摘 要: 介绍了高80 m的钢筋砼烟囱的爆破参数、定向方法和安全措施。为爆破拆除高烟囱提供了经验。
关键词: 钢筋混凝土烟囱; 触地振动; 定向窗
1 工程概况
某玻璃厂在改扩建工程中,需要提前爆破拆除一座旧烟囱,该烟囱直径5. 4 m,高80 m,壁厚0. 3m,钢筋砼结构,标号为200#,双层钢筋,纵筋12,网格200 mm×200 mm,底部有0. 7 m×0. 7 m进出口。烟囱周围环境是:南侧50 m是玻璃厂的化学室,东侧5m是熔化车间,北侧10m是工具室,西侧20 m是厂区马路,马路对面是楼房(见图1)。
2 爆破设计
2. 1 倾倒方向的确定
根据烟囱周围环境,该烟囱采用定向倾倒的爆破拆除方案,倾倒方向南偏东25°,倒塌范围十分狭窄,长度有120 m,中心线两边有10~15 m。
2. 2 爆破切口
在烟囱底部地面以上0. 5m开始布孔。最常用
图1 烟囱平面位置图(单位:m)
的爆破切口形状:梯形、矩形和梭形,从打眼和开凿导向窗口方便出发,以梯形最好。爆破切口长度限周长的2/3,即11. 3 m,取上底l上=8. 4 m,取下底l下=10. 8 m。爆破切口高度取烟囱壁厚的1. 5~
3. 0倍,即0. 45~0. 9 m,为形成充分的倾覆力矩,为保证顺利倒塌取1. 2 m。
2. 3 定向窗的设计
为保证复杂环境下的钢筋混凝土烟囱的定向准确和顺利倒塌,设置三角形定向窗,其作用是隔断爆破区与保留支撑区,保证支撑区不因爆破而使其对称性发生变化;同时保证切口闭合及筒体倾倒的平稳性[1]。根据以往的经验: 2个对称的直角三角形定向窗(如图2),宽1. 2 m,高1. 2 m,角度45°, 2个导向窗口的斜边和底边要求平滑完整,角顶b和g要求落在纵向钢筋上,并以此作为烟囱倾倒支点。
2. 4 爆破参数计算
1)最小抵抗线,w=0.5δ=0. 15 m; 2)炮眼直径:采用7655风动凿岩石机钻孔,孔径40 mm; 3)炮眼间距,a=2w=0. 3 m; 4)炮眼排距,a=a=0. 3 m;
5)炮眼深度,l=0.65δ=0. 2 m; 6)炮眼数目共5排,从下到上依次为37个、35个、33个、31个和29个,炮眼总数165个; 7)单孔装药量q=kabδ=48. 6 g,取50 g;总装药量8. 25 kg。
图2 炮眼布置图(单位:m)
3 定向措施
1)以南偏东25°的倾倒方向确定爆破切口中心线,然后以爆破切口中心线为准,在墙上标出爆破切口边线和导向窗口位置;
2)为保证定向准确和减少炮眼数目,提前用风镐或用油锤将2个导向窗口凿出,为保持导向窗口附近砼的强度,严禁用爆破法开口。
3)为保证准确定向,以缺口中心线为准,对称布孔、打眼、装药和起爆。
4)为保证严格对称,用风镐或油锤开凿出一个与烟道对称的洞口,这样不仅减少了炮眼数目和装药量,而且进一步保证了定向的准确性。2个导向窗口和一个对称洞口凿出后,爆破切口的炮孔总数由165个减少到95个,炸药由8. 25 kg变成了4. 75 kg(见图2)。
4 爆破器材与爆破网路
4. 1 爆破器材的选择
为保证装药方便,炸药选用2#岩石乳化炸药,采用连续柱状装药方式;雷管选用毫秒延期非电雷管前五段。
4. 2 爆破网路
中心一列5孔用第一段,以后每20孔一段,即两边的两行共20孔用第二段,再向外的两行20孔用第三段,最外的40孔用第四段和第五段;选用四通连接器联接爆破网路。采用并联闭合网路的联接方式(见图3)。
图3 并联闭合网路图
5 爆破安全校核
5. 1 爆破飞石最远距离
经验公式 r=kq=1. 5×40 m=60 m式中,r为爆破飞石最远距离,m;k为飞石距离系数,k=1.5;q为单孔装药量, g。
5. 2 爆破地震振动速度
高耸建筑物的震动速度主要是倒塌的触地震动,与被爆体的质量、刚度、重心高度和触地点土层条件等有关,可采用下式近似计算[2, 3]。vc=0.08×(i1/3/r)1.67式中,v为爆破倒塌触地振动速度, cm/s;r为坍塌重心触地点距建筑物的距离,m;i为坍塌物触地冲量:i=m(2gh)1/2,m为坍塌物质量, kg;g为重力加速度;h为爆破坍塌物重心落差,m。计算得化验室处的地表触地振动速度为1. 95 cm/s,在国家安全规程内。
6 防护措施
为了防止爆破飞石飞出,采用就地取材的当地菜棚专用草垫在炮眼外面覆盖上了3层,用铁丝绑紧,为增加覆盖物重量,草垫充分洒水,其防护效果十分理想。为减小烟囱倒塌的触地振动,在预计倒塌范围内设厚层细砂土。
7 爆破效果及体会
起爆后,烟囱下落了一下,后慢慢地向东南方向倾倒;当烟囱倾倒到30°时又传来了一声爆炸声,这是烟囱后面几十根钢筋被拉断的声音,整个倒塌过程历时约8 s,倒塌长度约80m,底部25m烟囱保持完好,中间20 m变成了扁平形,顶部30多m的砼全部脱笼,平铺在中心线两边5~6m范围内。烟囱倾倒方向准确,没有爆破飞石飞出,周围建筑物和楼房门窗玻璃安全无恙,爆破十分成功。本次爆破拆除工作有如下体会:
1)在预计倒塌范围内采用细砂土作缓冲材料能够很好地减少烟囱倒塌的触地振动。
2)对炮眼、装药、定向窗和烟道对称口必须严格对称,才能保证准确定向倒塌。
3)钢筋混凝土烟囱因筒身配筋密,且钢筋直径较大,混凝土标号较高,而厚度又不是很大,采用公式q=kabδ计算装药量时,k的取值应加大,建议取1. 8 kg/m3。
4)在复杂环境下爆破烟囱,定向窗不仅能够保证定向准确,而且能减少炮眼数目,降低总起爆药量。
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