黄岛热电厂152.8m高烟囱拆除爆破振动测试
摘 要:对152.8m高烟囱的拆除爆破振动进行了监测,采集到了爆破及烟囱塌落对周围产生的振动数据。经分析得出一些规律性的结论,在烟囱等高耸建筑物的爆破倒塌过程中,装药爆破和切口闭合产生的振动均较小,而烟囱倒塌冲击地面时产生的质点振动是主要因素,因此在烟囱倒塌方向应采取缓冲措施。这些资料可为烟囱等高耸建筑物的爆破拆除设计及对周围环境的影响评估提供参考。
1 引 言
在青岛市经济技术开发区热电燃气总公司拆迁过程中,有一座152.8m高烟囱需爆破拆除。该烟囱周边建筑物密集,距西侧民房60m,距北侧厂房48.5m,距南侧民房83m,距东侧厂房仅6m,如图1(a)所示。要让152.8m高的烟囱倒塌在如此狭小的范围内存在很大的技术难度,经多次论证,决定采用双向折叠爆破技术对烟囱实施爆破拆除〔1〕。爆破的第1个切口在烟囱61.8m的高处,方向向南,共钻孔208个,单孔装药量为170g;第2个切口在烟囱的30m高处,方向向北,共钻孔400个,单孔装药量为180g;第3个切口在烟囱根部,切口高4.6m,共钻孔400个,单孔装药量为300g,切口及倒塌次序、方向如图1(b)所示。
为了对烟囱的爆破及塌落过程进行分析，评估其对周围环境带来的振动影响,在烟囱的预定倒塌区域周围布设了爆破振动测试系统,以记录烟囱爆破及倒塌过程中产生的地面质点振动情况。
2 测试系统及布点
本次爆破振动测试采用IDTS-3850爆破振动记录系统,根据爆区周围环境情况及烟囱预定的倒塌区域综合分析,在爆破区域附近共选择了6个测点,布设了6个振动传感器。测点与烟囱底部中心的距离由近到远分别为11.1、18.7、21.2、22.9、44.2m和46.9m。各测点布局如图2所示。
3 测试结果
3.1 测试结果
起爆后,烟囱按预定的方式倒塌,现场布设的6个传感器采集到了各点在烟囱爆破及塌落过程中的振动波形及参数。图3、图4分别为1#~3#测点及4#~6#测点处的振动波形图。
从上面的地震波形图来看,在烟囱爆破及塌落过程中,比较明显的波形有8个。波形的峰值及时序如表1所示。
3.2 振动数据分析
根据烟囱爆破及倒塌过程的时间顺序分析,传感器记录下的8个波形分别是第1个切口爆破振动(0s)、第2个切口爆破振动(1.7s)、第1个切口闭合振动(2.3s)、第3个切口爆破振动(3s)、第2个切口闭合振动(4s)、烟囱底段倒塌振动(6.4s)、中间段塌落振动(7.5s)和上段塌落振动(8.4s)。
从表1中各个时段测点振动速度值可以明显看出,爆破后6.4s、7.5s和8.4s时产生的振动较为强烈,而这三次振动都是由于烟囱各段倒塌或塌落冲击地面产生的,这表明烟囱塌落冲击地面是引起振动的主要因素。相反,切口爆破及折叠合口时所产生的振动较小,不构成烟囱拆除爆破地震的主要因素。
4 结 语
(1)在烟囱的爆破拆除中,通过振动测试对爆破及倒塌的过程进行了完整的记录。每一个切口爆破时间、切口闭口时间和每一段下落的时间等都记录得很清楚,这对研究烟囱爆破后的各段运动过程及状态,对烟囱折叠爆破时的时差选择能提供准确的科学依据。
(2)在烟囱等高耸建筑物的爆破倒塌过程中,装药爆破产生的振动和切口闭合产生的振动较小,如在距离烟囱最近的测点1#处(11.1m),切口爆破振动速度只有1.42cm/s,而切口的闭合振动只有0.64cm/s。因此在考虑对周围环境的振动影响时,装药爆破及切口闭合产生的振动可以忽略。
(3)烟囱倒塌冲击地面是产生振动的主要因素,特别是在烟囱根部、倒塌位置附近以及烟囱头部附近振动最为强烈。如距离烟囱轴线19m处,最大塌落振动速度大于7cm/s。明显看出,最上部烟囱落地时振动速度最大,且高度越高、质量越大,下落冲击振动越大。塌落振动频率比爆破振动的频率低,对周围的建筑物影响较大,且落地时速度大,还会冲击地面碎石,造成飞石危害〔2〕。因此对高耸建筑物爆破时在倒塌方向要进行缓冲处理,采用垒高2m、厚2m的多道沙袋或堆松土,其上放置树枝捆等都是有效的办法,但缓冲层中不能有碎石。
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