的所有设备生产线安全运行,周边各类建(构)筑物及地下管线安然无恙。

5)技术点评

(1)烟囱按设计呈“之”字形倒塌成功地实现了髙烟囱多段连续定向折叠倒塌拆除爆破。

(2)上缺口位置和上、下缺口起爆时间差是高烟囱多段连续定向折叠倒塌的关键。我国2003.12~2005.4共实施了三次髙烟囱折叠倒塌爆破拆除工程。其基本情况列于表12-5。

三次高烟囱折叠倒塌爆破参数表12-5

筋为阳20@200mm,环向钢筋为4@200mm;内侧竖向钢筋为小8@00mm,环向钢筋为中4200mm,钢筋保护层厚度为30mm。烟囱底部西北面和东南面各有一个出灰口,高2.4m,宽1.8m,+7.4m处西北面和东南面各有一个烟道,高8.6m,宽4.8m。+6.00m处为井字梁支撑的积灰平台,中部为钢制灰斗。井字梁放在筒壁的牛腿上。烟囱结构参数如表12-6所示。

烟囪结构参数表12-6

2)爆破方案的确定

(1)爆破方案的确定

对于高耸建筑物采用定向倾倒爆破拆除,施工速度快、成本低,从待拆烟囱的周围环境示意图可以看出,烟囱东南侧拆除部分建(构)筑物后有约长162m的空地可供烟囱倒塌。同时结合烟囱结构特征,并有效降低烟囱爆破飞石及触地振动等爆破公害对邻近建筑物影响,有以下三种方案可供选择(图12-13)。

①方案I:切口布于底部+0.5m处,向东南定向倾倒

图12-13三种方案示意图

a)方案I;b)方案I1c)方案Il

②方案Ⅱ1切口布于+17.5m处,向东南定向倾倒。

③方案ⅢI1:切口布于+1.0m和+17.5m处,分别向东南和西北方向双向折叠倒塌。

三种方案比较如表12-7

三种方案比较表表12-7

综合以上分析,本设计拟采用方案I,即“切口布于底部+0.5m处,向东南定向倾倒”的总体拆除方案。

(2)预拆除施工

①为烟囱倒塌提供场地,并减少烟囱爆破时对四周环境的影响,需拆除沿倒塌方向的建(构)筑物

②拆除影响烟囱倾倒的爬梯、避雷针、烟道等。

3)爆破缺口设计

(1)缺口位置

爆破缺口布于烟囱底部十0.5m处,这样不仅施工方便,亦易于飞石防护且利于烟囱缺口的定向转动,有效控制烟囱下坐,达到准确定向的目的。

(2)缺口形状

为严格控制烟囱的倒塌方向,并防止后坐,本设计采用正梯形缺口。

(3)缺口长度L及缺口圆心角

缺口圆心角直接决定缺口的展开长度,而缺口长度决定了倾覆力矩的大小。缺口偏长,倾覆力矩偏大,支铰易于破坏,不利于烟囱的平稳倒塌。通常情况下,爆破缺口的长度是以烟囱的重力引起的截面弯矩(Mn)应等于或稍大于预留支撑截面极限抗弯力矩(MR)为主要依据来确定的。

本工程的圆心角取θ-216°,缺口长度L=25。

(4)缺口高度h

缺口高度h=5δ=2.75m,实取h=2.4m。

(5)缺口闭合角a

缺口闭合角a取:a=25°~30°

(6)定向窗

用风镐开凿定向窗,并用人工采用风镐、手锤、凿子修凿到设计尺寸,并保证两侧定向窗在同一高程。窗内钢筋全部割掉。缺口参数见图12-14,

图12-14缺口展开示意图(尺寸单位:m)

4)爆破参数设计

炮孔直径:d=40mm。

炮孔深度:l=0.68×0.55=37.4(cm),取40cm。

炮孔间距:a=0.86=44cm,取a=40cm。

炮烟排距:b=a=40cm

炮孔排数:N1=2.8/0.4+1=8(排),共330孔

单孔药量q=Kab,取K=2000g/m3,则q=176g,取q=200g

此药量经试爆后调整。本工程均采用2号岩石乳化炸药。

5)起爆网路设计

每孔内装1发瞬发导爆管雷管,装药堵塞完毕后,就近约20根导爆管捆成一束,每束用两发瞬发导爆管雷管串联引爆,然后孔外瞬发导爆管雷管“大把抓”后用电雷管串联接λ网路。用GM300起爆仪点火。见图12-15。

6)支撑区出灰口的处理

将支撑区2.5m×1.8m出灰口用红砖砌堵,厚度为50cm,并保证7d养护。见图12-16。

图12-15起爆网路示意图

图12-16后部支撑区砌堵示意图

7)安全校核

(1)爆破安全允许药量(Q)的计算

Q由下式计算确定:

Q=R3(v/KK’)3

(12-4)

式中:R爆破中心到建筑物的距离,m;z建筑物安全允许振动速度,cm/s;

K与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数,根据工程实际用类比法取a=2.0,K=200;

K衰减系数,由于装药比较分散,取K′=0.5。

计算的Q值列于表12-8。

Q,计算表表12-8

(2)塌落触地振动速度(v的计算

塌落触地振动速度(υ)由下式检算

v=K.(mgH/o)/RI(12-5)

式中:m-下落构件质量,t;

g重力加速度,m/s2;

H—构件中心的高度,m;

σ—地面介质的破坏强度,MPa,一般取10MPa;

R观测点至冲击地面中心的距离,m;

K1,B3衰减参数,分别取K1=3.37,B=1.66

烟囱的总质量约为3300t,倾倒时并非自由落体,按总质量的1/3估算,重心落差H取

50m,由式(12-5)计算得出在烟囱倒塌时不同目标的振动速度见表129。

塌落振动速度推算值表12-9

(3)飞石

爆破飞石的飞散距离是划定爆破安全警戒范围和确定防护等级的主要依据。对拆除爆破飞石的飞散距离,目前尚无统一的计算公式,可参考下式计算

Lr=70K0.53(12-6)

式中:L无覆盖条件下拆除爆破飞石的飞散距离,m;

κ——拆除爆破单位炸药消耗量,kg/m3,本次爆破实际单耗为3kg/m3。

计算得Lr=70×3.093=130(m)。

本次爆破对飞石需要釆取防护措施。具体做法是:近体防护,在烟囱爆破缺口处用胶帘防护,外部用竹排架防护,再用帆布覆盖。

(4)防止塌落飞溅

钢筋混凝土烟囱倒塌时落地动能较大,筒体落地后一方面易于解体,另一方面易于溅起飞石伤人伤物。将爆破倾倒方向长l62m以内的宽4m范围内建(构)筑物爆前拆除,并在整个倒塌范围内铺设10道高1~3m、宽1.2~2m、长18~43m减振砂墙,见图12-17和图12-18。

图12-17减振防飞溅措施示意图(右视)(尺寸单位:m)

注:烟囱倒塌范围内士8°地面全部铺设草、沙等软质缓冲材料

图12-18减振防飞溅措施示意图(平面)(尺寸单位:m)

注:烟囱倒塌范围内士8°地面全部铺设草、沙等软质缓冲材料

(5)地下水管及管线的保护

在管线地面上铺设钢板,钢板上码沙袋,防止烟囱倒塌砸坏管线,见图12-19

8)安全措施及施工注意事项

为了确保爆破安全,应加强下列安全防护措施的落实:

(1)爆破施工时严禁无关人员在现场围观;爆破施工

人员要佩戴标志,以备安全检査人员区分;爆破时,除现场点火人员外,全体施工人员撤出警戒区

(2)加强警戒。以拆除爆区以外250m设置警戒范

围,在路口及人员通行地段设警戒点,警戒点由甲、乙双图1219地下管线防护示意图(尺寸单位:m)方派人把守;起爆以哨声为号,从预备到起爆为5min,爆后由有关人员进行检查,检查合格后发岀解除警戒信号,此间任何人不得进入爆破现场。

(3爆破时间与甲方具体协商。爆破前贴出告示,通晓四邻,告知爆破有关事项(起爆时间、人员撤离和安全范围等),使相关单位和个人均成为知情者。

9)技术点评

(1)本工程的特点与难点:

①烟囱高度达150m,势能大,倾倒后对地面冲击力大;

②环境复杂,保护物较多,对烟囱倾倒方向控制精度要求高;

③可供倒塌长度为162m,前冲控制风险较大;

④待拆烟囱地处电厂厂区,拆除施工不得影响电厂正常生产。

(2)爆破效果好,基本按预定方向倒塌,偏离中心线仅2°

(3)该烟囱建于20世纪70年代,烟囱壁面已有剥落,在倾倒过程中于高80m处发生屈服拉断现象,烟囱头部前冲16m。故推测,服役年限超过30年的烟囱,钢筋有锈蚀的可能,再加上壁面剥落,很容易拉断、前冲。

(4)爆破设计参数可供类似工程参考。