摘要 本文系统介绍了大同机车厂82 m高钢筋混凝土烟囱的爆破设计及爆破效果,为类似工程提供了范例。
关键词 烟囱;钢筋混凝土;拆除爆破
大同市机车厂与美国进行合作,对原厂房进行部分技术改造。改造中,原建于八十年代的铸造车间钢筋混凝土烟囱必须拆除,由于烟囱高度较大,技术难度高,无法用人工拆除,选用了爆破拆除。
1 工程概况
该烟囱建于1983年,位于厂区内,烟囱高82 m,由内外两层组成,外层厚σ=40 cm,内层厚12 cm,内外层之间有0•05 cm厚的隔热层,外筒由钢筋混凝土整体浇注。半径r=3•6 m,内径r=3•2 m,纵、横筋均为16,网格为100×100 mm2,钢筋距外层表面40 mm,混凝土标号为c35号。
该烟囱东距铸造车间为5 m,南15 m处为架空电缆和厂区主干道公路,西距厂区专用铁路线为10 m,北偏西方向为动力车间,垂直距离为48 m,西为机车厂废料堆积场距烟囱120m。
2 方案的确定
筒形高耸建筑物爆破拆除是利用炸药爆炸作用,在建筑物的倾倒方向上,破坏一定的高度和长度的支撑体,并以保留部分作为倾倒绞支。使整个构筑物的重心偏移,在重力作用下发生倒塌触地解体。从烟囱相对位置可以看出,西北方向地形简单,可以作为倾倒方向。正西方的铁路线可以提前堆土保护,废料厂可以有部分废渣堆积,故选用西偏北方向作为倾倒方向,如图1所示。
3 爆破切口设计
由高耸结构物爆破拆除原理可知,爆破切口是利用炸药作用在构筑物体壁的一定位置形成某种形状的缺口。因此,切口设计是高耸建筑物设计的主要设计。
图1 待拆除烟囱周围环境图(m)
3•1 切口形状
切口的形状,要求在建筑物初始倾倒阶段具有辅助支撑、准确定向、防止折断及控制后座的作用,同时要求施工简便,布孔规整和工作量不大的特点。此次爆破采用梯形切口。
3•2 切口长度
l切= (35~23)l周
l周=2rπ=2×3•6×π=22•6m
l切=0•66×22•6=14•9m
取l切=15m
3•3 切口高度
构筑物在倾倒过程中,切口上、下沿闭合时,重心移动距离应大于切口下沿处外径。对于钢筋混凝土结构,切口闭合后,构筑物继续倾倒的
图2 爆破切口及药孔布置图(cm)
条件是倾覆力距大于余留截面内钢筋的极限抗弯力距,h=(1•5~3)δ
h =3δ=3×0•4=1•2m考虑到钢筋混凝土结构,切口高度h取h=1•5m切口如图2所示。
4 爆破参数及装药量计算
w = (0•66~0•68)δ= (0•66~0•68)×0•4=0•27m
取w=0•27 m 则l孔=0•30 m
为了减少打孔作业量,孔距与排距取钢筋网的整倍数,故
a =0•8δ=0•8×0•4=0•32m
取a =0•3m b = a =0•3m
切口部位共布设六排孔,是倒梯形布设,其中第一排孔为51个孔,第二排为49个孔,第三排为47个孔,第四排为45个孔,第五排为43个孔,第六排为41个孔,共计:
n = n1+ n2+ n3+ n4+ n5+ n6=276孔
单孔装药量
q = kabw3 k—装药系数,取1•2; a—材料抗力系数,取3; b—填塞系数,取1•2; w—最小抵抗线。
q = kabw3=1•2×3×1•2×0•273=0•085kg
取q=80 g
则q总=276×80=22 kg
5 钻孔、装药方式的确定
由于烟囱为钢筋砼结构,故采用7655风钻进行钻孔,使用40 mm钻头,钻孔时严格按设计布孔。装药采用2#岩石硝铵炸药。为了确保准确定向倒塌,在倒塌方向上和反方向上爆破定位孔,并切断倒塌方向的钢筋,在倒梯形的两个小角上开定向孔,定向孔提前预裂后用人工凿出,定向孔开凿后对烟囱倾倒方向重新校核。内层耐火砖提前用人工凿掉。
6 爆破网路设计
选用同厂同批号同箱瞬发电雷管。采用混联网路起爆,每个雷管的电阻差控制在0•2ω之内,各支路网路电阻用可变电阻调整相同,起爆前对起爆电压和电流进行严格检测。使用军用8#铜壳雷管,电雷管的电阻值为2•8ω,设计6条支路。则支路电阻r =276/6×2•8=128•8ω取干线长为80 m,则干线电阻为r干=0•029×80=2•32ω
线路总电阻r总为
r总= r干+ r支+ r/6=2•32+1•16+128•8/6=25ω
电雷管的准爆电流i总=2•5a,则i=2•5×25=62•5a,p=vi=380×62•5=24kw,采用动力线功率大于24kwa的电流起爆。
7 安全措施
(1)爆前对切口处的内衬进行处理,以确保切口的顺利形成。
(2)要确保钻孔质量,严格掌握炮孔的位置、方向和深度等,钻孔结束后,要严格检查。
(3)对所用雷管逐个检查,使雷管之间的电阻差小于0•2ω,联线后要进行检验,使实际阻值与计算阻值相差不能大于15ω。
(4)药包预先加工,每孔药量误差不大于5 g,药卷要装到底,填塞用1∶3黄泥作炮泥,眼口部位要填满。
(5)防飞石措施采用双层建筑用竹架板,中间夹湿草袋,固定于切口部位。
(6)为减轻烟囱倾倒时的振动,在预计倒塌范围内堆积数十车细砂。
(7)装药、联线、放炮操作严格按《爆破安全规定》执行,由专人负责现场警卫。
8 爆破效果
随着一声炮响,烟囱切口部位飞石冲击架板,接着烟囱开始向倒塌方向倾斜、倒塌,正好倒塌在预计方向上。经检测烟囱倒向向南偏1°左右。主要原因是烟囱的侧向钢筋拉力作用所致。爆堆宽度为11 m,烟囱0~15 m范围内没有完全破裂,15~20 m范围内基本破裂,20~82 m完全破碎。
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