摘 要:用定向爆破拆除62m高砖结构厚壁烟囱时,利用烟囱上恰好位于爆破切口两侧的自然裂缝代替定向窗。由于烟道口早已封堵,无法入内进行内衬的预处理。为此,在爆破切口时通过适当增大药量,把内衬和烟囱壁作为一个整体予以爆破。此外,还介绍了爆破参数的确定爆破震动和触地震动的校核以及安全防护措施。
关键词:砖结构烟囱;拆毁;定向爆破;安全防护措施
1 工程概况
湖北省随州市瓜园工贸有限责任公司砖厂烟囱,因产业结构调整须拆除。该烟囱为砖结构,建于1981年,高62m,底部外径6m,壁厚1•34m(含内衬耐火砖厚0•24m),距地面3•0m范围内,外周长19m。南侧有一钢结构爬梯延伸至烟囱顶部,并有一避雷线。烟囱南北两侧距地面0•6m处各有一条裂缝向上延伸至18m标高处,基本呈对称分布,裂缝宽1•2cm、深度7•29cm。烟囱其余部分刚度较高,稳定性较好。烟囱周围环境见图1,烟囱北侧45m处为磷肥
图1 烟囱的周围环境
厂车间;东侧15m处是磷肥厂围墙;南侧33m处有11万v高压电缆及大道;西侧64m处为380v动力电缆及厂区道路。周围环境较复杂。
2 烟囱倒塌方向确定
烟囱的爆破拆除方式通常分为整体定向倾倒、折叠和原地坍塌三种。从周围环境来看,尽管条件有限,但西北方向具有充裕的场地条件,可供烟囱整体倾倒;此外,烟囱虽然为砖结构,但其刚度较高,稳定性好,只要合理设计爆破参数,使爆破切口准确形成,控制烟囱的倒向是有把握的。因此,决定采用整体定向倾倒的爆破拆除方式,使烟囱向西北方向倒塌。
3 爆破设计
3•1 爆破切口
(1)切口形状:采用施工较简单的倒梯形切口。
(2)切口长度:即倒梯形的上底长,根据切口处烟囱外周长确定。当切口长度不足时,烟囱可能不倒塌;取大时,切口形成后支撑体容易压垮,造成筒体后坐或扭转。根据以往经验,并通过工程类比,确定切口长度为烟囱外周长的3/5,即11•4m。
(3)切口高度:按经验公式h = (1•5~3•0)b取值,式中h为切口高度,m;b为烟囱壁厚,b =
1•34m。本工程取h =1•5b=2m。为便于钻孔施工,切口下底布置在距地面0•6m处,上底离地面2•6m。
3•2 定向窗处理
为确保烟囱按设计方向准确倒塌,通常在爆破切口两端开设定向窗。就设计的倾倒方向而言,切口正好位于两条自然裂缝之间,裂缝又与切口上下底边垂直,而且裂缝高度约为切口高度的9倍,能起到隔离爆破部分与保留部分的作用,使切口部分的爆破不影响保留部分。为此,不再另开定向窗。
3•3 内衬处理
该烟囱的烟道口位于地面以下,并且早已堵死,故没有入口可以进入烟囱内预先进行内衬处理。据此,通过钻一个透孔摸清了烟囱的砖壁和内衬的厚度,在计算药量时将破坏内衬的药量一并考虑在内。然而为了取得准确炸药单耗值,必须进行试爆。
3•4 布孔参数
炮孔直径d =40mm,最小抵抗线w= b/2=0•67m,炮孔深度l =0•7b=0•93m(取0•9m)。采
用梅花形布孔(见图2),孔间距a =0•6w=0•4m,排距b = a =0•4m;炮孔排数n=1•5b/b+1=
6,取5排。第一排布孔28个,往下每排依次减少一孔,总炮孔数为130个。
图2 爆破切口形状及炮孔布置
3•5 单孔药量
烟囱较高、自重较大、筒壁又厚,故爆破时夹制作用大。为了确保有足够的药量将切口范围内的砌砖和内衬彻底破碎并抛出,根据以往对砖结构烟囱爆破的经验,选取炸药单耗q =1•4kg/m3,经两次试爆,效果很好。按体积法计算单孔药量:q = qabb=0•30kg,总药量为39kg。
4 震动和飞石距离的校核
(1)爆破震动:v=k(q1/3/r)α=1•14cm/s,式中:v为质点振动速度,cm/s;k为系数,主要取决于
爆破地震波传播中所通过的介质的性质,对于土壤,k =200,对于岩石k=30~70; q为一次起爆的最大药量,q =39kg;r为爆源中心到被保护物的距离,r =45m;α为爆破震动衰减指数,与距离远近有关,近距离时α=2(本工程适用),远距离时α=1•0~1•5。计算表明,爆破震动对45m以远的被保护目标是安全的。
(2)触地震动:v=0•08[(m2gh)1/3/r]1•67=2•34cm/s,式中:m为烟囱触地总质量,m =114000kg,h为烟囱重心高度,h=30m;r为被保护建筑物至重心触地点距离,r=45m;g为重力加
速度,g=9•8m/s2。计算表明,触地震动对45m处的建筑物是安全的。
(3)飞石半径:参考文献[3]中的经验公式计算,r=71q0•58=86•3m,式中r为个别飞石距离,
m;q为炸药单耗,q =1•4kg/m3。计算表明,在基本无覆盖条件下的飞石距离较大,必须通过爆破部位的覆盖来阻挡飞石。
5 安全措施
(1)用南竹搭排架,其上挂竹排,外复彩条布,以阻挡飞石。排架与切口处烟囱壁相距1•5m,其高度超出切口上部0•7m,排架的围挡长度达到烟囱周长的3/4。
(2)将烟囱倒塌方向上长60m、宽30m范围内的土翻松,同时清除地面30cm深度以内的金属物
以及砖、石等杂物,防止烟囱倒地时溅起硬物伤人或损坏民房。
(3)起爆前对半径200m的范围进行清理并封锁作业场地,起爆前后水、电、气停供10min,爆后经确认安全后才能恢复运行。
6 爆破效果
2002年2月2日下午4时整准时起爆,瞬间,烟尘飞起,烟囱颤动,约稳定2s后,由慢到快朝西北方向倾倒。从起爆到烟囱倒地,整个过程历时约13s。爆堆长61m、宽24m、高3m(最高处)。爆破震动、触地震动以及飞石未对周围建筑物造成任何影响,玻璃完好无损,爆破十分成功。
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