60m高密度单层布筋钢筋砼烟囱的爆破拆除.pdf

第2 8 卷第4 期 2 0 1 1 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8 N o ．4 D e c ．2 0 1 1 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 11 ．0 4 ．0 1 7 6 0m 高密度单层布筋钢筋砼烟囱的爆破拆除 张洁升，程才林 浙江京安爆破工程有限公司，杭州3 1 0 0 11 摘要杭钢6 0m 钢砼烟囱的爆破拆除，因其为单层布筋，竖筋粗，且布筋密度高，而成为本次爆破的难 点。为确保爆破的成功，选择了合适部位进行试爆。根据试爆情况分析，确定合理炸药单耗及单孔药量。同 时，在确保烟囱结构稳定的情况下，增加了对钢筋网的预处理、预切割内容。爆破结果表明，该措施是可行， 且妊要的。 关键词钢砼烟囱；爆破缺口；预处理；定向窗 中图分类号T 【嘶．5文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 IJ 0 4 一0 0 6 3 0 3 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no f6 0mH i g hD e n s i t yS i n g l e L a y e rR e i n f o r c e dC o n c r e t eC h i m n e y Z H A N GJ 沈一s h e n g ．C H E NC a i l i n Z h e j i a n gJ i n g a nB l a s t i n gE n g i n e e r i n gC oL t d ，H a n g z h o u3 1 0 0 1 1 ，C h i n a A b s t r a c t 1 1 1 ee x p l o s i v ed e m o l i t i o no f6 0m h i 【g I Ir e i n f o r c e dc o n c r e t ec h i m n e yi nH a n g z h o ui r o na n ds t e e lg r o u p c o m p a n yw a sv e r yd i f f i c u l tb e c a u s eo fi t ss i n g l es t e e ll a y e rw i t hc o a l g ev e r t i c a la n dh i s hd e n s i t ys t e e l s ．I ti sv e r yn e c e s s a r yt ot e s ti nr e a s o n a b l ep o i n tf o rt h es u c c e s so fb l a s t i n g ．n er e a s o n a b l es p e c i f i cc h a r s ea n dt h ec h a r s ea m o u n t e a c hh o l ec a l lb ed e t e m i n e db ya n a l y s i s i n gt e s tb l a s t i n g ．M e a n t i m e ，t h ep r e t r e a t m e n ta n dp r e c u tt os t e e ln e t w o r k a r ea d d e du n d e re n s u r i n gt h es t a b i l i t yo ft h ec h i m n e ys t r u c t u r e ．T h er e s u l ts h o wt h a ta b o v em e a s u 瑚a r ef e a s i b l ea n d n e c e s s a r y K e yw o r d s r e i n f o r c e dc o n c r e t ec h i m n e y ；b l a s tc u t ；p r e t r e a t m e n t ；d i r e c t i o n a lw i n d o w 1 工程概况 杭州钢铁集团公司因发展建设需要，要求对旧 烧结车间区域进行拆除改造。拆除区域内有一 6 0m 高钢筋混凝土烟囱，因其结构坚固、高度较高， 且考虑环境因素，确保周边厂房安全，决定采用爆破 方法予以拆除。 2 周边环境及烟囱结构简介 待爆烟囱位于杭州钢铁集团公司旧烧结厂区 收稿日期2 0 1 0 1 2 0 2 作者简介张洁升 1 9 8 3 一 ，男，助理工程师．学士学位。拆除爆破， E - m 且i l z j s 5 5 6 3 1 6 3 ．t o m 。 内。待爆烟囱东面2 0m 为与烟囱同时爆破拆除的 旧烧结厂主厂房；东南面为空地，1 0 0m 处为球结车 间；西南面6 0m 范围为厂内待拆建筑；西面6 0m 处 为配料槽；北面3 0m 处为厂内铁路，约8 0m 处为新 烧结车间；爆区附近多为待拆除建筑，附近的各种管 线已在爆前拆除。环境示意图见图1 。 经有关图纸资料及现场踏勘了解，6 0m 高钢筋 混凝土烟囱其截面参数见表1 。 3m 处钢筋布置 竖筋为咖2 5 1 0 0 ；环向箍筋为币1 6 1 6 0 ，间隔为 双道箍筋，主筋与箍筋之间用点焊。姻囱浇注使用 2 0 0 。混凝土。 万方数据 爆破 2 0 1 1 年1 2 月 图1 待爆体周边环境示意图 F i g ．1 T h es u r o u n d i n gc i r c u m s t a n c eo f c h i m n e yt ob eb l a s t e d 裹．1 烟囱截面参数 T a b l e1T h ep a r a m e t e r so fc h i m n e yS e c t i o I l 3 爆破方案选择和参数设计 考虑烟囱爆破及倒塌时可能产生的危害，结合 周边环境因素，最有利的倒塌方向为东南方向，同时 位于烟囱东面的主厂房将一起爆破，为避免烟囱倒 塌在厂房的爆堆上产生不良影响，确定烟囱倒塌方 向为东偏南约3 0o 。爆破缺口选择为正梯形，为避 免烟道对烟囱定向倒塌产生不对称影响，选择爆破 缺口部位在烟道顶部 3 ．0m 处⋯。 3 ．1 爆破缺口形状及布孔设计 1 3 m 处咖外 5 9 0m ，咖内 5 ．1 0m ， 艿 0 ．4 0m 2 缺口圆心角2 2 3o 周长的0 ．6 2 倍 ； 3 缺口底边长0 ．6 2 1 T 咖外 1 1 ．4 9m ； 4 缺口高度 3 ．5 艿 1 ．4m ，取h 1 ．5 0m ； 5 缺口底角a 3 8o ； 6 孑L 径母 4 0m m ； 7 孔距a 3 5c m ，排距b 3 0c m ，梅花形布 孔； 8 孔深Z 0 ．6 7 8 O ．6 7 4 0 2 7c m ； 9 定向窗开设长度为lm ；中间窗开设长度为 1 ．2m 爆破缺口中心线、定向窗位置定位必须 精确 。见图2 。 3 ．2 试爆结果分析及装药量确定 本次爆破采用乳化炸药【2 】，药卷直径为咖3 2i i l l n 。 一般钢筋砼烟囱爆破炸药单耗K 取l5 0 0 20 0 0g ／m J 。选择中间窗的上半部分进行试爆，炸药 单耗确定为l6 0 0g ／m 3 。 图2 爆破缺口及布孔示意图 单位m F i g ．2 T h ed e s i g no fb l a s t i n gc u t sa n dh o l e s u n i t m 爆后检查时发现，壁厚中心线内侧2 0c m 的砼 体已完全破碎并脱离，但外侧约2 0c I n 厚的砼体，因 单层钢筋网的阻挡，仅破碎而未脱离，竖筋及箍筋几 乎没有位移、弯曲及变形，连钢筋正交处的焊点也未 破裂。显然，按此方案爆破将会出现烟囱炸而不倒 的严重局面。经分析，主要原因是布筋太密，且为单 层布筋，药包位于布筋里侧砼体 护层厚度约 5c m ，内外两侧夹制作用相差太大，以致出现外半 侧砼体无法抛出、钢筋网不变形的情况。所以，应适 当增加炸药单耗，关键必须对钢筋网进行预处理、预 切割。 经过对烟囱结构稳定性进行估算以后，决定做 如下处理 1 将爆破缺口内底边上的竖筋全部剥出并割 断 沿水平方向割1 道 ； 2 将爆破缺口内的箍筋剥出并割断 沿垂直 方向割4 道 ； 3 适当增大单孔药量及炸药单耗。 采用上述非常规措施之后，确保了烟囱的爆破 后成功倒塌。 3 ．3 堵塞 单孔药量调整后，炮孔的堵塞长度比原来要少 了一些，堵塞质量变的更加重要，如果堵塞不好将产 生冲炮及飞石现象，影响爆破效果。本次爆破采用 黄泥作为堵塞材料，用木棍分层捣实，堵塞长度按不 同装药量在1 2 1 7c m 。 考虑当天装药堵塞后第2 天再爆破，在一般情 万方数据 第2 8 卷第4 期 张洁升，程才林6 0r f l 高密度单层布筋钢筋砼烟囱的爆破拆除 6 5 况下，炮泥都会发生干裂和收缩，将严重影响炮孔的 堵塞质量。故采用分次堵塞的方式，在装药后只堵 塞半截，在爆破前再堵半截。 3 ．4 网路设计 本次爆破采用分段起爆的方式，沿中间定向窗 两侧布置M S - 2 、M S - 5 段 如图3 。底下3 排采用双 雷管，四通连接、复合回路，确保准爆。见图3 。 捌粥一s胁2 缭黼胁5 殿 恻出纠叫 I 1 1 ．8 4 一I 窗 图3 雷管布置图 单位m F i g ．3 T h ea r r a n g e m e n to fd e t o n a t o r s u n i t m 3 ．5 内衬处理 爆破缺口范围内的内衬均予拆除，只保留若于 个支撑柱，与筒壁同时爆破，内外壁夹缝中的灰粉应 清除干净。 4 爆破安全评估 4 ．1 爆破振动速度估算 爆破振动按常用经验公式评估[ 3 4 1 V K f 亚1 L 6 7 、R ／ 取K 5 0 ，a 1 ．6 7 ；最大一段齐爆药量为5k g ； R 6 0m ；估算得V 0 ．1 3c m ／s 。可见爆破振动很小。 4 ．2 塌落振动速度计算 塌落振动按下式评估M ] y o ．0 8 钳6 7 式中，为建筑物的触地冲量， M V M ／2 9 h ， N s ；R 为触地几何中心至被保护建筑物的距离， m ；肘为烟囱的质量，k g ；H 为烟囱的重心高度，m 。 本工程中取R 6 0m ，烟囱重心高度为h 2 6 ．5m 烟囱缺口部位在烟道顶部 3 ．0m 处，此高度从缺口 部位算起 ，烟囱总质量约为6 0 0 1 0 3k g ，计算得 V 0 ．8 1c m ／s 理论计算说明诱发的塌落振动在爆破安全规 程规定的安全范围内，同时缓冲防护措施吸收烟 囱触地时的能量，将进一步减少触地振动，故6 0m 外的厂房是安全的。 5 爆破的防护措施 5 ．1 飞石的防护措施 距烟囱lm 处沿爆破缺口搭设全封闭脱离式防 护棚，防护棚长度和高度均超过缺口外沿lm 。防 护棚采用双层竹笆搭建，管架应牢固并与烟囱未爆 部分可靠连接，防止防护棚被爆破气浪掀起而失去 防护作用。对个别重点需保护的，再搭设竹笆防护 架进行飞石防护。 5 ．2 塌落振动和二次飞溅物的防护措施 为减少塌落振动，沿烟囱倾倒方向，距烟囱 4 0m 、5 0m 处堆设缓冲堤。为防止烟囱倒地后前 冲，在烟囱头部触地前方5m 处堆积止冲堤，在距烟 囱约6 0m 处堆设。堆设参数见表2 ，示意图见图4 。 表2 烟囱防振缓冲堤堆设参数 T a b l e2P a r a m e t e r so fc h i m n e y ’ss h o c k p r o o fa n d b u f f e re m b a n k m e n t 厂、 4 。Ⅵ。。＼烟囱倾倒方向 l1 0 k 二 2|『 f 7 一 翩 图4 烟囱防振缓冲堤堆设示意图 单位m F i g ．4 B u l i d i n go fc h i m n e y ’ss h o c k p r o o f a n db u f f e re m b a n k m e n t u n i t m 缓冲堤堆设要求沿烟囱倾倒方向中心线对称堆 设，底部用渣土，上部用2 层沙袋或泥土铺平，再覆 盖彩条布。 6 爆破效果分析， 爆破后，烟囱整个倒塌时间约1 28 ，倒塌时间相 对较长。烟囱倾倒方向正确，前倾约5 5I n ，无后坐。 烟囱倾倒触地后，约有1 ／2 上部 被撞碎、摔扁，烟 囱顶部陷入地下最深处有1m 左右，在距离烟囱触 地部位约6 01 1 1 处稍有震感。经过预处理的烟囱，爆 破后缺口内的钢筋全部炸开向上翘起。爆破飞石得 到了很好的控制，未对周边厂房造成危害。 7 几点体会 1 针对爆破缺口的定位及定向窗开设，应精 确测量、精心施工。在确保测量准确的前提下，施工 质量显得尤为关键，要严把质量关。 下转第7 2 页 万方数据 爆破2 0 1 1 年1 2 月 7 用以下公式计算飞石距离L 7 0 q m5 3 。式中￡为无 覆盖条件下拆除爆破飞石飞散距离，m ；g 为拆除爆 破的单位炸药消耗量，取q 0 ．9k g ／m 3 。根据上式 计算得无覆盖条件下爆破飞石飞散距离为6 5m 。 工程中待拆除楼房四周环境较好，仅西侧为正 在运行的机组，应在待爆锅炉房、脱水楼西侧的立柱 上包裹草袋、竹笆并用铁丝扎紧，并拉上1 层6r l l 高 的塑料幕布防止飞石飞向需要保护的厂房。 6 爆破效果 2 0 1 0 年3 月1 3 日1 0 3 0 分准时起爆，随着一声 闷响，汽机房、3 ’、4 。锅炉房、塔均顺利倒塌，爆破塌 落过程完全与设计相符。爆破振动及塌落振动较 小，未对周围建筑物和人员造成损害。 1 起爆约2s 后3 。、4 。锅炉房与塔开始下坐， 由于其为框架结构且十分稳固，倒塌后并未解体，但 完全可以由机械处理。 2 汽机房顶棚完全塌落，立柱均向北倒塌，爆 堆高度约为4I n 。 3 塔台由于预处理的方式正确，也顺利倒塌， 但因其结构也非常牢固，倒塌后为解体，只是断裂成 3 个部分，也可用机械处理。 此次爆破效果总体良好，达到了预期目的。 参考文献【R e f e r e n c e s [ 1 ] 史家埔，程贵海，郑长青．建筑物爆破拆除理论与实践 [ M ] ．北京中国建筑工业出版社，2 0 0 9 ． [ 1 ] S H IJ i a - y u ，C H E N GG u i h a i ，Z H E N GC h a n g - q i n g ．D m o l i l i o nb l a s t i n go fb u i l d i n gi nt h e o r ya n dp r a c t i c e [ M ] ．B e i - j i n g B u i l d i n gI n d u s t r yo fC h i n aP u b l i s h i n gH o u s e ，2 0 0 9 ． i nC h i n e s e 范学臣，刘学庆，程超，等．复杂环境下1 l 层楼房爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 4 6 0 ．6 1 ． F A NX u e - t h e n ，L I UX u e - q i n g ，C H E N GC h a o ，e ta 1 ．E x p l o v i v ed e m o l i t i o no f1 1s t o r e i e sb u i l d i n gi nc o m p l e xe n v i r o n m e n t [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 9 ，2 6 4 6 0 ．6 1 ． i nC h i n e s e 张云鹏．拆除爆破[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 2 4 4 ．6 4 ． Z H A N GY u n - p e n g ．D e m o l i t i o nb l a s t i n g [ M ] ．B e i j i n g M e t - a I l u 呼c a lI n d u s t r yP u b l i s h i n gH o u s e ，2 0 0 2 4 4 - 6 4 ． i n C h i n e s e 戴俊．爆破工程[ M ] ．北京机械工业出版社，2 0 0 5 2 7 5 - 2 7 9 ． D A IJ u n ．B l a s t i n ge n g i n e e r i n g [ M ] ．B e i j i n g M a c E n e r y I n d u s t r y P u b l i s h i n gH o u s e ，2 0 0 5 2 7 5 - 2 7 9 ． i nC h i n e s e 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 3 4 5 8 - 4 9 3 ． L I UD i a n - z h o n g ．E n g i n e e r i n gb l a s t i n gp r a c t i c a l i t ym a n u a l [ M ] ．B e i j i n g M e t a l l u r g i c a lI n d u s t r yP u b l i s h i n gH o u s e ， 2 0 0 3 4 5 8 - 4 9 3 ． i nC h i n e s e 邓祖明，姜防．踟m 砖一钢筋混凝土复合结构烟囱爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 6 7 ．6 9 ． D E N GZ u - m i n g ，J I A N GF a n g ．T h eb l a s t i n gd e m o l i t i o no fa 8 0 - m e t e rh J i g } lb r i c ka n dr e i n f o r c e dc o n c r e t ec o m b i n e ds l r u c - t u r ec h i m n e y [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 1 6 7 - 6 9 ． i nC h i n e s e G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 爆破安全规程[ s ] ．北京中国标准出 版社，2 0 0 4 ． G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 S a f e t yr e g u l a t i o n sf o rb l a s t i n g [ S ] ． i n C h i n e s e 李守巨．拆除爆破中的安全防护技术[ J ] ．工程爆破， 1 9 9 5 ，1 1 2 7 - 2 9 ． L IS h o u - j u ．S a f e t yp r o t e c t i o nt e c h n o l o g yo fd e m o l i t i o n b l a s t i n g [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，1 9 9 5 ，l 1 2 7 - 2 9 ． i n C h i n e s e 上接第6 5 页 ． 2 试爆后，如爆破效果不理想，可适当增加药量， 确保爆破效果。同时，在确保烟囱结构稳定的情况下， 在爆破前，应增加对钢筋网的预处理、预切割内容。 3 采用尽可能手段确保堵塞质量，做好安全 防护措施，防止冲炮现象及可能带来的危害。 4 本次爆破作业时对爆破缺口内的竖筋及箍筋 全部剥出并割断，是一种临时措施，主要考虑到该烟囱 壁厚、矮胖，在无强风时对烟囱的稳定性不会产生不良 影响。对于较高的薄壁结构的钢砼烟囱，应慎用。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 程才林，骆利锋，张洁升．杭钢烧结厂主厂房、混凝土 烟囱爆破拆除工程设计及施工组织方案[ z ] ．浙江京 安爆破工程有限公司，2 0 0 6 ． [ 2 ] 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 、社，1 9 9 9 ． [ 2 ] L I UD i a n - z h o n g ．Ap r a c t i c a lc o u r s e b o o kf o re n g i n e e r i n g b l a s t i n g [ M ] ．B e i j i n g M e t a l l u r g i c a lI n d u s t r yP r e s s ，1 9 9 9 ． i nC h i n e s e [ 3 ] 邓祖明，姜肪．8 0m 砖．钢筋混凝土复合结构烟囱爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 6 7 ．6 9 ． [ 3 ] D E N GZ u r u i n g 。J I A N GF a n g ．T h eb l a s t i n gd e m o l i t i o no fa 8 0 - m e t e rh J i g hb d c ka n dr e i n f o r c e dc o n c r e t ec o m b i n e d8 t l l l ℃． t u r ec h i m e y [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 1 6 7 - 6 9 ． i nC h i n e s e [ 4 ] 付武，王健，王金生，等．8 0m 高钢筋混凝土烟囱 定向爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 2 6 5 ．6 7 ． [ 4 ] F UW u ，W A N GJ i a n ，W A N GJ i n ．s h e n g ，e la 1 ．D i r e c t i o n a l e x p l o s i v ed e m o l i t i o no f8 0mr e i n f o r c e dc o n c r e t ec h i m n e y [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 2 6 5 - 6 7 ． i nC h i n e s e 1 J 1 J 1 J 1 ●J 1●_1J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 口 心 口 口 M H 随 b № № “ 口 哆 随 万方数据