摘 要 介绍了复杂环境下40 m高烟囱单向折叠爆破拆除时,选择的爆破切口型式和爆破参数以及采取的主要技术措施等。
关键词 烟囱 单向折叠 爆破拆除 爆破切口
该烟囱为砖混结构,高40 m,底部外径4.2 m,壁厚0.49 m,内衬厚0.24 m,内衬与外壁之间间隙0.05 m。自基础水平14 m以上,壁厚0.37 m,内衬厚0.12 m。设计烟囱时考虑抗震要求,烟囱分别在标高14 m和标高27 m两处增设有钢筋混凝土圈梁,并在标高14 m以上筒身砖砌体内沿周边布置了竖向钢筋, 10@500。烟囱底部西侧有一高1.8 m、宽1.2 m的烟道,东侧有一高0.8 m、宽0.5 m的出灰口。该烟囱周围环境如图1。烟囱位于该校北区4#锅炉房院内,
东距北区变电所4.0 m,且有一趟为科学馆供电的高压线路,距烟囱仅1.5 m;西距锅炉房2.0 m;北距工具平房11 m;南距新建车库24 m。四周环境复杂。
1 烟囱倾倒方向和爆破切口位置的确定
根据烟囱周围环境情况,烟囱设计倾倒方向确定为正南方向。根据倒塌距离尺寸,将上节爆破切口位置定在基底22.0 m处,因烟道口位置不利于烟囱按设计方向定向,故将下节爆破切口位置定在距基底3.0 m处。如图2所示。采用延期爆破法,使烟囱单向折叠定向倾覆于距离较大的南侧空地之内。
2 爆破切口和爆破参数设计
2.1 高22.0m处爆破切口和爆破参数设计该处烟囱外径3.2 m。爆破切口形状选择为倒梯形。切口高1.2 m,顶长6.5 m,底长3.25 m,故截面上荷载σ1=p1/a1=5.71 kg.cm2<30 kg/cm2(砖抗压强度)。保证安全。烟囱外壁爆破切口部位为一曲板,爆破参数为:孔深0.25 m,孔距0.4 m,排距0.4 m,爆破切口布置4排孔,按梅花形排列。单孔装药量50 g,共52个孔,单位炸药消耗量0.84 kg/m3。
2.2 高3.0m处爆破切口设计
该处烟囱外径4.09 m爆破切口形状为类梯形。切口高1.35 m,顶长7.2 m,底长9.0 m。切口两端开设三角形定向窗,中间开设矩形定向窗,矩形定向窗宽0.45 m,高1.35 m。支承体强度校核:经计算切口至22. 0 m处荷载重为p2=142.92 t,支承体断面积a2=1.32 m2,故截面上荷载σ2=p2/a2=10.82 kg/cm2<30 kg/cm2(砖抗压强度)。满足安全要求。下切口烟囱外壁爆破区为两块曲板,每板长3.15 m、高1.35m。爆破参数为:孔深0.35 m,孔距0.45 m,排距0.45 m,爆破切口布置4排孔,按梅花形排列。单孔装药量80 g,共90个孔,单位炸药消耗量0.80 kg/m3。
3 安全措施
因爆破部位较高,为防止爆破时个别碎块飞物造成危害,用草袋施工彩条对炮孔部位进行遮挂覆盖防护。警戒范围60 m。
4 主要技术措施
4.1 优化爆破切口设计
4.1.1 爆破切口形式的选择
爆破切口的形式和尺寸,直接影响烟囱的倒塌效果和爆破的成败。折叠爆破时,要避免上、下节烟囱在倾倒过程中相互影响,特别是防止下节烟囱在倾倒过程中施加推力,增加上节烟囱的前冲距离,故此按照上节烟囱不能发生后座,下节烟囱不能发生前冲的原则。上部切口采用定向准确,不易后座的倒梯形切口,为了克服该切口形式易发生前冲的缺点,炸掉的切口长度略大于该处周长的1/2,应力集中角不应太大,取为30°。下部采用定向准确,不发生前冲,且允许后座的类梯形切口。
4.1.2 上部切口闭合时,上节烟囱重心偏移距离计算为保证切口形成后烟囱筒体有足够的倾覆力矩,应使烟囱倒至其切口闭合时,烟囱重心的偏移距离大于切口标高处的外半径,也就是使其重心位置偏移到烟囱筒体的占地范围以外。设切口高度为h,经计算上节烟囱重心距切口底边高度为zc=7.425 m,爆破切口所对圆心角为214.9°,则有s2=r+0.44r=2.32 m。切口闭合角为α=arctgh/s2=tg-11.2/2.32=27.35°。因此,切口闭合时,烟囱重心偏移距离s1=zctgα=3.84 m>1.6 m。说明烟囱倾倒闭合时,其重心已偏移出烟囱半径以外2.24 m,可确保烟囱准确定向倾倒。
4.2 精确测定切口范围
利用经纬仪在烟囱外壁上准确地测定出上、下切口的倾倒中心线,沿倾倒中心线向两侧对称布置切口范围。同时对整个烟囱的倾斜度进行测量,以便采取相应措施。
4.3 定向窗的开凿及内衬的处理
(1)定向窗用龟裂爆
破法形成,并用手工方法修整至设计断面,以保证定向窗的位置和设计精度,确保定向倾倒准确无误。(2)对于上部切口0.12 m的耐火砖内衬,定向窗部位采用人工处理,剩余部分采用糊炮法,同烟囱外壁同时起爆;对于下部切口厚0.24 m的耐火砖材料,定向窗部位同样采用人工处理,剩余部分采用钻孔爆破法,并同烟囱外壁爆破部分同时爆破。内衬的孔间距0.2 m、排距0.25 m,共钻2排孔。(3)由于下部切口需要开凿两侧定向窗和中间定向窗,炮孔数目相对较多,为了避免开凿下切口定向窗时,爆破震动对烟囱上部切口的完整性产生影响,定向窗爆破开凿的顺序为先下后上。
4.4 上下切口的起爆顺序与间隔时间的确定起爆顺序按自上而下实施,间隔时间约2 s,即待上节烟囱倒塌至15°~20°倾角时,下节烟囱起爆。这样就可以使每节烟囱塌落时互不影响地沿各自倾倒中心方向运动形成折叠。
5 爆破效果
上部切口起爆后约1 s,在动弯矩作用下,烟囱上节开始缓慢倾斜,当倾斜至45°角左右时,烟囱在27 m圈梁处折断,分为两节,烟囱头部超下坠落。当上节倾斜约15°~20°时,下部切口爆炸,下节烟囱基本保持定轴转动。落地后,下节烟囱迭压在上节烟囱上,烟囱完全按照设计折叠倾倒在设计方向线上。头部落在距烟囱中心23 m处,因头部落地处土质较软,头部砸入地表以下0.5 m深。除圈梁外,烟囱解体成碎块,人工清理方便,周围建筑物没有任何损害,达到了满意的效果,受到前来开现场会的全国“99环保质量万里行”成员及有关单位的好评,中央、省、市电视台做了报道。
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