摘 要: 介绍了爆破多根90 m以上钢筋混凝土烟囱及水塔的成功实例,给出了爆破方案的设计、参数的选取,多种切口爆破效果的对比,为今后此类烟囱的爆破拆除提供了参考依据。
关键词: 钢筋砼烟囱群及水塔; 爆破拆除; 定向控制
1 工程概况
攀钢集团成都钢铁有限公司原有厂房(原成都无缝钢管厂)位于成都东郊老工业区,由于城市规划需要全部拆除迁移,其中5根钢筋混凝土烟囱及
2座水塔需陆续在2006年底以前全部爆破拆除。烟囱高度均在90m以上。以102m烟囱为例,其上部内径为2. 5 m,外径3. 26 m,烟道口尺寸1. 972 m×2. 406 m,为截头圆锥形的钢筋砼烟囱,筒身外表坡度为2%,下部±0. 000标高以上2 m处直径为7.26 m,且分10节段组成,每个节段处做有支撑内衬用的间断突出部分,全高钢筋砼壁厚180—380mm筒身和基础均为200#钢筋混凝土。内壁包括隔热层、耐火砖共计厚420 mm。如图1所示,该烟囱北距厂房6. 3m,西距变压器室2. 1m,南距休息室、氧气站分别为10. 5 m、39. 8 m。
图1 102 m烟囱爆区平面图(单位:m)
由于烟囱本身结构强度大,周边建筑物均需保护,且倒塌方向仅有一20m宽的厂房通道可作为烟囱的落地场所,因此,必须做到定位准确,才能保证爆破成功。
2 爆破方案设计
2. 1 方案选择[1-4]
根据现场环境条件和对周边构筑物的保护要求,本次烟囱群及水塔爆破均采用定向爆破倒塌方式,此方式操作简单,可靠性高。
2. 2 爆破参数设计[3-6]
2. 2. 1爆破切口形状大小
爆破切口形式多样,常用的有矩形切口、正梯形切口、倒梯形切口、倒八字形切口、正八字形切口和倒人字形切口等。本次烟囱群主要采用了倒梯形切口和倒梯形复式切口2种方式,水塔均采用矩形切口方式。以102 m烟囱为例,具体参数为:切口截面处筒身周长s=22. 6 m,直径d=7. 2 m,壁厚δ=0. 38 m。
1)切口高度
根据烟囱构造设计尺寸,地面标高±0. 00以上2 m范围内为加厚型钢筋砼(厚度达1. 23 m),所以切口高度选在距地面±0. 000以上2 m的位置。切口高度尺寸为:hmin=4δ=1. 52 m,实际取2. 0 m。
2)切口长度:l=0.6s=13. 56 m(上口最大长度)。
3)对应圆心角:ψ=216°
4)不爆破面做支撑的筒身长度为:l支=s-l=9. 04 m
5)定向窗位置大小及处理方法
在设计倾倒中心线两侧,对称布置三角形复式定向窗,其立面展开图如图2所示。三角形定向窗切口夹角25°,两端三角形切口长度各为1. 35 m,且在2. 0m高范围内设1. 0m宽的矩形切口与三角形相连。定向窗用爆破或人工配合机械开凿。
图2 102 m烟囱爆破布孔平面示意图(单位:m)
2. 2. 2 爆破参数确定
1)炮孔直径:d=38 mm;
2)最小抵抗线:w=0.65•δ=0. 65×0. 38=0. 247 m,取w=0. 25 m;
3)炮孔深度:l=0.7×δ=0. 7×0. 38=0. 27 m;
4)炮孔间距:a=0. 25 m;
5)炮孔排距:b=0. 3 m;
6)炮孔排数:m=8排;
7)单孔装药量:q=k•ab•δ=71 g;
8)总炮孔数:n=288个
9)设计总药量:q=20 448 g
10)雷管总数: 400发。
2. 3 飞石及粉尘防护
爆破拆除钢筋砼烟囱,除了可能产生个别飞石之外,烟囱落地撞击破碎也会激起飞石,所以必须对个别飞石进行防护。措施如下:
1)覆盖防护:在切口上下边沿外1. 2 m处每隔1 m打一个上斜15°的孔眼,眼内插入长2 m的钢筋,沿切口范围在钢筋上距外壁1 m处挂3层高4m的草袋,外加一层铁丝网和2层橡胶皮带进行覆盖防护,以阻挡碎块飞出。
2)填筑砂土埂坎垫层:在烟囱预定倒塌方向范围铺设砂土垫层,既起到减震作用又可阻止溅起的飞石。
3)保护性防护:对烟囱四周需保护性的构筑物或设备进行覆盖或支撑等。
4)飞石的安全警戒线范围为:倒塌方向上为200 m,其余范围为150 m。
5)爆破前在倒塌方向地面垫层上洒水,防止或减小尘土飞扬。
3 爆破效果
所有烟囱和水塔起爆后,均按预定方向倒塌,没有后坐、折断和弯曲等现象发生,飞石有效控制在安全范围内,整个过程持续约12 s。倒地时二次飞石少,并控制在预先设计范围内,振动较轻。经现场测量实际倒塌均在设计倒塌范围内,周边建筑物和设施无一受损。
图3 烟囱爆破倒塌时的情景
4 几点体会
1)采用倒梯形切口爆破,高耸建筑物倒塌速度要比采用倒梯形复式切口倒塌速度快2 s左右,且倒塌后,前者筒身依靠重力的破坏部分比后者大,相应二次破碎比后者少,但后者定向更加准确。
2)定向爆破钢筋混凝土烟囱,切口所对应的圆心角不应大于220°,以免发生偏向和后倒。
3)施工过程中务必确保参数的准确,确保定向窗顶点在同一标高水平上,确保定向窗与倒塌中心线对称,施工中一定要由专门的爆破技术人员进行放线和监测。
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