摘 要: 介绍了86 m高钢筋混凝土烟囱控制爆破拆除。通过爆破方案的选择、爆破设计、爆破施工方法的运用、爆破安全验算及其安全措施,达到了预期爆破效果。
关键词: 烟囱; 钢筋混凝土; 定向爆破
1 工程概况
湘潭市岳父塘区有一待拆烟囱,由于该烟囱为钢筋混凝土结构,拆除难度较大,业主从安全、经济等诸方面考虑,特委托我公司实行控制爆破拆除。烟囱北面是临时工棚,相距44 m,旁边有家属房和搅拌站;南面相距155 m是围墙;西侧是厂房,相距39 m;东侧是仓库,相距53 m处还有厂房。爆区环境见图1。该待拆烟囱为钢筋混凝土结构,高86 m,壁厚36 cm,底部外径9 m。混凝土密度2. 5t/t。烟囱配筋为双层双向布筋,主筋为25螺纹钢,筒体材质完好。
图1 爆区环境(单位:m)
2 爆破方案的确定
根据现场环境条件及待拆除物的结构特征,考虑到烟囱南方向有空地,为保证烟囱倒塌方向的准确性及倒塌后便于二次破碎,总体爆破拆除方案确定为:一次性向正南方向定向倾倒爆破拆除。
3 爆破设计[1~5]
1)爆破开口设计
开口形状:倒梯形;开口位置:开口下边离地面1. 0 m;开口高度h:取h=7b=2. 1m; (式中,b为炮孔排距,b=0. 3 m);开口上边宽度:l上=0. 67πd=18. 9 m; (式中,d为烟囱下部外直径d=9 m);开口下边宽度:l下=0. 50πd=14. 1 m。
2)孔网参数
炮孔深度:l=0.67δ=0. 24 m(式中,δ为烟囱壁厚,δ=0. 36 m),实取0. 25 m;炮孔间距:a=1.0l=0. 24 m,实取0. 3 m;炮孔排距:b=a=0. 3 m。
3)炮孔布置及炮孔数目炮孔布置见图2。
图2 切口形状及炮眼布置(单位: cm)
炮孔数目如下:
最上一排炮孔个数:n1=(18.9/0.3)+1=64最下一排炮孔个数:n8=(14.1/0.3)+1=50中间六排炮孔个数依次为: n2=62, n3=60,n4=58,n5=56,n6=54,n7=52炮孔总个数:n总=n1+n2+n3+n4+n5+n6+n7+n8=456
4)装药量
单孔药量:q=kabδ=2 200abδ=71.8 g实爆中为了使混凝土与钢筋完全脱离,由于周围环境较好,采用加强抛掷爆破,同时加强烟囱的防护,将药量调整为100 g。总装药量:q总=n q=456×100=45 600 g=45. 6 kg
5)起爆网路
该烟囱爆破采用非电毫秒延期导爆管雷管微差起爆。倒塌中心线两侧按距离远近依次为5、3、1段毫秒非电导爆管雷管。整个起爆网路是非电导爆管双路起爆网路。所有炮孔分7组,每组用2发非电导爆管簇联,然后一分为二,每组各2发瞬发电雷管起爆,组成非电导爆管双路系统。见图3。
图3 烟囱起爆图
4 爆破施工方法
1)为防止烟囱倾倒时切口余留面迅速压垮而导致后坐,爆前预先将烟道口砌堵,以加强其支撑强度,确保倾倒方向的准确性;
2)在烟囱倒塌方向挖15 m宽的浅沟,两侧堆约3 m高的土堆,距烟囱70 m、50 m两处分别堆3m左右高的草堆;
3)对定向倒塌方向及中心线,用经纬仪认真反复测量,并将其准确定位于烟囱的爆破缺口开设位置处。
4)炮眼严格按设计对称布置于中心线两侧,并用粉笔标注;
5)钻眼时钻杆指向烟囱圆心,使炮眼方向垂直于烟囱表面,确保炮眼深度;
6)装药前要对炮眼进行验孔,清除炮孔内的粉尘等杂物;
7)装药前要进行试爆,并根据爆破效果进行调整。
5 爆破安全检算及安全措施[1~5]
1)安全验算
(1)爆破振动
根据萨道夫斯基爆破振动速度公式
v =k×k1
3q
r
α
(1)
式中,v为介质质点振动速度, cm/s;q为分段爆破时最大一段的装药量, kg;r为测点至爆心距,m;k为与传播介质有关的系数;k1为修正系数,根据临空面多少取值,取0.25~1.0;α为哀减系数,取0.1~1.0。估算时将k=70,k1=0.25,α=1.0,q=18. 2kg,r=39 m代入式(1),得被保护目标处的振速v=1. 2 cm/s<5 cm/s,可见爆炸振动是安全的。
(2)坍落振动
根据中科院的经验公式
v =0.08
3
i
r
1.67
(2)
其中,i=m2gh
式中,m为触及地面时解体构件质量, kg;g为重力加速度, cm/s2;h为解体构件落高,m;r为落地构件所在位置与被保护物间距离,m。质量:m=3. 14[4. 52-(4. 5-0. 36)2]×86×2. 5×103=2. 1×106kg冲量:i=m2gh=2.1×106×2×9.8×29
=5.01×107n•s振动速度:v=0.08i1/3/r1.67=0.08(5.01×107)1/3391.67=3.4 cm/s计算出v≤5 cm/s,符合《爆破安全规程》规定,周围建筑物是安全的。
(3)爆破飞石
根据飞石飞散距离计算公式r飞=20kn2w (3)式中,r飞为个别飞石的最远距离,m;n为爆破作用指数;w为最小抵抗线,m;k为系数,与地形、风向等因素有关,取1. 0~1. 5。将n=1.5,w=0. 18 m,k=1. 5代入式(3),r飞=12. 2 m。可见周围建筑和人员是安全的。
2)安全措施
(1)烟囱表面用二层麻袋覆盖,并以铁丝绑住。相距烟囱周围约2 m左右处围一层土堆或土沙包,围高比最上层布孔略高—些,上层用脚手片覆盖。
(2)起爆器材的加工必须在安全地点进行,无关人员撤至安全地点,并设置警戒范围。
(3)装药施工前对所有电雷管进行导通,并控制每发电阻差值≤0. 2ω,同时把各段别分开,并贴上电阻标签,以免出现差错。
(4)联线时,每个雷管再导通一次,联线后测出每组总电阻差值≤0. 2ω,否则应进行电阻平衡。采用同一厂家同批生产的雷管。
(5)警戒范围:在倒塌方向距烟囱中心200 m,在垂直倒塌方向距倒塌中心线两侧各100 m,并设
置明显标志及警戒人员。
(6)起爆日期选择在微风或顺风的晴天。
6 爆破效果
起爆后,烟囱在重力弯矩作用下,开始缓慢倾倒,正好倒在预计的方向上。爆堆基本堆积在事先设置倒塌方向中心线的桩子两旁。无建筑物损坏,无人员伤害。由于减震措施较好,烟囱坍塌落地声音很小,向前俯冲不大。爆破效果好。
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