复杂环境下60m高冷却塔的拆除爆破.pdf

第2 8 卷第2 期 2 0 1 1 年6 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8 N o ．2 J u n ．2 0 l l 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 1 复杂环境下6 0m 高冷却塔的拆除爆破 汪龙1 ，张磊2 ，支文超1 1 ．重庆市爆破工程建设有限责任公司，重庆4 0 0 0 2 0 ；2 ．萧县永翔爆破- l - 程有限责任公司，萧县2 3 5 2 0 0 摘要采用控制爆破技术拆除高大薄壁筒式结构时。爆破切口的形状和大小是决定筒体结构能否按设计 顺利倒塌、不发生后坐或偏移现象、保证拆除质量和爆破安全的核心与关键。以薄壁双曲线冷却塔拆除爆破 为例。合理选取切口长度、高度等参数，成功地拆除了1 座6 0m 钢筋混凝土冷却塔。 关键词定向爆破；冷却塔；爆破切口；条形切割药包 中圈分类号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 6 0 3 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no f6 0mH i g hC o o l i n g T o w e ru n d e rC o m p l e xE n v i r o n m e n t W A N GL o n 9 1 ，Z H A N GL e i 2 ，Z H IW e n c h a 0 1 1 ．C h o n g q i n gB l a s t i n gC o n s t r u c t i o nC oL t d ，C h o n g q i n g4 0 0 0 2 0 ，C h i n a ； 2 ．X i a oC o u n t yY o n g - x i a n gB l a s t i n gE n g i n e e r i n gC oL t d ，X i a o x i a n2 3 5 2 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t W h e nt h et a l la n dt h i nw a l lb a r r e ls t r u c t u r ei sd e m o l i s h e db yc o n t r o l l e dd e m o l i t i o nt e c h n o l o g y ，t h e s h a p ea n ds i z eo ft h ec u ti st h ek e yo fw h e t h e rt h eb a r r e ls t r u c t u r ew i l lc o l l a p s es m o o t h l yo rc s u s er e c o i l i n ga n dd e - f l e e t i o na n dg u a r a n t i n gt h eq u a l i t ya n ds e c u r i t yo ft h ee x p l o s i v ed e m o l i t i o np r a c t i c e ．T a k i n ga 1 3e x p l o s i v ed e m o l i t i o n p r a c t i c eo fr e i n f o r e e dc o n c r e t ec o o l i n gt o w e rf o re x a m p l e ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ep a r a m e t e r so fc u tl e n g t ha n d h e i g h ta n dd e m o l i t i o no fa 6 0mt a l la n dt h i nw a l lh y p e r b o l i cc u r v ec o o l i n gt o w e r ． K e yw o r d s d i r e c t i o n a lb l a s t i n g ；c o o l i n gt o w e r ；b l a s tc u t ；s t r i pc u t t i n g k i t s 1 工程概况 四川维尼纶厂待拆除冷却塔塔高6 0m ，其中塔 体部分高5 4 ．2m ，塔体顶部直径2 6m ，底部直径 4 1m ，塔壁呈旋转双曲面形，最大壁厚O ．4 5m ，最小 壁厚0 ．1 2m 。塔体由底部3 2 对人字柱支撑，人字 柱高5 ．8m ，截面积0 ．2 5mx0 ．4 0m 。人字柱坐落 在底部水池边缘，水池直径为4 7 ．6m 。塔体自重约 24 0 0t ，该冷却塔结构长径比较小，重心低，属于钢 筋混凝土薄壳结构。内部有圈梁、导水槽、塑料除水 器、铁篦子等。 收稿日期2 0 1 0 1 0 0 7 作者简介汪龙 1 9 8 2 ～ ，男，工程师、学士，主要研究爆炸力学、 工程爆破和爆破器材应用， E - m a i l w l c x i 2 0 0 0 1 6 3 ．g o r e 。 冷却塔周围环境北面1 7m 处为发电厂分析 室，1 6 0m 处为D C S 分布式控制系统 ，高差约为 6 ．6m ；西面2 7m 处为发电厂地磅房；东、南两面为 该厂扩建场平范围，几百米范围内都是空地。 2 工程重难点及方案选择 2 ．1 工程重点、难点 1 冷却塔的爆破拆除期间，不能影响厂区的正 常生产活动，尤其要对D C S 分布式控制系统 进行 重点保护，这是此次爆破施工的难点。 2 该冷却塔属于旋转双曲面薄壁结构的高耸 建筑物，结构长径比较小，内部结构复杂，预处理部 分量大，脚手架的搭设区域狭窄，给搬运钢管和搭设 脚手架造成不小困难。 万方数据 第2 8 卷第2 期汪龙，张磊，支文超复杂环境下6 0m 高冷却塔的拆除爆破 7 7 2 ．2 方案选择 由于冷却塔的复杂结构，采用人工和机械方式 拆除不安全，从安全性和经济效益方面考虑，采用爆 破的方式拆除。可供选择的爆破方案有原地坍塌和 定向倒塌2 种方式。为确保周边建筑物的安全和冷 却塔充分解体，采用向东南侧倾倒、逐段解体的方 式，为确保倒塌方向的准确性，进行了精密的爆破组 织设计，同时采用经纬仪进行测量定位。 3 爆破缺口和爆破参数的设计 3 ．1 爆破缺口的设计 该冷却塔共3 2 对人字柱，每对人字柱对应的圆 心角为1 1 ．2 5o ，设计的倒塌中心线落在一对人字柱 柱基上【l ’2 1 ，以此为中心柱向两边对称爆破拆除共 l 9 9 1 9 对人字柱时，爆破切口圆心角为 2 1 3 ．7 5 。，切口高为人字柱、圈梁和预切窗口高度之 和5 ．8 1 ．3 8 ．0 1 5 ．1m 。为确保冷却塔能顺利 的向东南侧倾倒，并有足够的支撑不发生下坐和后 坐，爆破切口设计圆心角为2 1 3 ．7 5 。，即1 9 对人字 柱的弧长长度，爆破切口上部直径为3 5m ，切口上 部长7 2 ．1 2m ，下部长9 4 ．7m 。 3 ．2 预处理 1 在爆破切口上部 圈梁上方 ，预先用炮机 拆出高为8m 、宽为2m 的1 0 个窗口[ 3 - 4 ] ，窗口之间 预留支撑塔壁6m 。 2 人工拆除冷却塔内部铁栏杆、塑料除水器 和塑料填料等。 3 ．3 爆破参数的设计 爆破切口范围内有1 9 对人字柱、高8m 宽6m 的1 1 个薄壁结构的支撑塔壁、高1 ．3m 厚0 ．4 5m 的圈梁等结构。冷却塔预拆除后的爆破切口范围内 保留的支撑塔壁在4 ．3i l l 和7 ．3m 高处进行钻孔， 保证在塔体倒塌时该部分保留塔壁折断不形成支 撑，而圈梁只需在预拆除窗口下方进行钻孔将其炸 断即可破坏其支撑，人字柱在其底端和顶端各打 5 排孔及中间打l 排孔破坏其支撑。同时为了确保 爆破切口的破碎效果及冷却塔倒塌方向的准确性， 在塔壁7 ．3m 高处安放了1 圈条形切割药包。 爆破切口内各结构体爆破参数列于表1 。 表1 爆破参数表 将爆破切口内分成3 个区域起爆，中间3 对人 字柱及其垂直对应的上方区域用1 段毫秒导爆管雷 管起爆，中间区域两侧各3 对人字柱及其对应区域 用2 段起爆，爆破切口两边各5 对人字柱及其对应 区域用5 段起爆。导爆管每1 2 根为一组，为保证所 有炮孔充分起爆，每组导爆管雷管用2 发电雷管起 爆 见图1 。 注图中数字表示毫秒非电导爆管雷管段别 图1 起爆网路分段示意图 本工程设计的爆破器材耗量炸药2 8 8k g ；导爆 管雷管20 0 0 发，瞬发电雷管2 0 0 发。 4 安全校核 4 ．1 炸药爆炸振动 炸药爆炸引起的振动计算公式 铲3 2 ．- 务“ 式中％为质点振动速度，e n V s ；Q 为最大一段药量， 3 7k g ；R 为至药包几何中心的距离，取1 6 0m 。经计 算D C S 处的爆破振动速度％ O ．7e m ／s 。 4 ．2 塌落振动 根据塌落振动速度公式 r堡1 声 ”K 【 等 仂j 式中％为触地引起的地面质点振速，c m ／s ；M g H 为 万方数据 爆破 2 0 1 】年6 月 触地冲量，盯为同时例地的建筑物质量．24 0 0t ． g 为重力加速度，98n t ／s 2 ，日为建筑物重心高度， 取2 8m ；E 为衰碱参数．取11 2 ；口为衰减参数。 取一16 6 ；尺为触地边缘至被保护目标的距离． 取1 6 0m 。口为冷却塔爆破后解体构件混凝土破坏 强度，包含地面介质破坏的折合强度，以混凝土结构 破坏为主一般取值1 0M P a 。 经计算，” 01 2c m ／s 。 43 飞石安全距离 爆破飞石距离 ￡ 与单耗 口 的关系为 L 7 1 q o ” 依照爆破冷却塔所需炸药单耗q 15k g , ／m 3 ， 算得￡ 9 0m ，本工程警戒范围倒塌方向及两侧取 3 5 0m ．背面1 5 0 m 。 上述安全校核所得数据均满足爆破安全规 程要求。 5 爆破效果及振动监测结果 51 爆破效果 爆后现场状况良好，塔体基本分解崩塌．混凝土 粉碎的较为彻底．塔体倒塌时没有发生后座，飞石距 离较小。由于爆前准备工作做得充分，炮眼定位、窗 1 3 开凿尺寸及定位都较准确，虽然塔体高度较大，爆 破后其实际倒塌方向偏离设计倒塌方向仅4 OO 冷 却塔的爆破未影响厂区内的正常生产活动，也役对 厂区内的机械设备产生影响，达到了预期的设计目 标。由于采用微差爆破，虽然总装药量达到2 8 8k g ， 但一次齐发爆破的装药量仅为3 7k g ，爆破产生的振 动较小．对周围的建筑物影响不大，离塔体5m 的 2 间房屋在爆后仍然没有被震倒。厂区内的地磅 房、分析室等房间由于房门窗户紧闭有几块玻璃被 震碎，相比之下离爆区更近的两间厕所因为门窗都 敞开了，没有任何破坏。 经测量，爆破后形成的爆堆平均高度为33m ， 其中最大高度66m ，最小高度06m ，见图2 ；飞石 蛀大距离为8 0m ，大部分飞往南面的空地，其它3 个方向因为都有防护，飞石被挡住；爆堆倒塌方向偏 离设计方向4 。；爆后塔体向前运动的距离有76m ， 无后座，如图3 所示。 52 振动监测结果 根据爆破安全规程的规定和四川维尼纶厂 的要求，在现场共布设4 个监测点，分别设置在厂区 自备电厂锅炉车间D C S 控制室内 位于设计倒塌反 方向距爆区中心1 6 0m 处 、设计倒塌反方向距爆 区中心1 1 3 0m 处、垂直于设计倒塌方向西侧1 0 0m 处、垂直于倒塌方向西侧1 6 0m 处。 爆后对数据进行处理，爆破振动最大振速 06 4 9e m ／s ．塌落振动最大速度为00 5 4e m ／s ，均在 允许振速以内。 闰2 冷却塔爆后现场 图3 爆堆示意围 1 ] 吴剑锋双曲线型冷却塔爆破拆除切1 3 参数研究[ J ] 爆破．2 0 0 9 ．2 6 1 6 5 - 6 8 2 ] 乐松，池恩安复杂环境F 的玲却塔控制爆破拆除 [ J ] 爆破，2 0 0 9 ．2 6 2 4 8 - 5 2 3 ] 张继春，曾庆福，严军。等成都华能电厂1 0 66 m 钢 筋砼冷却塔控制爆破拆除fJ ] 爆破，2 0 1 0 ．2 7 【 5 8 6 3 4 ] 王希元，年鑫哲，刘晓峰，等遵义电厂冷却塔爆破拆 除[ J ] 爆破．2 0 0 9 ，2 6 1 6 4 6 6 万方数据