关键词:钢筋混凝土;烟囱;定向爆破;爆破拆除
1 工程概况
被拆钢筋混凝土烟囱位于重庆市铜梁县热电厂,建于1990年。烟囱高度80m,筒身外壁坡度i=
2•5%,筒身采用200#钢筋砼,整个烟囱全长采用钢筋为ⅰ级(φ)和2级(φ)双层布筋。烟囱底部外径7•165m、内径6•465m,筒身厚度350mm,隔热层50mm,内衬240mm;烟囱顶部外径
3•19m、内径2•83m,筒身厚度180mm。垂直径外层布筋108φ18、间距φ18 @200;垂直径内层布筋54φ18、间距φ18@370;水平筋φ12 @200,拉筋φ6。垂直钢筋保护层厚度50mm,水平钢筋保护层厚度30mm,烟囱的两个烟道对称布置,一个北偏西45°,宽×高=2•4m×3•0m;另一个烟道南偏东45°,宽×高=1•6m×2•6m;两个烟道被一厚370mm、高5m的砖墙隔离。整个烟囱的总重为1100t。烟囱的周边环境:烟囱西南方向(正前方)距农民村楼房166m、距待拆楼100m;东南侧距运输通道15m、电厂库房50m、居民楼110m;西北面距公路坎上30m、坎下及电缆、电压电线等43m、居民楼83m;东北方向距待拆楼40m、电厂职工楼123m。烟囱的周围环境如图1所示。
图1 烟囱爆破环境平面图
2 烟囱倾倒方向确定
根据烟囱结构和现场环境条件分析,确定向南偏西45°方向定向倒塌,为了实现烟囱顺利倾倒采取了如下措施:
(1)在爆破切口两侧边缘处预开定向窗,并将两侧已有的烟道口扩大,即用机械及人工将预开定向窗轮廓线修整齐,确保烟囱倾倒时支撑部位受力均衡,从而保证定向准确。
(2)将爆破切口内烟囱的内衬,用人工预先进行局部预拆除,预留部分支柱,钻少量炮孔与烟囱钢筋混凝土同时起爆。
(3)人工预先处理掉内部底部5m高的纵向隔墙,排除对烟囱倾倒的影响。
(4)从离地面1•5m以上开始向上布炮孔,以排除烟囱倾倒时底部过早触地及内衬砖块过早下掉填塞烟囱内部底层对倾倒方向准确性的影响。
3 爆破方案设计
3•1 爆破切口
(1)爆破切口形式为正梯形。
(2)开口高度为2•0m。根据压杆失稳及爆破切口上下闭合时的计算,切口高度很小就可满足要求,但为了保证绝对的失稳和重心有足够大的偏移,使烟囱有一定的倾倒角,设计切口高度为2m。
(3)开口弧长:梯形长边切口弧长按切口处周长的0•63倍计算,取l=14•1m(对应圆心角为0•63
×360°=226•8°);梯形上部(短边)切口弧长取
9•5m。
(4)切口底角α=41°。
(5)开口位置及倒塌方向:离地面+1•5m开始向上布孔,烟囱倒塌方向为南偏西45°。倒塌方向及爆破切口剖面图如图2所示。
图2 倾倒方向及爆破切口剖面图
3•2 炮孔参数及装药量设计
按梅花型布孔参数设计如下:孔深0•22m,孔距0•28m,排距0•28m,共布孔8排,孔数总计245个。炸药设计单耗k=2500g/m3,单孔装药量67g;其中在底部第1排孔装药量为以上计算值的1•2倍,即取80g,在临烟道口处的炮孔因有了临空面,单孔适当减少装药取60g,设计切口装药量17750g;另在内衬预留砖柱上按0•5m间距钻孔45个,单孔装药50g,设计内衬装药量2250g;本烟囱爆破总装药量20kg,炸药为2#岩石乳化炸药。
3•3 起爆网路设计
用起爆器引爆电雷管(2发),再由电雷管引爆导爆索,导爆索传爆各非电导爆管,最后非电瞬发雷管起爆各炮孔炸药。
4 安全防护措施
(1)爆破飞石防护:预先在爆破切口上方0•5m处,环向每隔1•0m钻一空孔,并打入0•5m长的木桩,再用铁丝加工成一个圈,在圈上做若干个铁钩将草袋挂于铁钩上,共3层每层厚10cm。
(2)塌落减震及碎块飞溅防护:在预定烟囱倒塌范围内,从烟囱根部10m处开始,将地面拆楼房留下的砼块及地坪砼清除,并将风化的砂岩钻1•7m深的孔进行松动爆破,再用挖掘机进行平整。
(3)安全警戒范围:距爆破区正前方150m,后侧烟囱及倒塌两侧100m内的人员全部撤离。
(4)爆破灰尘的防护措施:现场备一辆消防车,在烟囱落地后马上喷水降尘。
5 爆破效果
(1)起爆后历时9s,烟囱准确地倒塌在预定范围内,爆破取得了圆满成功。
(2)起爆瞬间可见覆盖物整体被全部粉碎,并产生大量粉尘,迅速推出约30~40m,至2s时烟囱开始倾斜,至8s烟囱倾斜与地面夹角约30°时,顶部少量碎块(可能是内衬砖块)抛出约10m;至9s烟囱倒塌落地。
(3)烟囱没有前冲、后坐,烟囱体0~30m基本完好,30~60m变形破裂逐步加大,砼块脱离钢筋
量也加大,60~80m烟囱完全破碎呈扁平状,砼完全脱离钢筋。
(4)烟囱支撑截面钢筋被拉离砼、拉断、露出长度0~2•5m,根部地面有少量内衬砖块和砼块散落。
6 结 语
(1)为确保烟囱定向倒塌,首先应确保支撑截面受力对称。因此,施工中应确保预留支撑部分截面在结构强度和几何尺寸上严格对称,不宜切断支座部位的钢筋和凿打支座部位的砼,做好爆破切口两侧部位的预处理工作。
(2)从效果上看,各爆破参数的选择是合理的。
(3)爆破前进行试爆是很有必要的,本次装药量可适当减少。
(4)防护的方式、材料有待改进,有必要再加一层草袋或胶帘或旧铁板。
(5)应采取松软垫层予以降震,并清除地面石块,为防止碎石飞贱可在烟囱倾倒中心线两侧及正前方搭设防止飞溅物的固定排架。
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