摘 要:对高80 m烟囱定向倒塌控爆设计进行了综述,并对其震动进行了测试和分析,可供类似工程参考。
关键词:定向倒塌;爆破切口;震动分析
1 工程概况
1.1 工程结构
该烟囱底部外径为10 m,顶部外径为5.74 m,±0.00 m以上标高为+80 m,±0.00 m以下标高为-3.5 m。该烟囱为砖混结构,曲面砖厚自下而上分别为:99 cm、74 cm、62 cm、49cm、37
cm。在标高+4.5 m和标高+40 m之间有内衬(耐火砖)。耐火砖厚度从下而上分别为24 cm和12 cm,隔热层宽度为5 cm,东西两侧对称有两个烟道口。烟道口下洞标高为+4.5 m,上沿标高
为+14 m,宽为3.06 m。在标高+4.5 m处有钢筋砼挡灰板,挡灰板上方有一道中隔墙,隔墙下沿标高为+4.5 m,上沿标高为+15 m。
1.2 周围环境
需爆破拆除的烟囱,位于电厂厂区内,北侧13.5 m处有正在运行的老厂主控楼、配电楼、变电站;西侧17 m处有锅炉检修班、运行食堂、澡堂,122 m处是3×200 mw机组主厂房;西北方
向87 m处是220 kv升压站;南侧26 m处是燃料堆放场和火车轨道;东侧145 m处是待拆修配车间 仓库、汽机检修班等。
1.3 工程要求
(1)安全要求:爆破时,保证电厂3×200 mw机组、220 kv升压站和老厂主控楼、电气配电装置、变电站的安全运行和发供电设施、周围建构筑及现场人员的安全。(2)质量要求:烟囱按爆破设计要求倒塌,破碎后的块度便于人工清运。
2 爆破方案
烟囱属特种结构,高细比较大。常采用拆除方法是定向倾倒。根据烟囱结构和周围环境,确定的总体方案如下:采用单向双切口,向东定向倾倒和解体。
3 爆破参数设计
3.1 爆破切口
3.1.1 切口位置
爆破切口位置的选择应满足三个条件:爆破切口部位的烟囱筒壁、厚度、结构、受力、材料强度等沿切口轴线对称,防止预处理后,烟囱偏心失稳;切口部位预留截面,应具有一定的抗压强
度,保证定向倾倒,尽量降低切口高度,避免高空作业。对于80 m高的烟囱,由于在烟道口下部有钢筋砼挡灰板,上部有积灰,仅在底部开口,挡灰板对烟囱倒塌有一定的影响,为确保烟囱倒塌,开两个切口,第一个切口下沿距烟道口上沿1 m处,第二个切口在+4.5 m以下。
3.1.2 切口形式
由于烟囱为砖砌体筒形结构,为保证烟囱倒塌方向准确,切均采用梯形切口,如图1所示。
3.1.3 切口长度
切口长度的大小,决定了爆破瞬间对烟囱底部支撑的破坏范围,对倾倒方向和倾倒范围均有一定的影响。根据砖烟囱抗压、不抗弯的结构特点,切口长度按下式确定:l= (3/5)∏d
式中:l——爆破切口弧长;d——烟囱切口处外径。
3.1.4 切口高度
切口高度是烟囱爆破的重要参数,切口高度过高或过低都会影响烟囱失稳。切口高度按下式计算:
h= (1.5 ~ 2)b
根据计算和实际工程经验,烟囱的爆破切口高度均取1.8 m。根据以上公式计算,烟囱爆破切口参数见表1。
july 2000图1 烟囱爆破切口示意图
表1 烟囱爆破切口参数表
3.2.1 药孔参数
根据药孔参数设计原则,最小抵抗线:h=b/2(b为烟囱切口位置的壁厚;药孔间距:a=1.2h;药孔排距:b=(0.8~1.2)a;药孔深度:l=2/3b.
3.2.2 单孔药量计算
单孔药量按下式计算:q=k•a•b•h•kf•kp•kx
根据公式计算,烟囱爆破孔网参数见表2。
表2 烟囱爆破孔网参数表
3.3 起爆网络设计
爆破采用非电塑料导爆管起爆网络系统。一次点火,烟囱的上切口为第一响,下切口为第二响,两响延期时间取3秒种。切口使用雷管及延期时间见表3。
表3 烟囱切口每响延期时间表
4 震动测试
在爆区周围共设置了3个测点,具体位置为:1号测点在烟囱的西侧,测点距烟囱42 m,该测点布设了3个传感器,1个垂直向,1个南北水平向,1个东西水平向;2号测点在老厂房北侧的老厂配电楼一楼内,距烟囱129 m,该测点布设了1个垂直向传感器;3号测点在老厂房北侧的老厂主控楼内,该测点布设了1个垂直向传感器。测试采用的记录仪器为工程兵工程学院结构爆炸研究实验中心研制的3pdv—1三向微型数字测振仪,分析软件采用美国著名的dsp公司的数据分析与处理软件dadisp。测试方框图如下示。mt—3m型速度传感器→3pdv—1三向微型数字测振仪→586计算机
5 爆破效果及震动分析
1998年10月10日,随着一声闷响,郑州热电厂老厂区80 m烟囱缓缓地向东倒下,烟囱在倒塌过程中无明显的后坐,落地后解体较充分,没有对被保护建筑物产生任何危害,厂区内仪器运
转正常。测试结果如表4所示。
表4 震动测试数据表
从测得的波形上可以明显地看到有3个波峰数值,不同的测点测到的3个波峰值大小有所不同。装药分两响爆炸,离地面13m的上缺口爆炸后,爆炸荷载作用在地面上形成了第一个爆破震动波峰;地面上的下缺口爆炸后,形成了第二个爆破震动波峰,烟囱逐渐塌落在地面上从而形成了第三个塌落震动波峰。波峰间的时间差与装药爆炸的延期及烟囱倒塌时间相吻合。各测点的数据大小与测点到烟囱爆区、烟囱塌落点的距离有关。以1号测点垂直向波形为例,所测得的波形有三个明显的波峰值,第一个波峰是由爆炸和突加荷载相互作用而形成的,峰值最大,为1.57 cm/s;第二个波峰值与第一个波峰值的时间约为3s,这与烟囱的两个装药的延期时间差相吻合;第二个波峰与第三个波峰之间约5 s时间,这与烟囱塌落过程相吻合。 |
