90m高冷却塔爆破拆除安全防护设计.pdf

第2 8 卷第2 期 爆破 V 0 1 ．2 8N o ．2 2 0 1 1 年6 月 B L A S T I N G J u n ．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 2 ．0 2 0 9 0m 高冷却塔爆破拆除安全防护设计 瞿家林1 ，谢兴博2 ，王希之2 ，徐刚3 ，薛峰松2 1 ．中国水利水电第1 2 工程局有限公司，杭州3 1 0 0 0 4 ；2 ．长江三峡技术经济发展有限公司，北京1 0 0 0 3 2 ； 3 ．工程兵工程学院南京工程爆破技术服务部，南京2 1 0 0 0 7 摘要为了确保复杂环境下2 座9 0m 高冷却塔能够安全拆除，对冷却塔进行了有效的顸处理及安全防 护。首先对冷却塔进行了预开定向窗和减荷槽，并应用第二强度理论对预处理后冷却塔的稳定性进行了安 全校核，然后采用双层钢丝网夹一层萆袋对爆破点进行直接防护，采取上部覆盖l 层沙袋，并加盖l 层竹笆 或钢板的防护方式对周边的电缆线管等进行防护，并沿冷却塔倒塌方向左右两侧开设减震沟来降低冷却塔 的触地效应。通过爆堆效果及周边防护对比结果图片印证了该项目施工迭到了预期的效果。 关键词冷却塔；拆除爆破；稳定性；安全防护； 效果对比 中图分类号T U 7 4 6 ．5文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 1 0 2 0 0 7 2 0 4 S e c u r i t yP r o t e c t i o nD e s i g no fE x p l o s i o nD e m o l i t i o n o f9 0mC o o l i n gT o w e r Q u 胁．1 i n l ，X I EX J n g ．b 0 2 ，W A N GX i - z h i 2 ，X UG a n 9 3 ，X U EF e n g ．s o n 9 2 1 ．C h i n aW a t e rC o n s e r v a n c ya n dH y d r o p o w e rE n g i n e e r i n gB u r e a uC oL t d1 2 ， H a n g z h o u3 1 0 0 0 4 ．C h i n a ；2 ．Y a n g t z eT h r e eG o r g e sT e c h n o l o g y E c o n o m i cD e v e l o p m e n t C oL t d ，B e i j i n g1 0 0 0 3 2 ，C h i n a ；3 ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n gT e c h n i c a lS e r v i c e sD e p a r t m e n t ， C o r p so fE n g i n e e r s ，E n g i n e e r i n gC o U e g eN a n j i n gN a n j i n g2 1 0 0 0 7 ，C h i n a A b s t r a c t F o rg u a r a n t e e i n gs a f e t yd e m o l i t i o no ft h et w o9 0 me x m l i n gt o w e ru n d e rc o m p l e xs u r r o u n d i n g ．m ee f f e c t p r e t r e a t m e n ta n ds e c u r i t yp r o t e c t i o nw e r ed o n et oc o o l i n gt o w e r ．F i r s t l y ，t h ec o o l i n gt o w e rw a gd o n ew i n d o w i n ga n do f f l o a d i n gg r o o v ea n dt h es t a b i l i t yo fo o o l i n gt o w e ra f t e rp r e t r e a t m e n tw a sc h e c ku s i n gt h es e c o n ds t r e n g t ht h e o r y ． T h e nt h ed i n 咒tp r o t e c t i o no ft w oh s l d w a r ec l o t h 蛳w i t has t r a wb a gW a go nt h eb l a s ts i t e ，m e a n w h i l e ，t h ei n d i r e c t p r o t e c t i o no fas a n d b a gl a y e rw i t hb a m b o ob a s k e t r y ∞a r m o rp l a t et os u r r o u n dc a b l ep i p e ．T w ov i b r a t i o nd a m p i n g d i t c ha l o n gt h ed i r e c t i o n0 fc o l l a p s eo fc o o l i n gt o w e rw a gd i gt od e c r e a s et h et o u c h i n ge f f e c t ．T h ep i c t u r e so fm u c k p i l ea n ds u r r o u n dp r o t e c t i o nc o n f i n nt h ec o n s t r u c t i o nr e a c h e st h ed e s i r e dr e s u l t ． K e yw o r d s c o o l i n gt o w e r s ；e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；s t a b i l i t y ；s e c u r i t yp r o t e c t i o n ；r e s u l tc o m p a r i n g 为响应国家“节能减排”政策，实现浙江省“十 一五”节能减排目标，促进经济社会又好又快发展， 根据浙江省省政府的统一部署，华能长兴电厂决定 对厂内机组关停发电设备进行拆除，计划2 0 1 0 年 收藕日期2 0 1 0 1 2 1 0 作者简介瞿家林 1 9 7 6 一 ，男，工程师，学士学位，主要从事基础处 理、爆炸效应及安全防护等方面的理论与技术探索和施 工， E - m a i l y 如n 咖n 1 6 3 ．c o r n 。 9 月1 日一9 月1 6 日拆除4 ’、5 。冷却塔，由于时间 紧迫，决定采用控制爆破方法实施拆除。 1 工程环境分析 4 ’冷却塔正南方1 ．9m 处是运行灰管线，正南 方3 2m 处是3 。栈桥和电厂灰管桥架、主厂房至煤 场干灰段电缆沟；东南方6 5m 处是3 。转运站，东南 万方数据 第2 8 卷第2 期 瞿家林，谢兴博，王希之，等9 0m 高冷却塔爆破拆除安全防护设计 7 3 方4 6m 处是化水空压机房；正东方3 2m 处是3 只 化学除盐水罐，正东方6 4m 处是化水楼，偏东北 2 1m 处是水灰检修楼、物资办公楼及厂区段至生活 变电缆沟、化学污水泵房；正北方1 5m 是净水站；正 西方2 3m 为检修公司办公楼和老干煤棚。5 。冷却 塔正南方1 3m 处是电厂之间围墙，围墙上方为运行 的电缆桥架和管道，东北方2 ．8m 处是运行的灰管 桥架，东北方1 9i n 处是循环水泵房、循环水阻垢房； 正西方3 ．5i n 处是运行中的电缆桥架，正西方1 8m 处是点火油库 油已清除 ；西南侧4 2m 处为制氢站； 东南侧1 4 0m 处为浙能发电厂发电机组。详见图1 。 图1 冷却塔周边目标防护区域示意图 F i g ．1C o o l i n gt o w e r ss c h e m a t i cd i a g r a mo f t h ep r o t e c t e da r e aa r o u n dt h et a r g e t 2 拆除对象与结构 本次爆破的冷却塔周边最近距离需保护运行中 的灰管1 ．9m ，灰管桥架2 ．8m 、电缆及电缆桥架 1 3 ．0m 、制氢站4 2 ．0m ，周边其它建筑和设备很多。 待拆除的冷却塔于1 9 9 2 年建成投产，为双曲线 形钢筋砼高耸薄壳结构。冷却塔下有4 0 对钢筋砼 人字柱支撑，人字立柱顶部标高为5 ．8m ，人字柱断 面尺寸为4 0 0m mx4 0 0m m 。塔筒壁厚从下部的 5 0 0t a m 至上部的1 4 0m m 不等。 3 爆破方案 爆破总体方案采用城市控制爆破的方法⋯，主 要控制冷却塔爆破的倒塌方向，控制爆破地震波和 爆破冲击波的强度，控制爆破飞石距离，控制爆破粉 尘的危害等，爆破物体安全倒塌落地后满足环保城 建和环保要求。 本次冷却塔爆破后4 。冷却塔塔身基本原地稍 向东定向倒塌，5 。塔塔身基本原地稍向东偏南方向 定向倒塌。 4 切口技术参数 1 冷却塔爆破通过预处理在塔体下方形成 1 个切口，爆破切口采用复合型切口；2 个冷却塔均 合理预开定向窗和减荷槽，最后爆破人字形支柱和 部分圈梁的方法H 引。 2 切口长度￡。与高度坼 人字立柱2 5 对，地面缺口2 2 5o ，立柱环缺口下 角度2 3 6o 。筒壁切口V 7 ．0m 处的圆心角为2 3 6o ， 缺口长度为1 3 8 ．7m 。 切1 2 I 高度风包括人字立柱高度h 。、支柱环高 度h 2 以及塔身缺1 2 1 高度h 3 三部分组成。H | l l 。 2 h 3 ，式中h l 5 ．8m 、h 2 1 ．2m ，h 3 8 ．0m o 其 中正中间的定向窗最高开设到1 5m 高度处，见图2 。 定 定位窗 飘易易易励励反爿 ＼八／＼，八／＼l ／、八．／＼／＼／＼．八．／＼／＼／{ ， T 图29 0m 冷却塔的定向窗、减荷槽及切口 形状示意图 1 ／2 切口 单位m F i g ．2c o o m l gt o w e r sd i r e c t i o n a lw i n d o w s ，a n dn o t c h s h a p eb yu n l o a d i n gg r o o v ed i a g r a m 1 ／2c u t u n i t m 5 预处理稳定性校核 预处理后冷却塔壁上开凿出若干呈梯形和三角 形的洞口，一般冷却塔壁在削弱后上部筒体重量由 剩余截面承担，剩余截面能够承受上部筒体重 量H ] 。通过弹塑性力学分析，可以判断出冷却塔在 自重作用下，塔壁薄弱处是否发生塑性变形或失效。 在实际的计算过程中根据第二强度理论，即最 大伸长线应变理论对V1 5m 处塔壁截面进行力学 校核。根据最大伸长线应变理论所建立的强度条件 为口l - ／z 矿2 矿3 ≤矿。，式中矿l ’矿2 ，矿3 为主应力； 矿。为钢筋混凝土抗拉强度，取2 ．8M P a ；p 为泊松比； ，’ 矿1 o y ，矿2 矿3 0 ，其中c r r 为冷却塔壁所受 压应力，G 为某一高度截面上部简体重力，A 为某一 万方数据 爆破 高度处支撑截向面积。 1 选取 7m 截面处进行计算 V 7m 截面以I ．塔体重力为l0 5X 1 0 7 N ，支撑 截l 酊积为5 88m 。，计算得到 口l 口， { 18M P a 2sM P a ，即口l O - ， 2 选取 1 2m 截面处进行计算。 审】2m 截面咀上塔体重力为09 6 1 0 。N ，支 撵截面积为4 86m 2 ’{ 十算得到 口】 a - ， 寻 I9 7M P a 28M P a ，即O - l 口。 同时在塔体开设减荷槽后，在一般风荷载影响 下，塔体内部的应力不会超过钢筋混凝土的承载极 限，故冷却塔搜体在预处理和开设减荷槽后，其整体 结构是稳定安全的。 6 爆破安全防护 1 防护范围重点防护区域见图1 所示。 2 直接防护方法”1 采用2 层钢丝网夹l 层 草袋对爆破点进行直接防护；在爆破部位的外表积 环粱内侧加挂2 层竹笆的方式对爆破位置进行加强 防护；部分地段 54 塔西南靠氢气站方向还使用2 层 安全防护挂网进行隔离防护。如图3 直接防护部位 示意图 一 幽坠- 垒堡幽 图3 直接防护部位示意圉 F i g3 s c h e m a I l cd 1 日g r 响o fad i r e e tp ”畹【．驿p a n 3 周边其他设施防护技术 1 4 - l 电缆管线采用电缆沟上部覆盖1 层沙 袋，并加盖1 层竹笆或钢板的防护方式。倒塌方向 的电缆沟沿水灰检修楼西南角周围全部覆盖，见图 4 所示。 2 4 之藏管线距离4 。塔南侧43m ，位于冷却 塔倒塌方向的右侧，该部位主防爆破飞石，采用加盖 竹笆包痉的 式将地面卜的管线全部覆盖，见图5 所示。 3 5 - 1 与5 - 2 电缆线及灰管线5 4 塔南侧1 74m 为电缆管线，东北侧距离冷却塔边缘52m 为灰管 线，为防止E 散物及塌落物对管线危害，防护方式采 用竹笆对朝冷却塔倒塌及飞散方向的管、线遮挡，见 图6 所示。 吣 、散方向、、、j 蒋硼杉 罐 出 图65 - 1 、5 - 2 电缆线及灰管线防护示意图 F i g6 5 - 1 ．5 0S e h e m a l i cd l a g r 帅o ft h ec a b l e l i n ea n da s hp i p eD m t e c Ⅱ。o 4 5 0 电缆桥架5 ’塔西侧为电缆桥架，上面敷 设电缆线，最近距冷却塔边缘59i n ，该处位于冷却 塔倒塌反方向，爆破不会对该处造成影响。但为预 防冷却塔倒塌时飞溅起的飞石，采用竹笆对该处电 缆管线北侧及上部进行遮挡，见圉7 所示。 凰75 0 电缆桥架防护示意图 F i g75 - 3S c h e m a t i cd 1 “，删o ff h ec a b l et r a yp ”t e c t l o r l 5 5 - 4 减振沟减振沟开掘区域见图8 ，除冷却 塔倒塌反方向以外，沿冷却塔倒塌方向左右两侧一 圈均需开设，距塔体边缘外5 ～8m ，深2 ～3 i n ，宽 l ～2m 。爆破实施前抽排沟内积水，弼时也能有效 万方数据 第2 8 卷第2 期瞿家林．谢辨博，王藉之，等9 0m 高玲却塔爆破拆除安垒防护设计7 5 地防止爆破振动效应。 囝95 - 5 制氢站胁护示意图 F i g 95 - 5S c h e m a t i cd q 日蛐o fh y d r o g e n s t a t i o np r o t e c t i o n 7 爆破效果及防护效果 图1 0 一图1 2 是爆破现场效果照片旧】。 一 图加4 ‘，5 ‘冷却塔爆堆 F i g 1 04 ’、5 ’b u r s t 嗍d o rc 0 0 l i n g t o w e r 一 目J l 冷却塔东南侧I9 日魁运行的获瞥与桥禁竹笆防护 F k l l 19m ∞u I l I e a s Eo f t h e Ⅻl i n g t o w e r ，f I I n t h e ∞h p i p ea n db r l d S ”t h eb 口m k or a f tp r o t e c t i v e ■翱r E 一一二二 ．翌． ． 垫 圈1 2 灰管桥架竹笆防护与减振淘防护 H g1 2 A s hp i p ea n db r i d s ’t h eb a m b o or 血p r o t e c t i v e a n dd a ⋯p i ．gd i t c hp m t e c t ／o n 8 结语 2 0 1 0 年9 月1 61 3 下午成功爆破，2 塔从起爆到 完全f 哽倒历时大约8s ；通过爆堆效果及周边防护图 片的直接对比结果，以及现场蠢验，印证了本次爆破 施工达到了设计预期与拆除安全，以及防护的目的， 爆破未对周围建筑物及壤近19m 处运行中的设施 造成任何损失，圆满成功。 [ 1 ] 冯叔瑜城市控制爆破[ M ] 北京中国铁道出版杜， 2 0 0 0 [ 2 ] 傅建秋．王永庆．高荫桐，等冷却塔拆除爆破切口参 数研究[ J ] 工程爆破，2 0 0 7 ．】3 3 5 3 - 5 5 [ 3 ] 自立刚，大唐太原第二热电厂7 05 m 高冷却塔爆破拆 除[ J ] 铁道建筑，2 C 0 5 S 1 5 4 - 5 6 [ 4 ] 张卫喜．开科双曲线冷却塔的力学性能研究及设计方 法探讨[ J 】西安建筑科技大学．2 0 0 5 3 3 8 ．4 9 [ 5 ] 付天光，葛勇定向爆破冷却塔的安全分析及安全 防护措施[ J ] 爆破器材．2 0 0 7 ，3 6 1 3 1 - 3 3 【6 ] 孙跃光，张軎玉，魏球方，等复杂环境F 两座睁却塔 爆破拆除[ J ] 工程爆破，2 0 1 0 ，1 6 I 5 5 - 5 8 [ 7 ] 王永庆，高荫桐，李江国复杂环境下双曲线冷却塔控 制爆破拆除[ J ] 爆破。2 0 0 7 ，2 4 3 4 9 - 5 1 万方数据