3座180m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除.pdf

第2 9 卷第4 期 2 0 1 2 年1 2 月 爆破 B L A S 硎G V 0 1 ．2 9N o ．4 D e c ．2 0 1 2 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 1 2 ．0 4 ．0 1 8 3 座1 8 0m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除 王希之，吴建源，柴金泉，闫军 解放军理工大学工程兵工程学院，南京2 1 0 0 0 7 摘要在倒塌空闻有限的条件下，3 座1 8 0m 高钢筋混凝王烟囱采用距离地面2 5m 的高位爆破切口、复 式梯形切口形式定向倒塌控制爆破拆除。通过设置切口初始闭合角为3 0 。、切口高度为3 ．5m 和切口下沿 水平切口圆心角为2 2 0 。，3 座烟囱皆定向准确、倒塌距离小、爆破危害控制效果较好。 关键词爆破拆除；高位爆破切口；爆破参数；烟囱 中图分类号T U 7 4 6 ．5 ；T D 2 3 5 ．3 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 l 一4 8 7 x 2 0 1 2 0 4 一0 0 7 6 一0 4 B l 弱t i n gD 哪o l i t i 弧o f1 。h r ∞1 踟mI I i 曲R e i I 曲r c e dC 彻．c r e t e ‰e y s W 疆ⅣG 皿粕i ，聊- ，玩n 一弘o n ，C 月A ， n g ∞n ，y A Ⅳ几n E n 舀n e e r i n gI n s t i t n t eo fE n 画n e e 矗n gC 优p s ，P L AU n i v e 础yo fS c i e n c e t e c h n 0 1 0 9 y ，N a n j i n g2 1 0 0 0 7 ，C h i n a A b s t r a c t w h e nt h e8 u n ．0 u n d i n ge n v i m n m e m0 ft h r e e1 8 0mh i g hr e i n f o r c e dc o n c r e t ec h i m n e y sc a n ’ts a t i s 每t l l e c o n d i t i 咖o fc o n a p s e ，b l 鸥t i T l gc u t sl o c a t e d2 5m h i g hp o s i t i o na w a yf r o mt h eg r o u n dw e r ea d o p t e di nt h ed i r e c t i o n a l c o l l 印s ec o n t r o u e db l a s t i n gd e s i g n ．T h ef o mo ft h eb l a s t i n gc mw a sc o m p o u n dt L a p e z o i d ．B ys e t t i n gt h e ‰t i n gc u t i n i t i a lc l o s e da n d e 砒3 0 。，t h ec u th i g ha t3 ．5ma n dt h ec e n t r a lh o r i z o n t a la n d eo ft h el o w e re d g eo ft h ec u ta t 2 2 0 。，a c c u r a I ed i r e c t i o n ，r e d u c e de 0 1 1 印s ed i s t a I l c e ，b e t t e rc o n t 谳l e db l a s t i n gh a z a r d so f 啦et } l 】．e ec h i n l n e y sw e r ea l l a c h i e v e d ． K e yw o r d s b l a s t i n gd e m o l i t i o n ；h i 出p o s i t i o nb l n 8 t i n gc u t ；b l 鹪t i n gp 盯a m e t e 。；c h i ⅡⅡl e y 1 工程概况 国电小龙潭有限公司积极响应国家“上大压 小，节能减排”政策的要求，决定对落后的1 ’～6 。机 组实施拆除，其中包括3 座1 8 0m 高钢筋混凝土烟 囱和l 。一6 ‘机组厂房。 3 座1 8 0m 高烟囱位于云南省开远市国电小龙 潭发电厂的厂区内，其环境如图1 所示，3 ’烟囱东南 侧8 0 Ⅲ处有检修公司建筑；3 座烟囱的正南侧5 2m 为待拆机组厂房，主厂房南面4 一1 0m 为数台运行的 主变压器与升压线路，2 2m 远处为控制室和升压站；1 。 收稿日期2 0 1 2 1 0 一0 7 作者简介王希之 1 9 6 1 一 ，男，教授、硕士，从事结构物爆破拆除研 究， E m m 6 4 “1 3 1 9 4 q q 。∞m 。 通讯作者吴建源 1 9 8 7 一 ，男，硕士研究生，从事结构物爆破拆除 研究， E m a i l w q i a n y u a n 2 3 1 6 3 ．c o m 。 烟囱的西测8 5m 为引风机室；烟囱北侧为山体植被。 3 座烟囱的结构相同，高1 8 0m ，底部外半径1 0 ．om ，顶 部半径3 ．坼m ；标高O 一4 0m 钢筋混凝土层壁厚 O ．4 6m ，随着烟囱的高度增高钢筋混凝土层厚度逐渐 变小，标高1 3 0 1 8 0m 钢筋混凝土层厚度为0 ．2 0m ；标 高5m 以上有水泥膨胀珍珠岩隔热层和耐火砖砌成的 内衬，隔热层厚度为0 ．0 5 ～0 。0 8m ，5 ～1 5m 内衬厚度 为0 ．2 4m ，1 5m 以上内衬厚度为0 ．1 2m 。钢筋混凝土 的总方量为1 8 9 6 ．1m 3 ，自重约4 7 4 0t 。 2 爆破方案设计 2 ．1 总体爆破方案 根据该电厂主厂房和烟囱特定位置、结构特点， 特别是烟囱的倒塌空间受限，确定对3 座1 8 0m 烟 囱采用高位切口定向倾倒控制爆破技术予以拆除。 万方数据 第2 9 卷第4 期王希之，吴建源，柴金泉，等3 座1 8 0m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除 考虑主厂房南侧为升压站及办公楼，西侧为7 。发电 机组为重点保护目标，总体爆破方案如下 爆破分2 个阶段进行，第1 阶段同时爆破14 烟 囱和5 。、6 4 机组主厂房，1 。烟囱向东偏南方向倒塌， 5 ’、6 。机组主厂房向北倒塌 见图1 实线箭头 ；第2 阶段同时爆破2 。、3 。烟囱及1 ”～4 4 机组主厂房，2 。、 3 。烟囱向东偏南方向倒塌，1 ”～4 。机组主厂房向北 倒塌 见图1 虚线箭头 。 图1 烟囱周围环境示意图 单位m F i g ． 1 S c h e m eo fc h i m n e y ss u I T o u n d i n g s u n i t m 2 ．2 预处理 为确保烟囱倒塌方向的准确性，必须确保爆破 切口的对称性以及相邻结构的均匀性。须对烟道口 用同标号的钢筋混凝土材料进行封堵，待满足强度 要求后进行烟囱爆破的施工。 切口爆前预处理采用预先开设五窗法【l 2 ] ，即 在切口位置开设1 个定向窗、2 个定位窗、2 个辅助 窗，五个窗参数及位置见图2 。定位窗、辅助窗和定 向窗的开设采用水钻沿轮廓线切割，然后采用爆破 倾倒中心线 法爆破破碎，见图3 。切口需要爆破部分的内衬，爆 破前采用人工拆除。 2 ．3 爆破切口位置、形式及尺寸 3 座烟囱除了倒塌方向不同以外，结构及爆破 参数基本相同。由于烟道口处于8 ．8 3 ～1 4 ．8 9m 之 间，而且倒塌空间受限，为了减少倒塌长度和确保烟 囱倒塌方向准确，爆破切口设置在烟道口上方，切口 下沿距离地面2 5 ．0m ，烟囱均采用复式正梯形爆破 切口口’4o ，如图2 所示。 l 净 图2 爆破切口的形式及尺寸 单位m F i g ．2 F b 珊a n ds i z eo fb l 踮t i n gc u t u I l i t m 切口长度的大小决定爆破切口形成后烟囱能否 实现失稳倒塌和方向的准确性，切口过大可能导致 余留部分支撑力不够，烟囱出现过早压垮，反之会出 现倾而不倒的情况”’6J 。根据该烟囱的结构和实际 受力情况，爆破切口参数确定如下 1 切口下沿水平切口圆心角d 2 2 0 。，即切 预留支撑壁 V 辅助窗 爆破块 口下沿弧长￡。 2 9 ．9m 。 2 切口初始闭合角』B 3 0o 。 3 切口复合闭合角亭 4 5 。。 4 根据以往工程经验o7 ’8 | ，1 8 0m 高烟囱的合 适切口高度为切口处直径l ／6 ～1 ／4 ，这次爆破切口 处的直径为1 5 ．6m ，切口高度取3 ．5m 。 罐 万方数据 爆破2 0 1 2 年1 2 月 2 减震措施在烟囱设计的倒塌范围内，沿倒 塌轴线每4 0m 筑一道堤坝，堤坝的方向与轴线垂 直，共铺设4 道。堤坝成梯形，底部宽度为5 6m ， 顶部宽度为2 ．om ，高约2 ．5m 。 3 防飞溅物在堤坝表面用彩条布加安全网 覆盖并固定。 。号3 。要絮效苎曼． 4 爆破效果 F i g ．3 E m 烈O fp 陀t r e a t m e n t一⋯⋯“ 2 ．4 爆破参数 由于烟囱为薄壁圆筒结构，因此炮孔采用梅花 形布孔【9 1 0 ] ，参数设计如下 1 最小抵抗线形取切口处烟囱壁厚的一半， 即形 妣 艿为壁厚 。 2 炮孔间距口口 1 ．5 ～1 ．8 眠 3 炮孔排距6 6 0 ．8 5 一O ．9 口。 4 炮孑L 孔深￡￡ 0 ．6 7 一O ．7 6 。 5 单孔药量按下式计算Q 。 g 粕。式中， q 为单位体积耗药量，取值为口 2 ．2g ／m 3 。 本次爆破6 O ．4 6m ，根据上述公式结合工程 实际情况，各参数的取值分别为形 o ．2 3m ，口 0 ．4m ，6 0 ．3 5m ，己 0 ．3 2m ，Q I O ．1 4 2k g 。 2 ．5 起爆网路设计 本次爆破是在电厂特殊的环境中，因此，全部采 用塑料导爆管网路起爆。为了防止哑炮出现，确保 切口爆破部位彻底炸开，中间4 排水平孔采用双雷 管起爆，其余孔采用单雷管起爆。网路连接时采用 导爆管簇联法，每2 0 3 0 发构成一簇，用2 发接力 雷管引爆，然后采用四通将接力雷管串连成网路，每 爆破块各拉2 根激发线，最后用2 发雷管激发整个 网路。单个烟囱采用同段雷管起爆，由于2 。和3 。同 时拆除，因此起爆时采用毫秒延期。 3 安全防护措施 1 飞石防护由于烟囱周围环境复杂，因此采 用主动防护措施。爆破部位的防护材料采用双层竹 笆，中间夹草垫，材料临空面还加l 层绿网，并用铁 丝固定 见图4 。 图4 爆破部位的防护 F i g ．4 7 1 1 l ep m t e c t i ∞o fb l 鹊“n gc u t 起爆约2s 后烟囱向倒塌方向倾倒2 。～3o ，预 留支撑部位发生脆性断裂，烟囱开始下坐；下坐约 5s 后烟囱切口端触地，并整体向设计方向倾倒，整 个爆破倾倒过程持续约1 3s 。图5 为烟囱的实际爆 破效果图，从图中可以看出，烟囱倒塌后，倒塌方向 准确，压在设计的减震堤上，飞溅物、塌落震动均控 制在允许范围内，周围建筑设施完好无损。3 座烟 囱的倒塌距离分别为1 3 0m 、1 3 4m 和1 3 8m ，为烟 囱切口以上高度的O ．8 6 0 ．9 l 倍；横向 即垂直于 倒塌中心线方向 最大塌散宽度约为2 6m ，堆积体 最高为1 ．Om ；切口下部烟囱被压垮约6m ，烟囱剩 余部分最高约为1 9m 。 5 结论 图5 烟囱倒塌效果图 F i g ．5 F i n a ls t a t e 通过对3 座结构相同的1 8 0m 高钢筋混凝土烟 囱成功进行定向爆破拆除的实践，得出以下结论 1 烟囱在倒塌空间受限的情况下，采用高位 切口有效控制烟囱的倒塌距离，在爆破技术上是可 行的。 2 预处理采用水钻开设定向窗、定位窗、辅助 万方数据 第2 9 卷第4 期王希之，吴建源，柴金泉，等3 座1 8 0m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除 7 9 上接第5 页 [ 5 ]中国生，敖丽萍，赵奎．基于小波包能量谱爆炸参量 对爆破振动信号能量分布的影响[ J ] ．爆炸与冲击， 2 0 0 9 ，2 9 3 3 0 0 - 3 0 5 ． [ 5 ] z H O N GG u o - s h e n g ，A 0u - p i n g ，z H A 0K u i ．I n n u e n c eo f e x p l o 吕i o np 8 r 锄e t e r so ne n e r g yd i s t r i b u t i o n0 fb l 鹊t i n gv i - b r a t i o ns i g n a lb a s e do nw a v e l e tp a c k e te n 盱g y 叩屺c 协Ⅱn [ J ] ．E x p l o s i o n 肌dS h o c kw a v e s ，2 0 0 9 ，2 9 3 3 0 0 ．3 0 5 ． i nC h i n e s e [ 6 ]凌同华，李夕兵．多段微差爆破振动信号频带能量分 布特征的小波包分析[ J ] ．岩石力学与工程学报， 2 0 0 5 ，2 4 7 1 1 1 7 1 1 2 2 ． [ 6 ]u N GT 0 n g - h u a ，ux i - b i n g ．A n a l y s i so fe n e I g yd i s t r i b u - t i o n s0 fm i l l i s e c o n db l 踮tv i b r a t i o ns i g I l a l su s i n gt l l ew a v e - l e tp a c k e tm e t h o d [ J ] ．c h i n e s eJ o u m a lo fR o c kM e c h 粕i c s 蚰dE n 西n e e r i n g ，2 0 0 5 ，2 4 7 1 1 1 7 1 1 2 2 ． i nC h i n e s e [ 7 ]凌同华，李夕兵．单段爆破振动信号频带能量分布特征 的小波包分析[ J ] ．振动与冲击，2 0 0 7 ，2 6 5 4 1 - 4 3 ． [ 7 ] u N GT 0 n g - h u a ，UX i - b i n g ．F e a t u r e so fe n e r g yd i s t r i b u - t i o n o fs i n d ed e c kb l a s tv i b 眦i o ns i g r m sw i t hw a v e l e t p a c k e t 锄a l y s i s [ J ] ．J o u m a lo fV i b r a t i o n 锄ds h o c k ， 2 0 0 7 ，2 6 5 4 1 - 4 3 ． i nC h i n e s e [ 8 ] J u NI y a 眦，H I s l 的s H IK u w 锄u r a ．A p p l i c a t i o n0 fw a v e - l e t st o 髓a l y s i s 瓤ds i m u l a t i o no fe 钺岬a k em o t i o 璐[ J ] ． E a n h q I l a k eE n 舀n e 甜n g 锄dS t n l c t u r a lD y n 锄i c s ，1 9 9 9 ， 3 2 8 2 5 5 - 2 7 2 ． [ 9 ] G A R YGY e n ，u NK u o - c h u n g ．w a v e l e tp a c k e tf e a t u me x t m c t i o nf o rv i b m t i o nm o I l i t o r i n g [ J ] ．I E E ET r 蛐s a c t i o 璐o n I n d u s t r i a lE l e c 咖n i c s ，2 0 0 0 ，4 7 3 6 5 0 - 6 6 7 ． [ 1 0 ] D A u B E C H I E sI ．孙ew a v e l e tt 瑚s f o 珊，t i m e k q I l e n c y 1 0 c a l i z a t i o na n ds i n 西e 蚰a l y s i s [ J ] ．I E E ET r 蛐s a c t i o n s o nI n f o I m a t i o nn e o r y ，1 9 9 0 ，3 6 5 9 6 1 1 0 0 5 ． [ 1 1 ] JH e n r y c h ，著．爆炸动力学及其应用[ M ] ．熊建国， 等，译．北京科学出版社，1 9 8 7 ． 万方数据