摘 要:通过对两座120m高钢筋混凝土烟囱的定向爆破,介绍了实施爆破拆除的技术措施,重点阐述了爆破切口位置的选取,爆破参数的选择,爆破安全的防护措施等。针对现场环境并结合烟囱爆破拆除中最难控制的定向准确性、塌散长度及触地飞溅防护问题,进行了科学分析和精心设计,并对爆破振动和塌落振动进行了校核。
关键词:钢筋混凝土烟囱;爆破拆除,爆破切口;安全措施
1 工程概况
1·1 周围环境
贵阳市清镇电厂两座120m高钢筋砼烟囱始建于1966年,根据上级节能减排、淘汰污染的要求,对两座烟囱实施爆破拆除。待拆的1#、2#烟囱均位
于厂区内,两座烟囱相距60m,2#烟囱东北方向55m有需要保护的氢气罐;东面45m煤场内侧有活动龙门吊需保护;两座烟囱西面是待拆的旧厂房;南
面是待拆的旧灰泵房、机修车间等建筑。烟囱周边环境。
1·2 烟囱结构
两座120m烟囱均为钢筋砼结构,底部外径9·26m、内径8·26m、壁厚0·5m,顶部外径6·4m、内径5·3m、壁厚0·16m。烟囱筒身40m以下部分为
300#混凝土,40m以上部分为200#混凝土。烟囱内侧有耐火内衬,两座烟囱整体结构基本相同,+4·6m为烟道口下沿,烟道口尺寸为4·3m×5·4m;
出灰口尺寸为1·8m×2·5m,下沿与地面平齐,烟道口下沿与出灰口上沿相距2·1m,烟道口顶部标高为+10·0m。1#烟囱17m以下两层钢筋,外层竖筋25mm、内层竖筋16mm、箍筋16mm,箍筋间距@15mm×20mm。2#烟囱一层钢筋,竖筋28mm、箍筋16mm,箍筋间距@15mm×20mm。
2 爆破方案
2·1 倒塌方向
本工程采用一次点火、两座烟囱延时爆破、向东定向倒塌的施工方案,减少了爆破振动对周边的影响,并能有效地缩短工期。
2·2 预处理
由于定向窗、定位窗处筒壁厚度为45cm,采用风镐进度缓慢,施工位置又在距离地面13·5m处,无法采用机械拆除,只能用爆破法开设定向窗和定
位窗;采取在烟囱内部搭设钢管脚手架,使用风镐拆除切口内衬,效果较为理想。
2·3 爆破切口
(1)切口位置:因+0·00m出灰口与倒塌方向轴线不对称,不能用作切口,加固又浪费时间,所以爆破切口选取距地面+13·5m高处(以切口下沿准),距离烟道口上沿3·5m。避开了烟道口和出灰口对爆破切口的影响,且不必对烟道口井字梁进行处理。
(2)切口形式:为保证烟囱倒塌方向准确,采用正梯形切口。
(3)切口长度:L = (3/5~2/3)πd式中:L为爆破切口弧长;d为爆破切口处外径。
(4)切口高度: H=(1·5~3·0)B式中B为烟囱壁厚。根据以往120m高烟囱施工经验,拟定烟囱爆破切口参数如下:1#、2#两座烟囱的切口圆心角分别为228·2°、227·4°,切口下沿弧长均为17·4m,预留下沿弧长分别为10·05m和10·15m,切口高度均为2·4m,定向窗、定位窗宽度均为2·5m,定位窗角度均为60°。两烟囱切口均在+13·5m处钻第1排孔。
2·4 爆破参数
(1)炮孔参数:①最小抵抗线W=B/2(B为烟囱切口位置的壁厚);②孔距a=(1·0~2·0)W;③排距b=(0·8~1·2)a;④孔深L=(0·58~0·80)B。
(2)单孔装药量计算: q=KabB式中K为炸药平均单耗。
爆破参数的选取如下:1#、2#两座烟囱的壁厚均为45cm,最小抵抗线均为22·5cm,孔距、排距均为30cm,孔深均为33cm,每座烟囱9排孔。两座烟囱不相同的爆破参数。
2·5 起爆网路
采用非电塑料导爆管起爆网路一次点火起爆。2#烟囱全部使用MS3段非电雷管,1#烟囱使用MS11段非电雷管,连入同一主爆网路。该网路的优点为:不受其他杂散电流、感应电流及雷电的干扰;孔内延时,先爆烟囱即使炸断网路,延时雷管已经起爆,网路安全可靠;两座烟囱延时起爆,有效地减少爆破振动。
3 爆破安全
3·1 爆破振动控制
(1)为避免能量集中,采用多打孔、少装药和延时起爆技术,将能量合理分散,严格控制单孔药量。
(2)控制一次齐爆的最大药量,按下式确定:
Q齐= R3〔v/(KK')〕3/α
式中: Q齐为一次齐爆的最大药量,kg; R为保护目标到爆点之间的距离,m; v为质点振动速度,cm/s;K为与爆破地质有关的介质修正系数; K'为装药分散经验系数;α为地震波衰减指数。
本工程取KK'=7·06、α=2·2,距离烟囱最近距离的氢气罐R =55m,代入上式得允许的一次齐爆药量为Q =1313kg。实际爆破时设计的一次齐爆药量只有50kg,能确保氢气罐的安全。
3·2 塌落触地振动控制
为确保万无一失,爆破时采取以下措施:
(1)两座烟囱采用不同段别的雷管延时爆破,使两座烟囱不同时落地,以降低塌落振动。
(2)在烟囱倒塌方向上,距离烟囱根部30、60、90、120m处各砌筑一道减振土堤,每道土堤长30m、高1·5m、底宽3m、顶宽2m。
(3)两条龙门吊轨道上垫一层厚3·0m的黄土和煤灰,以保证不被砸坏。
3·3 飞石控制
(1)对烟囱的装药位置,在脚手架外围用竹跳板、稻草帘和建筑安全网近体防护。
(2)用竹跳板遮挡附近被保护厂房和办公室的门窗。
(3)氢气站围墙东侧和南侧搭设长45m、高6m的防护屏障并挂安全网。
4 爆破效果
爆破后,两座烟囱按设计方向坍塌,定向准确,两座烟囱从头到尾均成扁状。1#烟囱塌散长度89·4m,折成3节,顶部近30m全部散开、最大塌散宽度33·3m。2#烟囱塌散长度91m,顶部26m全部散开,塌散宽度最大22m。
两座烟囱13·5m以下部分全部压跨,与烟道口连通。在切口形成的瞬间,预留截面仍有足够的支撑力让烟囱定向倒塌,但一旦失稳后,因烟囱后坐将预留部分全部压跨,爆破飞石得到有效控制,落地溅起的飞石距离大约80m,办公室和厂房玻璃共计砸坏6块,其他无任何损坏。
5 几点体会
(1)在烟道口以上选择爆破切口时,特别是高120m的烟囱,以离开烟道口上沿3·5m左右为宜。预留过少,预留截面会过早破坏,影响定向的准确性;预留过多,增加高空作业风险和施工成本。
(2)高空开设定向窗、定位窗,当混凝土厚度超过30cm时,不宜用人工和风镐开设,最好采用爆破法,此时要做好工作架的保护。在装药前后最好将定向窗、定位窗附近的工作架拆除,爆后重新搭设。
(3)爆破切口范围内的耐火砖内衬,最好采用在烟囱内部搭设脚手架,在内部用大锤或风镐拆除。
(4)在烟道口以上爆破,爆破切口的形式对烟囱准确定向至关重要,我们认为正梯形切口较好,爆破切口圆心角以220°~230°为宜。
(5)两座烟囱同时爆破,缩短了拆除工期,为后期建设赢得时间,创造良好的经济效益和社会效益,为今后类似工程提供了宝贵的经验。
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