摘要:介绍了75 m高烟囱的爆破设计及爆破效果,并对一些技术问题提出了建议,为类似工程提供参考。
关键词:烟囱;拆除爆破;技术设计
图1 烟囱结构示意图(单位:m)
2000年3月,受湖南某电厂的委托,我们成功地对该厂高75 m砖烟囱进行了控爆拆除。为总结经验并为类似烟囱爆破拆除提供借鉴,现将该烟囱拆除爆破的原始条件、设计参数及对爆后出现相关问题的讨论分述如下。
1 工程概况
1•1 结构特点
该烟囱系砖混圆形,高75 m,底部外径9•62 m,壁厚0•89 m;下部15 m内衬厚0•24 m,上部60 m内衬厚0•12 m;隔热层厚0•05 m。该烟囱烟道架高于5•0 m处,故5•0 m处有一钢筋混凝土灰斗(漏斗),厚度0•15 m;此外,下部15 m经加固维护,在原烟囱外壁加铺一层钢筋混凝土,厚0•15 m,单层布筋。具体结构见图1。
1•2 环境条件
该烟囱位于电厂厂区内,北侧距旧厂房14 m,南距车间30 m,距厂区道路19 m,西侧距煤栈桥92 m,东距生产车间35 m。此外,在烟囱与旧厂房之间有麻石除尘器8座,亦需一并拆除,具体环境条件见图2。
2 方案与技术设计
2•1 爆破方案
2•1•1 总体方案
根据烟囱所处环境条件,宜采取向西侧定向倒塌的方案。实施定向倒塌前,先采用定向爆破法将处于烟囱倾倒方向的麻石除尘器予以拆除。
2•1•2 爆破缺口位置的确定
从烟囱结构图上可以看出,烟囱下部15 m结构复杂,有多种附属结构。若在底部布置缺口,必须先将这些设施清除掉;加之下部15 m经加固维修,介质的同一性发生了变化,若在底部施爆,则必须考虑两种介质同时失稳,这样增大了施工难度和施工风险。因该烟囱较高,方向稍偏则将影响四周保护建筑。综合考虑多方因素,决定搭设15 m高脚手架,将爆破缺口布置于15 m处,先使上部60 m向西侧定向倒塌后,再采用爆破法与机械拆除法联合进行拆除。
2•2 技术设计
2•2•1 切口形状
采用正梯形切口,两侧开凿三角形定向窗。
2•2•2 切口高度h
一般取h=(1•5~3•0)δ,实取h=1•6 m。
图2 爆区环境示意图(单位:m)
2•2•3 切口长度l
取圆心角α=210°,l=15•6 m。
2•2•4 孔网参数
孔深l0=0•65δ=42 cm,孔距a=40 cm,排距b=a=40 cm。15 m处烟囱尺寸及切口展开图见图3。
2•2•5 单孔药量q
取q=100 g。共打孔155个,总装药∑q=14•98 kg,经计算∑q/ v=1 217 g/m3。
2•2•6 内衬的处理
爆破部位内衬仅为0•12 m,其厚度较小,但为防止其对倾倒产生影响,仍将其相应部位用风镐削成数个小窗口,并在小窗口间的支承部位外敷药包,外敷药包与主炮孔同时起爆。处理内衬共用炸药3•2 kg。
2•2•7 起爆方法
采用非电塑料导爆管雷管起爆,每孔内放置2发导爆雷管,然后每20根导爆管一束,用2枚即发电雷管串联起爆。电雷管再串联接入网络。
3 爆破施工与安全防护
在施工前,对倒塌方向用经纬仪准确测定。炮孔位置、定向窗位置经严格检查,确保按设
计施工。15 m脚手架用毛竹搭成,并保证作业面宽度和强度,用7655型凿岩机钻孔。
图3 切口展开图
因切口位于地面以上15 m处,飞石防护需引起重视,考虑到环境条件,在脚手架外侧距烟囱1•5 m处搭设竹跳板墙,其高度超过上排炮孔0•5 m。爆后通过观察,飞石均控制在15 m以内。
4 爆破效果及相关问题讨论
4•1 爆破效果
起爆后,爆破缺口瞬间形成,而缺口上部出现掉砖现象,形成一个比设计大很多的缺口,烟囱站立约1 s后,出现明显的下坐现象;当烟囱向设计方向倾斜约15°时,烟囱下坐已近10 m。当烟囱倾倒到40°时,上部有明显折断现象。然后烟囱向西按预定方向倒塌,共历时7 s,烟囱倒塌完毕。经爆后测量,烟囱向西倒塌长度50 m,爆堆比较集中,烟囱完全解体,四周建筑安然无恙,也未影响厂家的正常生产,取得了满意的爆破效果。
4•2 相关问题的讨论
(1)此次爆破,烟囱出现了较明显的下坐,且下坐时间较早、较长,这应引起重视。对于类似的直径大、上部载荷大的厚壁烟囱,在布置爆破切口时,应确保足够的支撑面积,α不应小于210°。
(2)梯形切口加上三角形定向窗,使得烟囱定向准确。尤其是定向窗的导向作用非常明显。
(3)通过多例烟囱爆破观察,爆破切口形成瞬间,切口上部砖体均出现下塌现象,形成比设计要大很多的切口,所以爆破切口高度取1•5~2•0倍壁厚已足够。
(4)砖烟囱倾倒的运动过程与钢筋混凝土烟囱明显不同,并非通常认为的刚体定轴转动,而是烟囱从底部到顶部依次触地,近似于平面运动。其坍塌后倾倒距离往往小于其高度,所以在确定坍塌范围时,应考虑到这个问题。
(5)炸药单耗不宜过大,根据材质强度及爆破部位壁厚,将单耗控制在500~800 g/m3之间为宜。
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