复杂环境下2座冷却塔控制爆破拆除.pdf

第2 9 卷第2 期 爆破 Y 0 1 ．2 9N o ．2 2 0 1 2 年6 月B L A S T I N GJ u n ．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 2 ．0 1 7 复杂环境下2 座冷却塔控制爆破拆除 祁亚静1 ，杨小林2 ，褚怀保1 ，张英才1 1 ．河南理工大学土木工程学院，焦作4 5 4 0 0 3 ；2 ．洛阳理工学院土木工程系，洛阳4 7 1 0 2 3 摘要采用定向倾倒控制爆破技术成功地拆除了复杂环境下2 座高度分别为7 5m 、底年直径为6 2 ．6 3m 的冷却塔。针对冷却塔结构的特点，周围环境及安全要束，在冷却塔倾倒方向的正面塔体上开了9 个减震窗 口，仅对冷却塔人字支柱进行爆破，实现冷却塔壁体轻着落，并采取了封闭式防护和开挖减掘沟及铺设缓冲 垫层等安全防护措施。结合冷却塔爆破自身垮落原因，采取两冷却塔相向倒塌。此外，利用实测数据对触地 振动进行了分析，验证了控振措施减振效果明显，实测振速值小于理论计算振速。 关键词控制爆破；冷却塔；安全措施；振动测试 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 1 2 0 1 2 0 2 0 0 6 3 0 4 C o n t r o l l e dB l a s t i n gD e m o l i t i o no fT w oC o o l i n g T o w e r su n d e rC o m p l i c a t e dE n v i r o n m e n t Q ，地彬昭1 ，Y A N GX i a o l i n 2 ，C H UH u a i - b a 0 1 ，Z H A N G ] q n g ．c a i l 1 ．S c h o o lo f C i v i lE n g i n e e r i n g ，H e n a nP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t y ，J i a o z u 0 4 5 4 0 0 3 ，C h i n a ； 2 ．D e p a r t m e n to fC i v i lE n g i n e e r i n g ，L u o y a n gI n s t i t u t eo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， L u o y a n g4 7 1 0 2 3 ，C h i n a A b s t r a c t T w oe o c l i n gt o w e r Bw i t h7 5m e t e r si nh e i g h ta n d6 2 ．8 4i l l d e r i nd i a m e t e ri nt h ec o m p l i c a t e dc i r e u m - a t a n e e sW e l ed e m - o b s h e db rd i r e c t i o n a lb l a s t i n g ．A c c o r d i n gt Ot h es t m e t u r a lf e a t u r e , 。t h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t a n d8 “a yr e q u i r e m e n t so ft h ee o c l i I l st o w e r ，n i n es h o c ka b s o r p t i o nw i n d o w sw e r eo p e n e do nt h ef r o n tt o w e ri nt h e d 哪p e dd i I L 枷O f lo fc o o l i n gt o w 盯，o n l yt h ep i l l a ro ft h ec o o l i n gt O W e r 脚b l a s t e d ∞t h a tt h ew a l lo ft h ec o o l i n gt O w e r l a n d i n gl i g h t l y ．a n dt h eb l a s t i n gt a k et h eS e c u r i t yl U e A l 1 1 r c s u c h ∞d u p l e xb I l I B tg a pt h a tp r e o p e nad o r m e ra n do f f - l o a dt a n k ．C o m b i n e dw i t ht h ee o l l a p 鲫t lH 曩胁mo fb u r s t i n go ft h ec o c l i n gt o w e l - ．t a k et h em e t h o do ft w oc o c h n gl o 竹e T 3 ∞m l p 8 e do p p o s i t e l y ．I na d d i t i o n ，t h em e a s u r e dd a t aa 加a n a l y z e df o rt h ev i b r a t i o n 。w h i c hv e r i f i e st h a tt h ev i b r a t i o n d a m p i n ge f f e c - t sa ms i g n i t i e a n d y ．t h em e a s u r e dv i b r a t i o nv a l u ei sl e s st h a nt h et h e o r e t i c a lc a l c u l a t e dv a l u e ． K e yw o r d s c o n t r o l l e db l a s t i n g ；c o o l i n gt o w e 玮；s e c u r i t ym 嘲舢陀s ；v i b r a t i o nl e 毗 1 工程概况 待爆破拆除的2 座冷却塔位于宁夏大武口市某 电厂厂区内，2 座冷却塔均为薄壁钢筋混凝土结构， 结构形式及容量均相同，单塔技术参数如下容量为 收稿日期2 0 1 1 1 l 一2 2 作者简介祁亚静 1 9 8 7 一 ，男。在读硕士研究生，从事爆破方面的 研究， E - m a i l q i 埘i n 9 5 0 7 1 6 3 ．P ．o l m 。 2 5 0 0m 2 ，混凝土总量为2 8 1 4 ．7 6f l l t ’，总重量为 6 7 5 5 ．4 2t 含钢筋 ；冷却塔高度为7 5m ，下口半径 为3 1 ．3 1 5m ，上口半径为1 7 ．8 6m ，中间最小半径为 1 6 ．7m ；圈梁处壁厚为5 0 0l l l m ，上部最薄处为 1 4 0m m ；底部有4 0 对人字支柱，尺寸为4 5 0r a i n 4 5 0m m 的方柱；基础深一2 ．4 0m 。基础中心圆半径 为3 2 ．3 2i n 。 待爆破拆除的奶冷却塔西3 2m 为正在使用的 2 2 0k V 配电装置，需要保护；北侧3 2m 是需要保护 万方数据 爆破2 0 1 2 年6 月 的加热站；东北1 5m 为新建蓄水池，1 0 0m 位置为 电厂家属楼；西南1 3m 为阀门井，阀门井以南为加 压管道，埋深约1 ．5m ，需要重点保护。 4 冷却塔北 1 5m 为正在使用的水泵房，水泵房外有1 个管道 沟，沟内有2 条输水管道，埋深约lm ；东1 5m 为机 力塔及水泵房；南最近2m 处有一电缆沟，南6 0m 为新建3 0 0M W 机组主厂房，均需要重点保护；东南 1 3 ．5m 为阀门井，阀门井以外为加压管道，埋深约 1 ．5m ，需要重点保护。两冷却塔中心相距 9 6 ．5 4m 。见图1 。 物 编号 集控楼 0 渣仓 图1 爆区周围环境与测点布置示意图 单位m F i g ．1 S k e t c ho fm e a s u r i n gp o i n 协a n d a m b i e n c eo fc h i m n e y u n i t m 2 爆破拆除设计方案 2 ．1 冷却塔爆破难点 1 周边环境复杂，需要保护的建构筑物和设 厂] 4f1 3 ＼ 您从 舢枞 1 8 善1 0 c 5 0 施多，保护级别各不相同，有的要求特殊的保护措 施，而且爆破拆除过程中要保证周边设备和设施正 常运行。 2 对高大钢筋混凝土冷却塔倒塌原理认识不 够深入，爆破参数优化设计难度大。 3 对高大钢筋混凝土冷却塔爆破拆除安全防 护措施有待进一步深入研究。 2 ．2 冷却塔爆破方案的确定 在确保周边建构物及设施安全使用和运行的前 提下，根据控制爆破原理，冷却塔的结构特点及其周 边环境情况，采用定向倾倒控制爆破拆除方案。根 据现场实际情况，并结合冷却塔爆破自身跨落原因， 考虑周围建 构 筑物，确定 3 冷却塔倒向为东偏南 3 2o ， 4 冷却塔倒向为北偏西4 8 。，即两冷却塔相向 倒塌。 2 ．3 冷却塔爆破缺口设计 根据冷却塔的结构，切口下沿距地面的高度取 人字支柱高度5 ．0m 。并在塔体倾倒正面塔身上增 设减震窗口，其作用是实现塔体连续倒塌和减小塔 体倒地震动，为确保倾倒方向准确无误，预开2 个三 角形的定向窗口i 1 ．2J 。圈梁部分每间隔一跨机械破 碎，与预处理减荷槽相联通；减震窗口开设在倾倒中 心线中间向两侧对称，减荷槽共有9 个，开挖尺寸为 上宽0 ．8m ，下宽1 ．5m ，高度从中间一个高1 8m ， 两侧高度分别为1 4m 、1 0m 、8m 、6m 。减荷槽预处 理时隔一跨处理一跨。缺口示意图见图2 。 倒方向 图2 爆破缺口示意图 单位m F i g ．2 D e c o r a t eb h s t h A gg a pd i a g r a m u m t m 2 ．4 冷却塔爆破缺口孔网参数设计 冷却塔为薄壁钢筋混凝土结构，含筋量高 双 层钢筋 ，长细比小，重心低，外观为双曲线形。本 方案采用高卸荷槽爆破缺V l ，仅对冷却塔人字支柱 万方数据 第2 9 卷第2 期祁亚静，杨小林，褚怀保，等复杂环境下2 座冷却塔控制爆破拆除 进行爆破，实现冷却塔壁体轻着落。冷却塔爆破参数如表1 所示。 表l 冷却塔爆破拆除爆破参数表 T a b l e1 P a r a m e t e rt a b l ef o rc o o l i n gt o w e rb l a s t i n gd e m o l i t i o n 3 减少触地冲击振动的技术措施 预先开出减震窗以改变塔体倾倒的着地状态， 延长触地时间，使能量转换向有利于减小因爆破而 产生振动的方向发展⋯。在冷却塔倾倒方向的正 面塔体上缺口基础上增开了9 个减震窗1 2 1 在倾倒 中心线的两侧 。铺设缓冲垫层，沿着塔体倾倒方 向铺设2 道5 ．0m 厚的黄土减震墙，以起缓冲作用。 采用分区分段起爆，各分区之间毫秒间隔起爆，每个 区又分段装药，这样使同时爆炸的各段药量相对分 散，起到了减震的作用。在冷却塔触地范围四周开 挖减振沟，阻断触地振动的传播，重点防护建筑物和 机器设备周围可增加减振沟，见图3 。 a J 爆破前 b 爆破中 c 爆破后 图3 冷却塔爆破全过程 F i g ．3 T h ew h o l ep r o c e s so fc o o l i n gt o w e r sb l a s t i n g 4 爆破效果 起爆后，冷却塔按照设计方向倾倒，倒向准确、 爆堆低、解体充分，周围建筑物安然无恙，附近民房 未受到影响，达到了安全、快速、经济爆破拆除高耸 建筑物的目的。 5 爆破振动监测结果分析 本次爆破振动监测，选用I D T S - - 3 8 5 0 型爆破振 动记录仪。布置1 2 个测点，东侧围墙、北侧围墙、电 厂主厂房各布置4 个测点，观测冷却塔倒塌触地所 产生的振动，测点布置见图1 。 5 ．1 触地振动监测数据 振动速度的理论计算值K 和实测值y 如表2 。 5 ．2 触地振动理论计算 由于冷却塔薄壁结构特点，其倒塌过程不像烟 囱和水塔等高耸建 构 筑物那样整体落地，而是在 倒塌过程中发生扭曲变形后逐段落地，其落地冲击 振动比同等质量的烟囱水塔等建 构 筑物小M 引。 表2 部分振动监测值与理论计算值 T a b l e2V i b r a t i o na n dr e g r e s s i v ev a l u e 测线测点装嚣。。一1 。一。，雾烹 按照周家汉教授总结的塌落振动速度K 计算 公式[ 8 3 K K M 警门卢 万方数据 爆破 2 0 1 2 年6 月 式中K 为塌落引起的地面振动速度，e m ／s ；肘为下 落结构的质量，t ；g 是重力加速度，g 9 ．8I n ／s 2 ； 日是构筑物高度，m ；盯是地面介质的破坏强度，一 般取1 0M P a ；R 为保护建筑物至冲击地面中心的距 离，m ；K 是系数。 此次拆除爆破工程中，取M 6 7 5 5 ．4 2t 、日 3 5m ， 按烟囱统计分析数据，取K 3 ．9 8 够 一1 ．7 。最近的 建筑物距离冲击地面中心的距离为6 1m ，计算得冷却 塔结构塌落冲击振动速度K 1 ．7 4 8c m ／s ，小于安全允 许振速。理论计算值与现场实测值见图4 。 图4 冷却塔塌落振速测量值和理论值 F i g ．4 T h em e a s u r i n ga n dt h et h e o r i z e do ft h ee o U a l ％e v i b r a t i o nv e l o c i t i ∞f o rc o o l i l l gT o w e r 5 ．3 爆破振动监测分析 1 实测的爆破振动速度均小于爆破安全规程 规定的允许震速值 2 ．3 2 ．8e n v s ，制定的爆破方 案和爆破参数科学正确； 2 实测的爆破振动速度比理论计算值减小了 8 4 ％一3 3 ％不等，减振效果明显，说明爆破减震措施 合理有效，起到了良好的减震效果。 6 结语 1 对钢筋混凝土冷却塔爆破拆除原理进行了 分析研究，制定了合理的爆破参数；对钢筋混凝土冷 却塔控制爆破拆除振动危害进行了深入研究，并制 定了有效的减振措施，取得了良好的爆破效果。 2 对钢筋混凝土冷却塔爆破缺口进行了优化 设计，在冷却塔的拆除爆破中，预开高卸荷槽 减荷 槽 ，只进行支柱爆破，简化爆破工艺，提高施工效 率，降低爆破成本，实现了安全号决速施工。 参考文献IR e f e r e n c e s [ 1 ] 黄小广，褚怀保，盖四海，等．复杂条件下8 51 1 3 高钢筋 混凝土冷却塔控制爆破拆除[ J ] ．工程爆破，2 0 0 7 。 1 3 3 5 0 - 5 2 ． I - I I J A I ～GX i a o g u a n g ，C H UH u a i b a 0 ，G A IS i 一．I a i 。e la 1 ． I 口e m o l i t i o no fa n8 5mh i g I lr e i n f o r c e de o n c l 咀ec o o l i n g t O W e rb yc o n t r o l l e db 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 ， 2 0 0 7 ，1 3 3 5 0 - 5 2 ． i nC h i n e s e 瞿家林，谢兴博，王希之，等．9 01 1 1 高冷却塔爆破拆除 安全防护设计[ J ] ．爆破，2 0 1 l ，2 8 2 ．7 2 - 7 5 ． Q uJ i a l i n ，X I EX i n g b o ，W A N GX i - z h i ，e ta 1 ．S e c u r i t y p r o t e c t i o nd e s i g l ao fe x p l o s i o nd e m o l i t i o no f9 0n lc o o l i n g t ．w e r E J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 1 ，2 8 2 7 2 - 7 5 ． i nC h i n e s e 褚怀保。余永强，杨小林，等，钢筋混凝土冷却塔爆破 拆除控振措施研究[ J ] ．河南理工大学学报，2 0 1 0 ． 2 9 1 8 5 - 8 7 ． C H UH u a i - b 8 0 ，Y UY o n g q i a n g ，Y A I 、I GX i a o l i n ，e ta 1 ． S t u d y ∞c o n t r o ln l e a s u l m go f r e i n f o r c e dC O l l l l 2 r e t ec o o l i n g t o w e rb l a s t i n gv i b r a t i o n [ J ] ．J o u r n a lo fH e n a nP o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y ，2 0 1 0 ，2 9 1 8 5 - 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7 4 ． i n C h i n e s e 周家汉．爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[ J ] ． 工程爆破，2 0 0 9 ，1 5 1 卜4 ，柏． Z t t O UJ i a - h a n ．D 硫m ．啪∞c a l e u l a t i 0 1 lf “r m u l a 讲d l 且p g i ．gv i b r a t i o nv e l o c i t yc m e e db yb l a s t i n gd e m o l i t i o n [ J ] ．E n g i n ∞r i n gB 1 a B t i n g ，2 0 0 9 ，1 5 1 1 - 4 ，4 0 ． i n C h i n m 汪旭光，于亚伦，刘殿中．爆破安全规程实用手册 [ M ] ．北京人民交通出版社，2 0 0 4 ． 】 ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] 】 】 ] ] 心 口 D D H H b b № № 一 “ 竺． 竺． 陋 万方数据