180m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除.pdf

第2 8 卷第4 期爆破 V o l 2 8N o 4 2 0 1 1 年1 2 月B L A S T I N G ‘Dec．2011 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 5 1 8 0m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除 李本伟，陈德志，张萍，康松，李克菲 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司，武汉4 3 0 0 8 1 摘要介绍了在复杂环境中，采用控制爆破技术爆破拆除1 8 0m 钢筋混凝土烟囱的工程实例，论述了工 程方案的确定，参数设计及主要安全措施。针对烟囱尺寸大、钢筋密、混凝土强度高的结构特点，预先开凿大 尺寸导向窗减少了爆破面积。特别针对烟囱高度特别高，自重大的特点，针对性进行防护土堤的设计。通过 多角度观察，确认防护土堤有效地控制了爆破次生灾害的产生。 关键词钢筋混凝土烟囱；爆破拆除；定向倾倒；触地振动；防护土堤 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 4 0 0 5 7 0 4 D e m o l i t i o no fa1 8 0 - m e t e r - s u p e r h e i g h tR e i n f o r c e d C o n c r e t eC h i m n e yb yD i r e c t i o n a lB l a s t i n g L ／B e n w e i ，C H E ND e - z h i ，Z H A N GP i 昭，K A N G 舶愕，L IK e - f e i S i n o s t e e lW u h a nS a f e t ya n dE n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o nR e s e a r c hI n s t i t u t e ，W u h a n4 3 0 0 81 ，C h i n a A b s t r a c t C o n s t r u c t i o ne n v i r o n m e n t 、C h i m n e ys t r u c t u r e 、B l a s t i n g ∞b e m e 、P a r a m e t e rd e s i g n 、S a f e t ya n dp r o t e c - t i o nm e a s u r e sa n dB l a s t i n ge f f e c to f18 0mc h i m n e y s ’d i r e c t i o n a lb l a s t i n gw i l lb ei n t r o d u c e d oE s p e c i a l l y 。T h ep r o - t e c t i v ee a r t hd a mW a sd e s i g nf o ri t sh e i g h ta n dw e i g h t ．T h ef a c t ss h o wt h a tt h ep r o t e c t i v ee a r t hd a me 4 mc o n t r o lt h e d i s a s t e r sa v a i l a b l 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 t i n gd e m o l i t i o n ；d i r e c t i o n a ld u m p ；t o u c h d o w nv i b r a t i o n ；p r o t e c t i v ee a r t hd a m 1工程概况 1 ．1 工程环境 待拆烟囱周围环境十分复杂，东边5 0m 为待拆 除的厂房，南面1 9 0m 是围墙，4 5 0m 远处为厂房， 西南距围墙1 5 0m 为巨能钢构，西边1 5 0m 为饲料 厂，西北面1 2 0m 远处为饲料罐，北部1 0m 为待拆 厂房，3 0 0m 处为高新公安分局。爆破周边环境示 意图见图l 。 1 ．2 烟囱的结构及强度 1 结构尺寸 烟囱2 0 0 2 年建成，地面以上标高为1 8 0m ，钢 收稿日期2 0 1 l - 0 9 - 0 2 作者简介李本伟 1 9 8 1 一 ，男，工程师，硕士，从事爆破工程工作， E - I I l a i l s i n o b l a s t e r 1 6 3 ．t o m o 筋混凝土筒式结构。在0 ．0m 标高处，烟囱外半 径8 ．8 4m ，内半径8 ．2 9m ，壁厚0 ．5 5m ，在 1 8 0m 标高处，烟囱外半径3 ．0 4m ，内半径2 ．8 4m ，壁厚 0 ．2 0m ；烟囱筒身采用6 2 5 。混凝土整体滑模浇筑， 隔热层厚0 ．1 2m ，内衬采用耐火砖砌筑， 6 ．0 0m 以下无内衬，6 3 5m 内衬厚0 ．2 4 m ，3 5 m 以上内衬 厚0 ．1 2m 。烟囱筒身在0 ．0m 标高处正北方向和 正南方向各有1 个相对于烟囱中心轴线互相对称的 高2 ．0m ，宽1 ．0 7m 的出灰口，在 6 ．6 5m 标高处 东西方向各有1 个高7 ．5m ，宽5 ．6m 的烟道。烟 囱内部在 6 ．6m 标高处为井字梁支撑的积灰平 台，下部为钢制灰斗，井字梁放在筒壁的牛腿上。筒 身混凝土体积为21 4 0m 3 ，隔热层体积6 1 9m 3 ，内衬 体积7 8 9m 3 。经计算烟囱重P 约为87 5 0t ，重心高 霞z 为7 4m o 万方数据 5 8爆破 2 0 1 1 年1 2 月 巨 高新区公安分局 ，口石 房几厂 U 房 图1 爆破周边环境示意图 单位m F i g ．1 S u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n to fb l a s t i n g u n i t m 2 配筋情况 烟囱从底至顶，配筋情况如表1 所示。 2 爆破方案 2 ．1 切口位置及倒塌方向 烟囱拆除采用 0 ．5m 处开爆破切口向南定向 倒塌爆破方案oI - 6 ] 。 ’‘ 2 ．2 预处理 1 清除出灰漏斗内余灰，试爆时爆破烟囱内 部清灰平台，将钢筋割断。 2 将出灰口立柱内外侧螺蚊钢竖筋用液压破 碎锤剥离出来并割断以防止烟囱倒塌时受力不对称 而出现偏离。用液压破碎锤将南侧的出灰口扩大到 8m 4m 并割断钢筋，形成导向窗。 3 用水钻取芯形成定向窗轮廓，采用风镐、手 锤、凿子修凿到设计尺寸，并保证两侧定向窗在同一 高程，窗内钢筋全部割掉。 表1 烟囱简身配筋情况列表 T a b l e1 R e i n f o r c e m e n ts i t u a t i o no ft h ec h i m n e y 4 把烟囱的爬梯和避雷线从- t - O ～ 7m 全部 割断“ Jo 5 倾倒方向场地处理。在烟囱倾倒方向上均 为混凝土地面，为了使烟囱触地平稳，不溅起飞石， 应在爆破前将混凝土地面全部破除、运走。 6 在烟囱西侧挖l 条1 2 0m 长、0 ．5m 宽、2m 深的减震沟。 3 爆破技术设计 3 ．1 爆破切口及导向窗尺寸 烟囱距地高 0 ．5m 处，外半径8 ．8 4m ，周长为 5 5 ．5 2m 。切口净空高度4 ．0m ，切口下沿为距地 O ．5m 。爆破部分为圆心角2 2 0 。，爆破曲面墙弧长 3 3 ．9 2m ，后侧预留长度2 1 ．6 0m 。以爆破倾倒方向 万方数据 第2 8 卷第4 期李本伟．陈德志．张萍．等1 8 0m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除 为中轴，利用工程机械开凿高40m ，宽8m 的导向 窗”‘‘⋯。如图2 所示。 图2 爆破切口及炮孔布孔示意图 单位m m F i g ．2B l a s t i n gc u ta n db l a s th o l el a y o u t u n i t m m 3 ．2 定向窗的布置及尺寸 为了确保烟囱能准确按设计方向倒塌，除正确 选取爆破缺口的形状和参数以外，还应该保证支撑 区的对称，开凿定向窗是保证支撑区对称的主要技 术措施”驯，根据确定的切口形状，定向窗为三角形， 三角形底边长为3 ．0n l ，高为1 ．7 3m 。 3 ．3 网孔参数 炮孔深度L 0 ．6 0 ．8 5 6 ，其中6 为爆破切 口处的筒壁厚度，6 5 5 0m i l l ，L O ．3 3 ～0 ．4 6m ，炮 孔深度￡取0 ．3 5 0 ．4 5m ，孔距Ⅱ 0 ．4 2m ，排距 b 0 ．4m ，炸药单耗q ⋯1633k g ／m 3 ，单孔装药 量Q q n 船 1 4 0 3 0 0g 。 3 ．4 爆破器材和起爆网路 1 爆破器材 1 炸药为乳化炸药； 2 雷管为非电毫秒雷管与瞬发电雷管配合使 用，每孔均采用双发同段非电毫秒雷管。 2 起爆网路 为了确保安全准爆，采用非电导爆管微差起爆系 统，分3 段起爆。爆破切口中间采用M S 一1 段非电雷 管，两侧分别采用M S 一3 段非电雷管，积灰平台用M S 1 5 段非电雷管，每个炮孔装1 ～2 发非电雷管，形成交 叉复式网路，每1 8 ～2 0 发非电雷管组成一簇用2 发 瞬发非电雷管连接。每l O ～1 2 发非电雷管组成一簇 用2 发瞬发电雷管起爆。孔外电雷管采用大串联起 爆网路用起爆器起爆。如图3 所示。 倾倒中心线 4 安全防护 图3 起爆网路示意图 F i g ．3 B l a s t i n gs y s t e m 4 ．1 爆破飞石防护 严格按照设计施工，精密施工是控制飞石的关 键环节。对装药部位用1 4 层密目安全网进行悬挂 式覆盖，在离炮孔1 ～2m 距离之外用毛竹、双层竹 排板、密目安全网沿着烟囱弧线搭设挡墙，以防飞石 的飞出对周围的建筑物及门窗产生危害。 4 ．2 次生地震防护 在文献[ 1 1 ] 中将次生地震灾害分为3 个阶段 炸药爆炸时产生的振动；起爆后建筑物下部被爆炸 破碎建筑物整体下坐产生的振动；建筑物倒塌主体 撞击地面造成的振动。文献[ 1 2 ] 也对高耸建构筑 物的爆破工作产生的次生地震危害进行了分析。结 合理论分析、以往同类施工经验及爆破工作的具体 雷管 情况。可以得出实际工程中触地振动产生的危害最 为严重，需要进行重点防护。 预防的主要措施是爆前应对烟囱倒塌范围内 的碎渣清理干净，并通过铺设缓冲层减缓筒体直接 冲击地面的速度。同时在需保护的西侧开挖宽 0 ．5m 深2n l 长1 2 0i l l 的减震沟”o ”J 。 缓冲材料为煤灰、黄土、黄沙等””，首先在倒塌 方向7 0 ～2 0 0n l 处垂直于倾倒轴线，成条状堆放宽 约4 5m 长约3 6 ～7 0 i l l ，厚度2 3 ．5m 缓冲土 堤，个别缓冲土堤可以加宽加高，再将用编织袋装好 的缓冲材料整齐堆放在条状堆上。堤间距为2 0m 左右，2 0 0m 处设防冲墙宜加高加厚。如图4 所示。 5 爆破效果与分析 起爆后烟囱缓慢倾倒，1 3s 全部落地。烟囱顶 万方数据 爆破2 0 1 1 年1 2 月 部、中部摔碎、底部摔扁，减震堤被挤压，少量砂土溅 留在近处墙面。经检查，无拒爆药包。爆破过程中 下着小雨，故爆尘不大，约4 5r a i n 恢复正常，爆破 对附近运行设备、建筑及居民没有产生负面影响。 7 01 0 01 2 01 4 01 6 0 1 8 02 0 0 图4 防护土堤设计示意图 单位m F i g ．4D e s i g no fp r o t e c t i o ns o i ld a m u n i t m 根据现场观察及录像回放发现在起爆瞬间，烟 囱没有发生明显下坐。后排支撑处保存完好。同时 在倾倒过程中未发生脱节的情况，但在触地后，与防 护土堤接触部破碎明显，部分混凝土完全破碎，钢筋 外露甚至断裂。烟囱顶部前冲1 6m 被防护土堤挡 住，未对倾倒方向上构筑物产生破坏。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ]中华人民共和国标准．G B 6 7 2 2 - 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4 5 ． i nC h i n e s e [ 5 ] 齐世福，王福刚，薛峰松，等．1 8 0m 高钢筋混凝土烟囱 爆破拆除[ J ] ．爆破器材，2 0 1 0 ，3 9 1 2 6 - 2 8 ． [ 5 ] Q IS h i f u ，W A N GF u g a n g ，X U NF e n g - s o n ge ta 1 ．D e m o l i - t i o no fa1 8 0m s u p e r h e i g h tr e i n f o r c e dc o n c r e t ee h i m e y b yd i r e c t i o n a lb l a s t i n g [ J ] ．E x p l o s i v eM a t e r i a l s ，2 0 1 0 ， 3 9 1 2 6 - 2 8 ． i nC h i n e s e [ 6 ] 靳洋，任志远．1 5 0m 钢筋砼烟囱定向爆破拆除[ J ] ． 爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 6 9 - 7 1 ． [ 6 ] J I NY a n g ，P E NZ h i y u a n ．D i r e c t i o n a lb l a s t i n gd e m o l i t i o n o f1 5 0m h i I g hr e i n f o r c e dc o n c r e t es m o k es t a c k [ J ] ．B i a s ． t i n g ，2 0 0 9 ，2 6 1 6 9 - 7 1 ． i nC h i n e s e [ 7 ]马红卫，郑健礼，刘鹏虎．1 2 5m 高钢筋砼排气塔定向 爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 4 8 5 - 8 7 ． [ 7 ] M AH o n g - w e i ，Z H E N GB a n l i ，L I UP e n g - h u ．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 f1 2 5mr e i n f o r c e dc o n c r e t ee x h a u s t t o w e r [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 4 8 5 - 8 7 ． i nC h i n e s e [ 8 ] 张修玉，张义平，池恩安，等．烟囱绕爆破切1 2 1 直径转 动惯量的解法[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 4 8 1 - 8 4 ． [ 8 ] Z H A N GX i u - y u ，Z H A N GY i - p i n g ，C H IE n a n 。e ta 1 ．C a l - c u l a t i o nm e t h o d so fr o t a t i o n a li n e r t i ao fc h i m n e ya r o u n d b l a s t i n gc u td i a m e t e r [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 4 8 1 - 8 4 ． i nC h i n e s e [ 9 ]夏军，周明安，丁育青．烟囱爆破切口角度高度数值 模拟研究[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 4 7 0 - 7 3 ． [ 9 ] X I AJ u n ，Z H O UM i n g - 8 1 1 ，D I N GY u q i n g ．N u m e r i c a la i m ． u l a t i o no fp r e c u t t i n g 7 s 舢v , l ea n dh e i g h to fc h i m n e yb i a s ． t i n g [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 9 ，2 6 4 7 0 - 7 3 ． i nC h i n e s e [ 1 0 ] 魏晓林，魏挺峰．爆破拆除高耸建筑下坐动力方程 [ j ] ．合肥工业大学学报 自然科学版 ，2 0 0 9 ， 3 2 1 0 1 4 5 7 ．1 4 6 1 ． [ 1 0 ] W E IX i a o - l i n ，W E IT i n g f e n g ．D y n a m i ce q u a t i o n sf o rs i t ． r i n gd o w no fh i s hb u i l d i n g sd e m o l i s h e db yb l a s t i n g [ J ] ． J o u r n a lo fH e f e iU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y N a t u r a lS c i ． e n c e ，2 0 0 9 ，3 2 1 0 1 4 5 7 - 1 4 6 1 ． i nC h i n e s e 下转第6 8 页 袋长2 O 6 8 2 6 6 沙墙6 6 5 4 4 3 3 袋宽5 m 5 5 5 m m 沙墙3 3 2 2 2 2 4凝，晡翟潞墨墨∞ 万方数据 爆破 2 0 1 1 年1 2 月 肘为塌落质量，k g ；H 为重心落差，m 。取M 2 6 0t ， 重心落差日 1 2m ，R 2 1m 加油站距离塌落点 ， 经计算得塌落震动速度口 2 ．3 4c i n ／s 5c m ／s ，因 此塌落触地震动是安全的。 由于本次楼房爆破拆除采用“定向逐跨垮塌” 的施工方案，楼房在倒塌的过程中是分段分区逐跨 垮塌的，因此构件的触底震动得到有效控制，能确保 周围加油站等构建筑物的安全。 3 ．3 飞石的防护措施 根据本工程实际情况，对飞石的防护措施采用 “覆盖防护、近体防护”相结合的综合防护方案。 1 下部切口2 层以下 含2 层 采用近体防 护，距楼房1 ．5m 搭设竹排架，排架上竹笆2 层。 2 3 层以上部分以封堵窗户为主，确保飞石控 制在安全范围内。 3 ．4 市政管线防护措施 楼房西侧地下电缆沟的防护，采取在其上覆盖 2c m 厚钢板的防护措施。 4 爆破效果 爆破后，楼房按预定方向逐跨定向倒塌，倒塌 范围符合设计要求。爆堆最高为4 ．0I l l 。后侧主体 未产生后坐，后侧砖墙出现部分渣块后移散落。但 对周边的供电线路以及市政地下管线未造成影响。 爆破完全达到了预想效果。 、 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 刘昌邦，韩传伟，严涛，等．8 层砖混结构楼房控制爆 破拆除[ J ] ．工程爆破，2 0 0 7 ，1 3 1 7 6 ．7 7 ． L i uC h a n g - b a n g ，H A NC h u a n w e i ，Y A NT a o ，e ta 1 ．C o n - t r e U e db l a s t i n gd e m o l i t i o no fb r i c k ．C o n c r e t es t r u c t u r e b u i l d i n g so fe i g h tf l o o r s [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 7 ， 1 3 1 7 6 - 7 7 ． i nC h i n e s e 冯叔瑜．城市控制爆破[ M ] ．北京中国铁道出版社。 2 0 0 0 ． F E N GS h u y u ．C i t yc o n t r o l l e db l a s t i n g [ M ] ．B e i j i n g C h i - m R a i l w a yP u b l i s h i n gH o u s e ，2 0 0 0 ． i nC h i n e s e ． 张耀良，单宝来，李伟，等．6 幢不同结构大楼的一次 爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 2 5 2 - 5 6 ． Z H A N GY a o l i a n g ，S H A Nb a o l a i ，L IW e i ，e ta 1 ．E x p l o s i v e d e m o l i t i o no fs i xd i f f e r e n ts t r u c t u r e db u i l d i n g so n c et i m e [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 1 5 2 - 5 6 ． i nC h i n e s e 贾永胜，谢先启，罗启军，等．外滩花园8 栋楼房爆破 拆除总体方案设计[ J 】．工程爆破，2 0 0 2 ，8 4 3 2 - 3 5 ． J I AY o n g s h e n g ，X I EX i a n q i ，L U OQ i - j u n ，e ta 1 ．G e n e r a l b l a s t i n gd e s i g nf o rd e m o l i t i o no fe i g h tb u i l d i n g si nw a i t a n g a r d e n [ J 】．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 2 ，8 4 3 2 - 3 5 ． i n C h i n e s e 谢先启，贾永胜，罗启军，等．6 层砖混结构楼房折叠爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 7 2 - 7 4 ． X I EX i a n q i ，J I AY o n g - s h e n g ，L U OQ i - j u n ，e ta 1 ．B l a s t i n g d e m o l i t i o no f6 - f l o o rb r i c k c o n c r e t eb u i l d i n gb yu n i d i r e e - t i o n a lf o l d e dc o l l a p s em e t h o d [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 9 ，2 6 1 7 2 - 7 4 ． i nC h i n e s e 汪旭光．爆破手册[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 1 0 ． W A N GX u - g n a n g ．H a n d b o o ko fb 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 ，2 0 1 0 ． i nC h i n e s e 上接第6 0 页 [ 1 1 ]叶洲元，马建军．爆破拆除高耸建筑物触地危害分析 与控制[ J ] ．中国安全科学学报，2 0 1 0 ，2 0 2 1 5 0 - 1 5 4 ． [ 1 1 ] Y EZ h o u - y u a n ，M AJ i a n - j u n ．H a r ma n a l y s i so fc o l l a p s e a n dt o u c h d o w no ft o w e rb u i l d i n g si nd e m o l i t i o nb l a s t i n g a n di t sc o n t r o lm e a s u r e s [ J ] ．C h i n aS a f e t yS c i e n c eJ o u r - n a l ，2 0 1 0 ，2 0 2 1 5 0 1 5 4 ． i nC h i n e s e [ 1 2 ]胡锐．框架结构定向拆除爆破模拟及触地震动研 究[ D ] ．武汉武汉理工大学，2 0 0 8 ． [ 1 2 】H UR u i 。D i r e c t i o n a l ．d e m o l i t i o nb l a s t i n gf r a m es t r u c t u r e s i m u l a t i o na n dt o u c ht h eg r o u n dv i b r a t i o nr e s e a r c h [ D ] ． W u h a n W u h a nU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y ． i nC h i n e s e [ 1 3 ]钟冬望，陈江伟，余刚．边坡爆破振动传播规律的 试验研究[ J ] ．武汉科技大学学报，2 0 1 0 ，3 3 3 3 3 2 - 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