双曲线薄壁冷却塔控爆拆除.pdf

第2 9 卷第3 期 2 0 1 2 年9 月 爆破 B L A S ’n N G V 0 1 ．2 9 N o ．3 S e p ．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 3 ．0 2 2 双曲线薄壁冷却塔控爆拆除 王 洪，郑刚 武警警种学院，北京1 0 2 2 0 2 摘要 双曲线冷却塔是典型热电厂建筑设施，爆破采用预处理施工卸荷槽的控爆方法，在爆破缺口范围 内倒塌中心线两侧对称布置了l l 条卸荷槽，高度4 ～1 1m ，由中闰向两侧依次降低，使筒体在倾倒过程中， 顺利产生了扭曲变形，成功地拆除了该塔。爆破效果较好。 关键词冷却塔；控制爆破拆除；卸荷槽 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 2 } 0 3 0 0 8 9 0 3 ， C 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 fH y p e r b o l i cC o o l i n gT o w e r W A N GH o n g ，Z H E N G 能愕 C o r p sC o l l e g eo fA r m e dP o l i c e ，B e i j i n g1 0 2 2 0 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h eh y p e r b o l i cc o o l i n gt o w e ri sat y p i c a lb u i l d i n gi nt h et h e r m a lp o w e rp l a n t ．T h ep r e t r e a t m e n to no f f - l o a d i n gn o t c hw a su s e di nt h i sc o n t r o l l e db l a s t i n g ．E l e v e no f f - l o a d i n gn o t c h e sw e r es e tu pi nb l a s tc u ta r e aa l o n gt w o s i d e so ft h ec o l l a p s i n gc e n t e r l i n e ．T h et u b es t r u c t u r et e n s i o n a ld e f o r m a t i o nW a sc o n t r o l l e di nt h ep r o c e s so fc o l l a p s e ， w h i c he n s u r e dt h a tt h et o w e rw a ss u c c e s s f u l l yd e m o l i s h e d ． K e yw o r d s c o o l i n gt o w e r ；c 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 n ；o f f - l o a d i n gn o t c h 1 工程概况 因技术改造需要，该热电厂2 舞冷却塔需控制爆 破拆除。 1 ．1 周围环境 该热电厂待拆除区域共有3 座冷却塔，分别为 1 、2 、3 冷却塔，南北向依次排开，塔问间距均为 3 0m 。西侧1 7m 为一南北走向砖墙，墙外有一条 河，沿河场地空旷。墙内侧紧临墙体位于l 、2 塔 间有一库房。2 冷却塔正东侧有一库房 内有气 瓶，爆破前移出 。东侧南北向有一直角曲折输气 管道，距冷却塔近处为1 3i n ，远处为2 5I n ，须重点予 以保护。东侧3 0m 外有数座南北向厂房建筑及一 组冷却塔，要求不影响其正常生产。爆区环境如图 收稿日期2 0 1 2 0 3 一1 1 作者简允王洪 1 9 6 8 一 ，男，武警警种学院副教授、硕士，主要从 事探矿工程教学、科研与施工， E - m a i l w o w a n g h o n 9 1 9 6 8 y a h o o ．c o m ．c n 。 1 所不。 1 ．2 塔体结构 2 冷却塔塔身上部为双曲线圆筒型钢筋砼薄壁 结构，塔体高为4 0m ，塔身壁厚自下而上3 0 0 ～ 1 4 0m i l l 不等，下部人字型的钢筋砼斜柱用于支撑钢 筋砼圈梁，其规格为0 ．3 5m 0 ．2 5m ，共2 5 组，垂 直高度3 ．8m 。圈梁周长9 7 ．5m ，规格为0 ．5m 0 ．3 5m 。基础为池型钢筋砼结构，塔内基础上面有 钢筋砼立柱支撑凉水栅栏。 2 爆破方案与参数设计 该冷却塔为轻型薄壁钢筋砼结构，上宽下窄，倾 倒难度较大，设计时应充分考虑到以下几点①底部 直径大，应防止坐而不倒，倒塌后防止塌而不碎 解 体 ，爆堆过高，给后续工作带来难度。②因冷却塔 为薄壁结构，钻孔量大，且孔浅，装药、堵塞难度大， 防护工作量大，且不好防护，容易产生飞石，对周围 万方数据 爆破2 0 1 2 年9 月 建筑物构成威胁。同时要特别注意爆破振动及塌落 倒地振动的影响。③钻孔工作量大，网路敷设复杂， 必须选择非电毫秒雷管起爆。 热 力 管 道 图1 爆区环境图 单位m F i g ．1 S i t u a t i o no ft h eb l a s t i n ga r e a u n i t m 2 ．1 爆破方案的选择 倒塌方向根据硝冷却塔的四周环境，西侧地势较 为宽阔，因此倒塌方向确定为向西偏南1 5 。方向。 定向倒塌总体方案根据施爆体周围环境和塔 体的自身结构，爆破时以倒塌中心线为对称轴，采用 正梯形缺口。具体实施方案是，对冷却塔承重圈梁 及斜柱实施爆破，爆破的长度为全周长的2 ／3 。人 字型斜柱采取“△”的炸高，共爆破1 6 组，第1 响 靠 西部 立柱炸点高，最后一响炸点低，其余的立柱保 留不动。圈梁底边以倒塌中一f l , 线为轴左右各量取 3 2 ．5m ，则圈梁底边长为6 5m 。两端为预处理定向 窗口“△”。将骨料敲碎，钢筋割掉；为破坏简体的整 体性和刚性，便于筒体在倒塌过程中因重心失稳，而 形成扭曲，同时减少爆破工作量，对圈梁以上塔壁不 采取爆破方法，而是在爆破前预处理卸荷槽l1 块， 从倒塌中心线，向左右两边分别预处理5 块塔壁板 块，预留部分塔体支撑板块，2J 。 2 ．2 爆破参数设计 2 ．2 ．1 爆破缺口的弧长工 经测量2 2 圈梁的圆周长为9 7 ．5n l 。爆破缺 口弧长为周长的2 ／3 ，即6 5m 人字型斜撑立柱总计2 5 组，钻爆2 ／3 ，钻爆数 日为1 6 组。 2 ．2 ．2 最小抵抗线形的确定 钢筋砼人字型柱体其规格为0 ．3mX 0 ．2 5m ， 取W 1 0 ．1 2 5m ；钢筋砼圈梁其规格为0 ．5m x 0 ．3 5m ，取职 0 ．2 5m 。 2 ．2 ．3 炮眼的间距a 柱体口1 1 0 d 1 0 x 4 0m m 4 0 0m m 0 ．4m ； 圈梁口2 1 2 ．5 d 1 2 ．5X 4 0m m 5 0 0m m 0 ．5m 。 2 ．2 ．4 炮眼的排距b 柱体只设计一排钻孔。 圈梁的厚度为0 ．5m 。W 取0 ．2 5m 。因圈梁的 钢筋密度大且粗，故特选择小抵抗线，多打眼、少装 药，做到圈梁彻底粉碎。为此，b 取O ．2m ，梅花型布 孔如图2 示。 图2 圈梁炮孔布置图 单位m F i g ．2A r r a n g e m e n tp l a no fb l a s t h o l ei nt h eg i r t h u n i t m 2 ．2 ．5 炮眼深度和方向 立柱炮眼深度L ． 0 ．3 5mX0 ．6 6 0 ．2 3m ；圈 梁炮眼深度L 2 0 ．3 5m 0 ．6 6 0 ．2 3m 。 钻孔原则钻水平孔 用气脚、搭脚手架钻孔平台 。 如遇钢筋，可允许左右不超过2c m ，且沿中心线，左右 交错分布。因浅孔不容易堵塞，只有加强防护。 2 ．2 ．6 装药量计算 单孔装药量采用体积公式Q q a b H 计算单孔 装药量。由于圈梁钢筋密度大，可取q ． 1 5 6 0g ／m 3 ； 立柱钢筋密度略小，可取g 1 5 0 0s ／m 3 。 圈梁单孔装药量Q ， 1 5 6 0 0 ．5 0 ．2X 0 ．3 5 5 4 ．6g ，取6 0g ；立柱单孔装药量Q 2 1 5 0 0X0 ．4 0 ．3 0 ．2 5 4 5g ，取5 0g 。 总装药量按炮眼参数布置炮孔，立柱炮孔计 1 9 2 个，圈梁炮孔8 8 个，则总装药量为 Q 1 9 2 Q 2 8 8 Q 1 1 4 ．8 8k g 2 ．3 预处理方法 2 ．3 ．1 定向窗及减荷槽的预处理 以筒体倒塌中心的中点起，按周长2 ／3 的数据 向两边准确量取缺口底边长度6 5m 长，在端点处， 在底线上按4 5o 的角度在筒壁上划出斜边线，两直 角边长41 1 1 ，沿边线用液压锤凿碎骨料，露出钢筋， 并将其割断，形成左右各一个41 1 1 底宽 4m 垂 高 的定向窗。 为使筒体在倾倒过程中，能顺利产生扭曲变形， 所以预处理足够的减荷槽是不可减少的。减荷槽的 规格分别为中间部分，4I T I 宽 1 lm 高 ，再依 次向两边等间隔预处理8 个减荷槽，即2m 宽 8m 高 X2 个；2m 宽 X6i n 高 x2 个； 2I n 宽 X 4m 高 X 2 个；2n l 宽 41 1 1 高 X 几㈠H n ㈠U 万方数据 第2 9 卷第3 期王洪，郑刚双曲线薄壁冷却塔控爆拆除 9 1 2 个。其展开图如图3 所示。 图3 定向窗及减荷槽展开图 单位m F i g ．3E x p a n s i o np l a no fd i r e c t i o n a lw i n d o w a n do f f - l o a d i n gt r o u g h u n i t m 2 ．3 ．2 在圈梁上预开槽口 圈梁配筋复杂，打眼困难，试爆效果差，因此为 减少打眼数量，减少总爆破药量，提高爆破效果，在 圈梁上预开1 0 个4I l l 宽等距离槽口，预留1 l 处宽 度为2I T I 左右的等宽炸点。槽口内混凝土除净，钢 筋保留。 3 爆破网路设计 在发电厂区内施爆，雷管起爆数量大，为安全起 见，采用非电毫秒延期导爆管起爆网路。整个网路 分成4 段延时起爆。即中间4 组立柱与圈梁中间3 个预留支撑块体为第1 组；依次两边各2 组立柱与 圈梁各2 个预留支撑块体为第2 组；依此类推，向两 侧扩展各2 组立柱与圈梁各1 个预留支撑块体为第 3 组；继续向两侧扩展各2 组立柱与圈梁各1 个预 留支撑块体为第4 组。由第1 组～第4 组依次起 爆，孔内分别采用3 、5 、7 、9 段毫秒延期导爆管，每组 簇联后由2 发1 段毫秒导爆管引爆，最后8 发孑L 外1 段导爆管簇联后由两发瞬发电雷管起爆旧J 。 4 安全校核及安全措施 爆破对周围环境影响较大的有爆破振动、筒体 塌落振动、爆破冲击波及个别飞散物。因2 冷却塔 附近主要为保留冷却塔及厂房。因此我们重点对爆 破振动及塌落振动进行校核。 4 ．1 爆破振动校核 根据爆破设计，最大一段起爆药量为3 ．8 4k g ， 矿． 按公式y 盒Q 亍计算保护对象质点振动速度，K 取 J L 1 0 0 ，a 取1 ．6 ，重点保护对象1 、3 冷却塔到爆破点 距离R 为3 0m ，则V 0 ．8 9c m ／s ；其值远远小于电 业安全工作规程及爆破安全规程对质点振动速 度5c m ／s 的要求MJ 。 4 ．2 塌落振动校核 『 墨 下 依据经验公式E K lf 丝逍＼} I L ＼ 盯，j 经测算2 { ≠冷却塔质量M 1 0 2 5t ，重心高度H 1 6m ，爆破中心到被保护对象1 、3 冷却塔的距离R 3 0i n ，g 9 ．8 ，取K 4 ，p 一1 ．7 5 。代人公式得 K 1 ．1 9c m ／s 以上计算值远小于国家标准，钢筋砼结构房屋 安全振动速度V 5c m ／s ，可确保电厂发电机组的 正常运行和一切设施的安全∞j 。 4 ．3 安全措施 1 在简体倒塌范围内，用软土铺垫2 ～3I t l l 高，也能达到较好的减振效果L 6 j 。 2 在前后2 个保留的冷却塔附近可各预挖 1 条2i n 宽，3i n 深，2 0I T I 长的防震沟槽，对运行的 机组起保护作用，减震效果很好。 3 除对每个装药炮孔认真用炮泥堵塞外，对所 有的布孔区，临空区域 减荷槽、定向窗 用双草袋进 行覆盖，布孔区另外加双层钢丝网覆盖，对每根立柱 都必须用双层草袋和钢丝网扎捆有效控制飞块。 5 爆破效果 起爆后冷却塔在不足1S 内就开始向预定方向 倾倒，近7S 全部倒地。除塔顶未完全破碎，其余部 分破碎较好，因塔顶破碎不完整，爆堆高度达1 2m 左右。振动轻微，无明显飞石，因未采取降尘措施， 粉尘污染严重。 [ 1 ] 袁绍国，王礼，魏鑫，等．复杂环境下冷却塔倒塌 过程的计算机模拟[ J ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 3 2 6 - 2 9 ． [ 1 ] Y U A NS l m o - g u o ，W A N GL i ，W E IX i n ，e ta 1 ．N u m e r i c a ls i m u - l a t i o no nc o l l a p s ep r o c e s so fc o o l i n gt o w e ri nc o m p l e xe n v i r o n m e n t [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 1 ，2 8 3 2 6 - 2 9 ． i nC h i n e s e [ 2 ] 郭学彬．爆破工程[ M ] ．北京人民交通出版社。2 0 0 7 2 4 3 ．2 4 4 ． [ 3 ] 汪龙，张磊，支文超．复杂环境下6 0I n 高冷却塔 的拆除爆破[ J ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 2 7 6 - 7 8 ． [ 3 ] W A N G L o n g ，Z I - I A N GL e i ，Z I - 1 1w 酾一c h a o ．E x p l o s i v ed e m o l i - t i o no f6 0m h i s hc o o l i n gt o w e ru n d e rc o m p l e xe n v i m m n e n t [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 1 ，2 8 2 7 6 - 7 8 ． i nC h i n e s e [ 4 ] 张应力．工程爆破实用技术[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 5 ，3 0 5 ． [ 5 ] 汪旭光．爆破设计与施工[ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 1 1 ，6 9 2 ． [ 6 ] 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【j ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 2 7 2 - 7 5 ． [ 6 ]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 no fe x p l o s i o nd e m o l i t i o no f9 0mc o o l i n g t o w e r [ 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 万方数据