锦州电厂240m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除.pdf

第3 0 卷第4 期 爆破 V o l 3 0N o 4 2 0 1 3 年1 2 月B L A S T I N G D e c ．2 0 1 3 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 3 ．0 4 ．0 1 9 锦州电厂2 4 0m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除 贺五一1 ，杨智旭2 ，吴建源2 ，薛峰松2 ，谭雪月0 2 1 ．空军空降兵学院，桂林5 4 1 0 0 3 ；2 ．解放军理工大学，南京2 1 0 0 0 7 摘要在复杂环境下，锦州电厂2 4 0m 高钢筋混凝土烟囱采用地面以上 0 ～ 5 ．0m 的爆破切口、复式 正梯形切口形式定向倒塌控制爆破拆除。通过设计3 0 。的切口初始闭合角，5 0 。的切口复合闭合角，5m 的切 口高度和2 1 7 0 的切口下沿水平切口圆心角，并在切口上沿开设小梯形定向窗的方法，烟囱取得良好的爆破 效果，爆破危害控制较好。总结得出，超高型烟囱自重大，采用低位爆破切口爆破拆除时具有下坐量大，倒塌 时间长，方向难以控制等特点。 关键词爆破拆除；爆破切口；爆破参数；钢筋混凝土烟囱 中图分类号T U 7 4 6 ．5 ；T I Y 2 3 5 ．3 7文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 3 0 4 0 0 8 7 0 5 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no f2 4 0m - h i g hR e i n f o r c e dC o n c r e t e C h i m n e yi nJ i n z h o uP o w e rP l a n t H EW u ．y i l ，Y A N GZ h i ．X I Z 2 ，W UJ i a n ．y u a n 2 ，X U EF e n g s o n 9 2 ，T A NX u e g a n 9 2 1 ．A i rF o r c eA i r b o r n eA c a d e m y ，G u i l i n5 4 1 0 0 3 ，C h i n a ；2 ．P L AU n i v e r s i t yo fS c i e n c e t e c h n o l o g 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 I nac o m p l e xe n v i r o n m e n t ，a2 4 0I n h i g hr e i n f o r c e dc o n c r e t ec h i m n e yw a sd e m o l i s h e db yu s i n gd i r e c t i o n a lc o n t r o l l e db l a s t i n g ，w i t hc o m p o u n dt r a p e z o i db l a s t i n gc u t ．B ys e t t i n gu pt h ei n i t i a lc l o s e da n g l ea t3 0 。，t h e c o m p o s i t ec l o s e da n g l ea t5 0 。，t h eo r i g i n a lc u th e i g h t5m ，t h ec e n t r a lh o r i z o n t a la n g l eo ft h el o w e re d g eo ft h ec u ta t 2 2 0 0 ，a n do p e n i n ga s m a l lt r a p e z o i d a ld i r e c t i o n a lw i n d o wa l o n gt h eu p p e re d g eo ft h ec u t ，g o o db l a s t i n ge f f e c tw e r e a c h i e v e da n dt h eb l a s t i n gd a m a g eW a sw e l lc o n t r o l l e d ．T h es u m m a r yo ft h eb l a s t i n gr e s u l t ss h o w st h a t ，d u et ot h e l a r g ew e i g h to fu l t r a t y p ec h i m n e y ，w h e nd e m o l i s h i n gs c h e m ew i t hl o wb l a s t i n gc u tw a sp e r f o r m e d ，t h ec h i m n e y w o u l dh a v eat r e n do fs i td o w ns e r i o u s l y ，a n da l o n gc o l l a p s et i m ea n dd i f f i c u l t y i n c o n t r o l l i n gt h e d i r e c t i o n w o u l da p p e a r ． K e yw o r d s e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；b l a s t i n gc u t ；b l a s t i n gp a r a m e t e r ；r e i n f o r c e dc o n c r e t ec h i m n e y 1 工程概况 拆除烟囱位于辽宁省锦州市华润电力有限公司 厂区内，其爆破环境如图1 所示。烟囱北侧3 0m 为 燃料推土机加油站，1 2 6 ．5m 为库房；西侧距除灰分 厂、锅炉分厂氧气站1 1 0m ；南侧2 4 5m 为2 2 0k V 升 收稿日期2 0 1 3 0 8 2 4 作者简介贺五一 1 9 7 0 一 ，男，副教授、硕士，主要从事爆破教学研 究及工程设计与施工， E m a i l h e w y 0 3 2 6 s o h u ．c o r n 。 压站；东侧为开阔空地。烟囱为钢筋混凝土结构，高 2 4 0m ，底部外径2 4m ，底部壁厚0 ．7m ；顶部外径 7 ．8m ，壁厚0 ．2m ；东西方向各有一个高1 1m ，宽 6 ．2 4m 的烟道1 3 ；烟道灰斗平台上沿 即烟道口下 沿 距离地面5 ．3 5m ，烟道口上沿距离地面1 6 ．3 5m ；烟 道口下沿至烟道口上沿，外层钢筋直径2 2m m ，钢筋网 半径1 1 ．4 0 0 1 1 ．6 9 5m ，内层钢筋直径1 6m m ，钢筋 网半径1 1 ．0 5 5 ～1 0 ．7 6 0m ，内外层距离0 ．6 4m 。标 高5 ．3 5m 以上有内衬，1 8m 以下内衬厚0 ．2 3m ， 万方数据 爆破2 0 1 3 年1 2 月 1 8m 以上内衬厚度为0 ．1 2m 。钢筋混凝土的总方量为4 4 6 1m 3 ，自重约1 15 0 0t 。 厂区铁路 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 r r o u n d i n g s u n i t m 2 爆破方案设计 2 ．1 总体爆破方案 烟囱爆破拆除的基本原理为，利用炸药瞬间爆 发的能量在烟囱倒塌方向上破坏一定尺寸的烟囱结 构，并在烟囱倾倒方向反侧预留部分结构支撑切口 上部烟囱转动，使烟囱在偏心力矩的作用下倾 倒‘4 ] 。根据该烟囱所处的环境，和烟囱结构特点 烟道口东西对称配置 ，而且东侧场地比较开阔， 设计烟囱的倒塌方向为正东方向，爆破切口位于烟 囱底部，并以东侧烟道口为定向窗；倒塌方向烟道灰 斗平台预先切割破坏一部分，平台立柱和烟囱切口 同时爆破。 定位 2 ．2 爆破切口位置、形式及尺寸 爆破切口的形状、初始闭合角、切口底部圆心 角、切口高度等是影响烟囱失稳倒塌的关键因素，也 是烟囱爆破拆除设计的重点引。 根据该烟囱的结构和实际受力情况初步确定本 次爆破设计切口位置为地面以上 0 一 5 ．0m ；切 口采用复式正梯形爆破切口[ 2 - 5 ] ；为了确保定向的 准确性，还在切口上沿上方开一个小梯形切口 见 图2 ，小梯形高为2m ，上沿宽等于烟道口宽，底部 长1 3 ．2 4m 。由于烟囱切口底部与地面平齐，为了 避免地面和基础对支撑部破坏的影响，设计时把切 口初始闭合角处的顶点稍微抬高一点，距离地面 0 ．3m 。 烟道口 图2 爆破切E l 的形式及尺寸 单位m F i g ．2 F o r ma n ds i z eo fb l a s t i n gc u t u n i t m 根据上述理论计算和有限元分析，结合工程经 验‘3 引，爆破切1 3 参数确定如下 1 切口下沿水平切1 3 圆心角d 2 1 7 。，即切1 3 下沿弧长L ， 4 5 ．4m 。 2 切口初始闭合角』B 3 0 。。 3 切口复合闭合角亭 5 0 。。 4 高耸烟囱切口的高度日一般依据切口下沿 处烟囱的直径D 确定m 1 ，日 1 ／6 ～1 ／4 D 。本次 爆破拆除烟囱切口处直径为2 4m ，即切口高度在 4 ～6m 范围。切口高度最后取5m 。 万方数据 第3 0 卷第4 期贺五一，杨智旭，吴建源，等锦州电厂2 4 0m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除 2 ．3 预处理 烟囱切口爆破前，为了阻止爆破能量向保留支 撑部位传播，防止支撑部位遭到破坏睁1 0 1 ，在对称于 倾倒轴线的切口两侧开设定位窗。为了减少预处理 的工作量，把烟道口作为定向窗的上部分 见图3 ， 并把两个门洞作为定位窗的一部分。定位窗的顶角 采用水钻开始边缝再用机械破碎，其余部位采用试 爆爆破，最后用风镐进行人工修整，如图4 所示。定 向窗的开设采用类似的方法。 图3 爆破切口示意图 单位m F i g ．3 S c h e m a t i cd i a g r a mo fb l a s t i n gc u t u n i t m ◆ 图4 预处理效果 F i g ．4 E f f e c to fp r e t r e a t m e n t 根据预处理保持烟囱结构和质量对称的原则， 爆破前对切口范围的铁爬梯和照明系统的金属支架 等用氧焊切除MJ 。烟囱漏斗对烟囱倒塌会造成一 定的影响，爆破前进行切割处理。 2 ．4 爆破药孔参数 由于烟囱为薄壁圆筒结构，因此炮孔采用梅花 形布孔，参数设计如下叫 1 最小抵抗线形取切口处烟囱壁厚的一半， 即W 6 ／2 占为壁厚 。 2 药孔间距t l , 口 I ．0 1 ．5W 。 3 药孔排距b b O ．8 5 ～1 a 。 4 药孑L 孔深￡L 0 ．6 7 ～0 ．7 6 。 5 单孔药量按下式计算Q 。 q a b 8 ，式中，q 为 单位体积耗药量，取值为q 2 ．0g ／m 3 。 本次爆破8 0 ．7m ，根据上述公式结合工程实 际情况，各参数的取值分别为W 0 ．3 5m ，t ／, 0 ．5 0m ，b 0 ．4 0m ，L 0 ．5m ，Q l 0 ．2 8k g o 2 ．5 起爆网路设计 本次烟囱爆破位于电厂内，周围可能存在杂散 电流、射频电流和感应电流等，因此不适合使用电雷 管起爆。为了做到安全、可靠、准确，本次爆破采用 非电塑料导爆管起爆系统。 为作业方便，采用非电簇联法 “梳辫子” 复式 联结，导爆管雷管孔内延期，构成多通道联结的爆破 网路。为减少一次起爆药量和确保定向的准确 性，本次爆破共分两响，中间的两个爆破块采用 M S 2 段非电雷管起爆 见图3 ，两边的两个爆破 块采用M S 4 段非电雷管起爆，每个装药设置2 发 非电雷管，所有雷管每1 0 ～1 5 发构成一簇联结， 总线路使用2 发非电雷管联结，最后使用导爆管 激发器引爆。 万方数据 爆破2 0 1 3 年1 2 月 3 安全防护措施 1 飞石防护为了限制爆破飞石的飞散距离， 以免击坏设备，本次爆破采用主动防护措施。爆破 部位的防护材料采用六层绿网，中间夹一层铁丝网， 并用铁丝固定。 2 减震措施高大烟囱的自重大，倒塌冲击地 面的速度较大。为了降低烟囱触地效应对倒塌方向 右边升压站和后方厂房设备的影响，本次爆破在沿 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5 道，见图5 a ，堤坝的成梯形，底部宽 度为5 。6m ，顶部宽度为2 ．0m ，高约2 ．5m ，减震 堤坝之间铺设松散的灰土层。并在沿倒塌轴线方向 两边和垂直倒塌方向后方开挖深约2 ．5m ，宽1m 的减震沟，见图5 b 。 图5 减震措施 F i g ．5D a m p i n g1 1 1 r I S [ I F e S 3 防飞溅物对于烟囱筒体撞击地面产生的 飞溅碎片安全距离，目前尚无精确的计算公式确定。 根据同类工程的实践经验，对于1 0 0m 以上的钢筋 混凝土地面，若爆前在预定撞击点处的地面位置，铺 垫一层大于5 0c m 的亚粘土或沙土，并垒筑数道一 定宽度和一定高度的缓冲墙 用土袋或煤灰渣袋等 垒筑 ，采取这些预防措施后，钢筋混凝土烟囱简体 撞击地面产生的飞溅碎片，其飞散距离不会超过爆 破飞石的距离，控制在烟囱设计的倒塌范围内。本 次爆破在堆积减震堤坝的同时，在堤坝表面用彩条 布加安全网覆盖并在上面堆积沙袋固定。 4 爆破效果 起爆约1 ．3 5s 后烟囱向倒塌方向倾倒约1 。，预 留支撑部发生脆性断裂，烟囱开始下坐；下坐约 3 ．5s 后烟囱停止下坐，并整体向设计方向倾倒，整 个爆破倾倒过程持续约2 4 ．5S 。图6 为烟囱的实际 爆破效果图，从图中可以看出，烟囱的倒塌方向与设 计的倒塌轴线相差约4 。，烟囱倒塌的飞溅物、塌落 震动均控制在允许范围内，周围建筑设备完好无损。 倒塌过程中烟囱下坐约1 2m ，并在距离烟囱底部约 9 5m 处折断，折断后烟囱上部分前冲约1 5m ，整个 烟囱的倒塌距离约为2 4 3m ；横向 即垂直于倒塌中 心线方向 最大塌散宽度约为3 1m 。 图6 倒塌效果 F i g ．6 F i n a ls t a r 5 结论 通过对国内首座2 4 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 超高型烟囱采用复式正梯形爆破切口，并 在切口上沿开一个梯形定向窗的方式爆破拆除，可 实现良好的定向。 2 爆破部位的采用六层绿网，中间夹一层铁 丝网的防护方法，可有效防护爆破飞石并提高防护 效率。 万方数据 第3 0 卷第4 期贺五一，杨智旭，吴建源，等锦州电厂2 4 0m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除 3 超高型烟囱自重大，爆破拆除时下坐量大， 而烟囱下坐过程中很容易造成底部压垮破坏不均 匀，会影响烟囱倾倒方向的准确性。 4 超高型烟囱倒塌过程中受力复杂，上下节 倾倒速度不断发生变化，很容易在中部位置产生折 断，并发生前冲。 [ 2 ] [ 3 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 4 ] 参考文献 R e f e r e n c e s 何国敏．复杂环境下1 8 0m 烟囱定向控制爆破拆除 [ J ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 3 7 4 - 7 6 ． H EG u o m i n ．D i r e c t i o n a lc o n t r o l l e de x p l o s i v ed e m o l i t i o no f 18 0mh i g hc h i m n e yi nc o m p l e xc o n d i t i o n s [ J ] ．B l a s t i n g ， 2 0 1 1 ，2 8 3 7 4 ．7 6 ． i nC h i n e s e 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 9 ． 夏卫国，武双章，唐勇．新海电厂2 1 0m 高钢筋混凝 土烟囱爆破拆除[ J ] ．工程爆破，2 0 1 l 1 5 8 6 0 ． X I AW e i g u o ，W US h u a n g z h a n g ，T A N GY o n g ．B l a s t i n g d e m o h i o no ft h e2 1 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 i nX i n h a i p o w e rp l a n t [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ， 2 0 1 1 1 5 8 6 0 ． i nC h i n e s e 郑炳旭，魏晓林，陈庆寿．钢筋混泥土高烟囱切口支撑 部失稳力学分析[ J ] ．岩石力学与工程学报，2 0 0 7 ， 2 5 S 1 3 3 4 8 - 3 3 5 4 ． Z H E N GB i n g X U ，W E IX i a o f i n ，C H E NQ i n g - s h o u ．M e c h a n i c a la n a l y s i so fc u t t i n g s u p p o r td e s t a b i l i z a t i o no fh i 【g h r e i n f o r c e dc o n c r e t ec h i m n e y 『J1 ．C h i n e s eJ o u r n a lo fR o c k M e c h a n i c sa n dE n g i n e e r i n g ，2 0 0 7 ，2 5 S 1 3 3 4 8 - 3 3 5 4 ． i nC h i n e s e [ 5 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 9 ] [ 1 0 ] 王斌，梁开水，张建华．高耸建筑物定向爆破中切口 长度安全范围的研究[ J ] ．中国安全科学学报， 2 0 0 4 5 1 4 2 0 ． W A N GB i n ，L I A N GK a i s h u i ，Z H A N GJ i a n h u a ．S t u d yo n t h es a f er a n g eo fb l a s t i n gc u tl e n g t hi nd i r e c t i o n a l l yb i a s t i n gt h et o w e r yb u i l d i n g [ J ] ．C h i n aS a f e t yS c i e n c eJ o u r h a l ，2 0 0 4 5 1 4 - 2 0 ． i nC h i n e s e 王希之，年鑫哲，刘晓峰，等．遵义电厂冷却塔爆破拆 除[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 6 4 - 6 6 ． W A N GX i z h i ，N I A NX i n z h e ，L I UX i a o f e n g ．E x p l o s i v e d e m o l i t i o no fc o o l i n gt o w e ri nZ u n y ip o w e rp l a n t [ J ] ． B a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 1 6 4 _ 6 6 ． i nC h i n e s e 唐海，梁开水．烟囱爆破倾倒折断的力学浅析[ J ] ． 爆破，2 0 0 3 ，2 0 3 9 一1 1 ． T A N GH a i ，L I A N GK a i s h u i ．M e c h a n i c sa n a l y s i so ff a l l d o w np r o c e s so fc h i m n e yb yb l a s t i n gd e m o l i t i o n [ J ] B i a s r i n g ，2 0 0 3 ，2 0 3 9 1 1 ． i nC h i n e s e 叶海旺，薛江波，房泽法．基于L S D Y N A 的砖烟囱爆 破拆除模拟研究[ J ] ．爆破，2 0 0 8 ，2 5 2 3 9 - 4 2 ． Y EH a i w a n g ，X U EJ i a n g b o ，F A N GZ e - f a ．N u m e r i c a ls i m u l a t i o no fb r i c kc h i m n e yb l a s t i n gd e m o l i t i o nb a s e do nL S D Y N A [ J ] ，B l a s t i n g ，2 0 0 8 ，2 5 2 3 9 4 2 ． i nC h i n e s e 谢春明，杨军，薛里．高耸筒形结构爆破拆除的数 值模拟[ J ] ．爆炸与冲击，2 0 1 2 1 7 3 7 8 ． X I EC h u n m i n g ，Y A N GJ u n ，X U EL i ．N u m e r i c a ls i m u l a t i o no ft o w e r i n gt u b b ys t r u c t u r eb l a s t i n gd e m o l i t i o n [ J ] ． E x p l o s i o na n dS h o c kW a v e s ，2 0 1 2 1 7 3 - 7 8 ． i nC h i n e s e 冯叔瑜，吕 毅，杨杰昌，等．城市控制爆破[ M ] ． 2 版．北京中国铁道出版社，1 9 9 6 ． 上接第7 0 页 [ 6 ] 陈学华．构造应力型冲击地压发生条件研究[ D ] ．阜 新辽宁工程技术大学，2 0 0 4 ． [ 6 ] C H E NX u e h u a ．R e s e a r c ho nt h eo c c u r r e n c ec o n d i t i o n so f t e c t o n i cs t r e s s t y p eo fr o c kb u r s t [ D ] ．F u x i n L i a o n i n g T e c h n i c a lU n i v e r s i t y ，2 0 0 4 ． i nC h i n e s e [ 7 ]代长春，桂兵，吴学新．深孔爆破卸压技术在冲击地 压防治中的应用[ J ] ．煤炭技术，2 0 0 9 6 1 5 3 ．1 5 5 ． [ 7 ] D A IC h a n g c h u n ，G U IB i n g ，W UX u e x i n ．A p p l i c a t i o no f d e e p h o l tp r e s s u r et e c h n o l o g yi nc o m b a tr o c k b u r s t [ J ] ． C o a lT e c h n o l o g y ，2 0 0 9 6 1 5 3 - 1 5 5 ． i nC h i n e s e [ 8 ] 蒲文龙，张国华，毕业武．岩巷长钻孔大空眼中深孔直 眼掏槽爆破新技术[ J ] ．爆破，2 0 1 2 ，2 9 3 5 8 ．6 0 ． [ 8 ] P UW e n l o n g ，Z H A N GG u o h u a ，B IY e - w u ．N e wp a r a l l e l c u tb l a s t i n go fs t o n ed r i f tw i t hl o n ga n dl a r g ee m p yb l a s t - [ 9 ] [ 9 ] [ 1 0 ] [ 1 0 ] h o l e [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 2 ，2 9 3 5 8 6 0 ． i nC h i n e s e 李伟，程久龙，王延国，等．利用超前断裂爆破防治 冲击地压技术研究[ J ] ．中国矿业，2 0 0 8 4 9 5 ．9 7 ． L IW e i ，C H E N GJ i u l o n g ，W A N GY a n g u o ，e ta 1 ．S t u d yo n t h et e c h n o l o g yo fr o c k - b u r s tp r e v e n t i o na n dc o n t r o lb yu ． s i n ga d v a n c e db r e a k t i pb l a s t [ J ] ．C h i n aM i n i n gM a g a z i n c ，2 0 0 8 4 9 5 - 9 7 ． i nC h i n e s e 石少卿，康建功，汪敏，等．在爆炸与冲击领域内的 工程应用[ M ] ．北京中国建筑工业出版社。2 0 1 1 8 2 1 2 1 ． S H IS h a o - q i n g ，K A N GJ i a n g o n g ，W A N GM i n ，e ta 1 ．E x p l o s i o na n ds h o c ki nt h ef i e l do fe n r n e e r i n ga p p l i c a t i o n s [ M ] ．B e i j i n g C h i n aA r c h i t e c t u r e ＆B u i l d i n gP r e s s ． 2 0 11 8 2 - 1 2 1 ． i nC h i n e s e 万方数据