浙江镇海电厂高150m烟囱双向折叠拆除爆破

图12-4烟囱周围环境图

2)爆破方案

在综合研究分析的基础上,提出整体定向倒塌和双向折叠倒塌两个方案供最后选择,方案要点见表12-1。

爆破方案比较表12-1

经多方论证,认为方案2最优,故最终选用双向折叠爆破方案,即利用+30m的工作平台,在十30m东侧处开设一个缺口;在地面西侧开设一个缺口,实现双向折叠倒塌。+30m以上的烟囱向东倒塌,十30m以下烟囱向西倒塌,倒塌在变压器以西金海路以北的范围内,倒塌范围为29°。

3)双向折叠爆破方案

(1)上缺口(+30.0m)爆破设计

上部爆破缺口设计于十30m处,+30m上段120m烟囱倾倒方向为东偏南12°(东西烟道轴线为正东、正西方向)。烟囱+30m处的壁厚30cm,外半径508cm,内半径478cm;单层钢筋网布置在筒体外侧,竖筋φ20@165,环筋归8@200。

缺口形式设计为正梯形,梯形底角30°,爆破高度2.5m,爆破缺口对应的圆心角210°,梯形下底长18.6m,上底长10m。详见图125。

图12-5上缺口尺寸形状设计图(尺寸单位:m)

上部缺口爆破参数设计如下:孔距a=25cm,排距b=25cm,孔深l=15cm,炸药单耗K取3600g/m3,单孔药量q=67g,炮孔352个,装药量23.6kg

(2)下缺口(+0.6m)爆破设计

下段3m烟囱倾倒方向为西偏北12°。烟囱+0.6m处的壁厚为40cm,外半径576cm,内半径536cm,双层钢筋,外层钢筋网竖筋φ5@180,环筋0@200;内层钢筋网竖筋5@180,环筋0@200。

爆破缺口形状为正梯形,梯形底角45°,爆破缺口高度4.8m,缺口对应圆心角240°。梯形下底长24m,上底长14.4m。详见图12-6

图12-6下缺口形状尺寸设计图(尺寸单位:m)

下部缺口爆破参数设计为:孔距α=30cm,排距b=30cm,孔深L=25cm,炸药单耗取K=2700g/m3,炮孔738个,药量73.8kg。

(3)上下缺口之间时差的选择

①烟囱倒塌过程数值模拟结果

假设地面不开缺口,十30m上段烟囱倒塌过程数值模拟计算得出不同时刻烟囱倾倒角度,见表122。

数值模拟不同时刻倾倒角度表12-2

②150m烟囱折叠爆破上下缺口时差选择

上下缺口时差的选择从两方面考虑:一是上缺口支撑部外已断裂,二是上段烟囱已倾斜定角度。根据烟囱倾倒过程数值模拟计算结果及参考以往两座120m烟囱(茂名石化公司炼油厂三、四部炉烟囱和沸腾炉烟囱)倾倒过程实测结果,选择上下缺口之间的时差为7.Os,当下缺口起爆时,上缺口以上烟囱已倾倒11.12°,烟囱顶部已平移23.1m。此时烟囱倒向大局已定,可完全保证上部120m烟囱的倒塌方向。

4)安全防护措施

(1)上缺口(艹3om)爆破缺口安全措施

自0.00~+30.0m沿烟囱四周搭设脚手架,铺设+30.0m作业平台,平台宽度不小于3.0m,平台设2m高的护栏,护栏用安全防护网围住。为防护支座过早破坏,在十30.0m下加宽1.2m、厚3mm的钢板箍。

(②)烟囱爆破瞬间个别飞石防护的安全措施

采用三层防护体:第一层:密竹排栅;第二层:双层竹笆;第三层:尼龙安全网

(3烟囱体着地倒塌时,防止泥土及碎块侧向飞溅措施

烟囱筒体倾倒水平着地时,对地面的冲击作用很大,地面松软时,泥土易被抛出,且抛距较大,若不采取措施,烟囱上半部分着地时破碎较充分,烟囱筒体内的压缩空气可能将烟囱体混凝土碎块抛出。因此,本方案设计在烟囱的倒塌中心线方向左右9°范围内,从根部50m开始,每隔8~10m铺设一道用沙包、稻草垒成的缓冲带,并且在缓冲带两端设高4.6m的排栅,这样可以使筒体塌落着地时不是直接与地面接触,而是经过了沙包缓冲带,可以大大减少泥土和碎块侧向飞溅距离。

(4)对电缆沟、变压器房、3号物资仓库、船队办公楼的防护措施

为了防止烟囱倒塌时飞溅的石块对设备设施的危害,对变压器、3号物资仓库、船队办公楼均要进行遮挡,在上述设施外墙搭设密竹排栅,排栅上挂竹笆。对2条电缆沟的防护措施是:在电缆沟上盖上2cm厚的钢板再在钢板上垒砌4层沙包。

(5)防止飞溅物前冲的措施

为了防止烟囱倒塌时砸到地面飞溅物往前冲,在烟囱倒塌方向烟囱顶部落点前方搭设-道密竹排栅,排栅长40m,高8m

5)爆破网路设计

本工程考虑到发电厂杂散电流及射频电干扰因素,决定采用非电导爆管起爆系统,全部采用四通连接网路起爆方向和顺序为:激发枪亠导爆管亠十3σm瞬发雷管亠士0.m延时雷管。

6)爆破效果

烟囱按设计方向倾倒,上段倾倒方向向北偏离1.5°,上段根部下坐向南外移8.5m,爆堆长-10~+94.3m。可分为四段。

(1)残留下段筒体整体变形、破裂区:在-10~+5m范围

(2)上段筒体下坐破碎区:在+5~+28.5m范围

(3)上段筒体大块破坏区:在+28.5~+88.5m范围,该段筒体压扁,横向破裂为4~5块,钢筋外露,大块砸入地下O.5~1.3m

(4)筒体顶部破碎区:在+88.5~+94.3m范围,顶部碎块破裂成小块,内衬飞出

7)技术点评

(1)该实例有两个特点:一是烟囱高,二是难度大。烟囱高达150m,欲倒塌在130m的狹窄场地内。在我国乃至亚洲创造了爆破拆除烟囱高度的新纪录。同时,在国内率先进行了百米以上烟囱折叠爆破的尝试,对推动我国拆除爆破技术的发展作出了贡献

(2)与拆除爆破进行的同时,完成了大量的综合观测,采用多方位动态摄像观测、计算机辅助处理技术研究了烟囱倒塌运动过程和支撑点破坏过程,对支撑部位进行的应变观测和现场振动监测,为研究烟囱拆除爆破杋理提供了大量有重要价值的数据。

(3鉴于爆前对支撑部大偏心受压破坏机理认识不足,所选择的下缺口起爆时间过长,造成起爆后烟囱上段压塌下坐,折叠不明显。因此对烟囱折叠爆破支撑部位破坏杌理和上下缺口起爆时差尚需做进一步研究。