双曲线型冷却塔爆破拆除设计与分析.pdf

第2 9 卷第4 期 2 0 1 2 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 9N o ．4 D e c ．2 0 1 2 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s 8 n ．1 0 0 1 4 8 7 X ．2 0 1 2 ．0 4 ．0 2 1 双曲线型冷却塔爆破拆除设计与分析 翟国锋1 ，谭灵2 1 ．桂林空军学院，桂林5 4 1 0 0 3 ；2 ．解放军理工大学，南京2 1 0 0 0 7 摘要双曲线型冷却塔在当前爆破拆除中很常见，其结构对称，整体性强，钢筋较密，相对牢固。拟拆冷 却塔的爆破切口高度不小于1 ．8m ；在缺口范围外沿倒塌中心线至标高 1 5 ．0m 处预先爆破1 条宽5 0c m 的切割缝；截断圈梁，破坏其整体性，彻底破坏钢筋网的承重；采取减震措施，倾倒方向安全距离根据高度确 定并适当增大；确保爆破后顺利倾倒并在切口闭合后能够继续倒坍。 关键词双曲线型冷却塔；爆破拆除；设计 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 叭2 0 4 0 0 8 7 一0 3 D e s i g na n dA n a I y s i so nE x p l o s i V eD e m o l i t i o nO f H y p e r b o l i cC o o H n gT o w e r Z 日A ，‰乒增1 ，7 驯肠蟛2 1 。G u i l i l lA i rF o r e eA c a d e m y ，G u i l i H5 4 1 0 0 3 ，C h i n a ；2 ．S c i e n c e T e c h n o l o 韶U n i v e 瑙毋o fP I A ，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 ％eh Ⅵ e r b o l i cc 础崦t o W e ri 8c o m m o no b j e c ti ne 掰眦e x p l 戚v ed e m 0 1 i t i o n ，o f 谝i c h 由e 咖l 咖r e i ss y m m e t r i c a l 锄ds 劬n ge n o u g l l ．7 I kb l a s tc u t h e i g l l ti sd e 8 i g n e d 聃3 占，蚰d 肋l e s 8 出衄1 ．8m ．A5 0c mw i d ec u t s e ww a sp r e l i m i n a r yd e m o l i s h e da l o n gc o U a p 能c e n t e d i n ea th e i g l l tl o c 8 t i 衄1 5 ．0 m ，a n dt h ec i I c l eb e 岫觚dw i r e m e 8 hI ；e i n f o r c e m e n tw e r ec o m p l e t e l yd e s t ∞y e d ．S 栅腮m e 蚰u r e sw e r ea d o p t e dt o 陀d l l c eb l 黯t i n gs e i s m i c ．T h e 弓a 鲫 d i s t 蛐c ei nc o u a p s ed i r e c t i D ns h o u l db ed e s i 印e da c c o r d i n gt ot l l et a w e rh e i g h t ，w h i c hi n s u r e st o p p l i n g 出e ri n c i s i o n c l o s i n g ． K e yw o r d s h v p e r b o l i cc o o l i n gt o w e r ；e x p l o s i v ed e 咖l i t i o n ；e x p l 0 8 i v ed e s i g r L 随着国家产业政策的调整，电厂、钢铁企业的产 能调整、扩容改造、工艺革颏等，双盐线筒型建 梅 筑物爆破拆除的实践越来越多。结合2 0 1 0 年9 月 1 7 日宁波明耀环保热电厂冷却塔爆破拆除，研究了 双曲线篱型建 构 筑物爆破拆除设计。 1 工程概况 宁波明耀环保热电厂冷却塔于獬5 年建成投 产，周围环境较为开阔，除南侧临近厂房外，其余三面 收稿日期2 0 1 2 一0 7 1 6 作者简介翟国锋 1 9 7 4 一 ，男，博士、讲师，研究方向为爆炸及其应 用技术， E m 8 i l z g f 9 7 0 1 1 6 3 ．c o m 。 均元建筑物。该冷却塔为双曲线形钢筋砼结构。塔 淋水面积3 6 0 0m 2 ，塔高9 0m ，基础露直径多勺7 1 ．6 5m ； 通风筒咽喉部直径3 9 ．1m ，顶部出口直径约4 lm 。 冷却塔环形基础为强度c 2 5 的钢筋混凝土，基 础底面埋深一2 ．0m ，环形基础下部为C 1 0 混凝土 垫层至压实土层上。冷却塔下有3 6 对钢筋砼人字 柱支撑，人字立柱顶部标高为5 ．8 2m ，人字柱混凝 土强度为C 3 0 ，直径为O ．5 5m 。环梁下沿厚 6 0 0m m ，上沿厚5 5 0m m ，高5 0 0m m 。塔身为钢筋混 凝土。强度为c 3 0 ，筒壁厚从下部的5 5 0m m 渐缩至 上部的1 6 0m m ，总钢筋混凝土方量约为2 4 0 0m 3 。 配筋情况如下。 万方数据 8 8爆破 2 0 1 2 年1 2 月 人字柱支撑配筋主筋1 0 担5 ，沿截面四周布 设，箍筋西1 2 1 0 0 。 环梁配筋主筋1 7 椰，内外2 层，箍筋西1 2 1 0 0 。 筒壁配筋主筋咖2 8 1 1 0 ，内外2 层，箍筋咖2 5 1 6 3 。 从结构上看，冷却塔整体性很强，结构牢固，支 撑部分相对独立，力学稳定性较好。 冷却塔各标高处塔壁半径如表1 。 表1 冷却塔壁主要部位尺寸表 T j l b I e1S i z eo f m i l Ip a r t so f ∞0 l i n gt o w 盯肿n 2 爆破设计 爆破采用定向倒塌。爆破切口位置的选择应满 足筒壁厚度、结构、受力、材料强度等沿切口轴线严 格对称，防止爆破后塔体倒塌偏离设计方向，也可防 止预处理后偏心失稳。 2 ．1 爆破切口设计 2 ．1 ．1 爆破切口高度 切口高度应满足日≥6m ，适合于原地倒塌。因 此，切口范围上沿标高为1 2 ．3 2m 。 筒壁爆破位置高度一般按下式计算⋯ 1 ．5 3 6 6 为筒壁壁厚，6 6 0c m 圈 人字 筒壁为钢筋混凝土，布筋较密，又因为是全对称 结构，所以系数取大值。计算得 3 艿 1 ．8m 。 塔壁爆破部位下沿标高 6 ．3 2m ，上沿标高为 8 ．1 2m 。取 6 ．3 2 ～ 8 ．1 2m ，壁厚5 5 0 ～ 3 6 0m m ，平均壁厚4 6 0m m 。 2 ．1 ．2 爆破切口圆心角d a 取值范围为2 0 0 2 4 0o 。为确保爆破倾 倒拉1 ，取0 c O ．6 5 3 6 0 。 2 3 4o ，取a 2 3 0 o 2 ．1 。3 切口部位圆周长度L 切 ‰ o ．6 5 。1 T ’D 底边直径6 7 ．6m ，上沿直径6 4 ．0m 计算得， 底边周长为1 3 7 ．9 6m 上沿周长为1 3 0 。6m 。 2 ．2 爆破参数设计 2 ．2 ．1 塔体筒壁 炮孔直径取4 2n 瑚，布孔采用垂直筒壁钻孔。 最小抵抗线形由式形 1 ／2 6 计算得∞J ， 形 1 ／2 艿 0 ．5 6 0 3 0c m 。 炮孔深度三三 0 ．6 ～0 ．8 6 ，由于壁厚从 6 0 0 舢渐变为柏。姗，故取￡ 4 0c m 下排孔 ， ￡’ 3 0c m 上排孔 。 间距口、排距6 4 0c m 3 0c m 。 单耗药量q 对钢筋混凝土构件，q 2 ．0k g ／m 3 。 单孔药量Q Q 驴硒 2 ．O O ．4 0 ．3 0 ．4 O ．0 9 6k g ，根据壁厚变化，取Q 1 1 0g 下3 排孔 ， Q 9 0g 上3 排孔 。 冷却塔切口范围内沿切口中心轴线开设1 个宽 2 ．0m 、高6 ．0m 的定位槽；筒壁间隔2 ．Om 用机械 开设1 个宽2 ．0m 、高6 ．Om 的预处理槽；圈梁选择 4 ～5 处进行机械切割处理。切口内待爆破筒壁 2 9 块，人字柱2 3 对。如图1 、图2 所示。 图1冷却塔爆破部位示意图 F i g ． 1S k e t c hm 印o fb l a s t i n gp o s i t i o ni nc o o l i n gt o w e r 万方数据 第2 9 卷第4 期翟国锋，谭灵双曲线型冷却塔爆破拆除设计与分析 爆破切口部位下底长1 3 7 ．9 6 一 一 爆破切口部位上底长1 3 0 ．6 0 l ／／乒 一 1 ＼ 2 ； 琢 “ Ⅳ顶瑗 匿匿 预预预预预预预预预预 ＼- 鲁童l 处 处处处处处处处处处处处处处 弭蛋蛋蛋氇 拥 盈檀疆 硼疆 珥 瑶瑶 孔2 E K I 3孔5孔7孔9 l 孔l l } } L3孔1 5孔7孔9孔2 I 孔2 3孔2 5孔2 7孔2 9孔l孔3 3 ＼ ／＼八l 八八八八八八八八八八八／＼／＼／＼I ／＼／＼㈠／＼⋯／＼八／＼／＼／＼＼／＼／ 图2 冷却塔爆破切口部位展开示意图 单位m F i g ．2 E x t e n d e dc h a r to fb l a s t i n gc u tp o s i t i o ni no o o l i n gt o w e r u n i t m 2 ．2 ．2 人字柱 圆柱截面，直径5 5c m 炮孔深度L ￡ O ．6 一O ．8 D ，取L 3 5c m 。 间距口口 1 ．0 2 ．0 ￡，取3 5c m 。 单耗药量q 对各类支撑构件，结合配筋率和布 筋情况，取g 2 ．Ok g ／m 3 。 单孔药量Q Q 稍 2 0 ．3 5 3 ．1 4 O ．2 7 5 2 1 6 6g ，下部和上部分别取1 8 0g 和1 5 0g 。 钻孔直径为4 2 姗，上下各布置6 个炮孔。 2 ．2 ．3 切割缝 为防止切口爆破后上部钢筋牵拉导致倒坍方向 发生偏移，在缺口范围外沿倒塌中心线至标高 1 5 ．Om 处预先爆破_ 二条宽5 0c m 的切割缝【4 J 。参 数如下。 ． 孔间距口 3 0c m 、排距6 3 0c m ，单耗药量取 口 2 ．0k g ／m 3 。 单孔药量Q g 口砧 2 ．0 O ．3 0 ．3 0 ．1 8 0 ．0 3 2k g ，取Q 4 0g 下5 排孔 、Q 3 5g 上4 排 孔 。 2 ．3 起爆网路 采用导爆管起爆网路。起爆顺序为冷却塔塔 体爆破切口先起爆，圈梁和人字柱支撑延后7 5m s 起爆。沿切口中心对称轴线，由中心向两边依次起 爆。保证最初倾倒的准确。 雷管段别及联接爆破切口采用M S 缶段雷管， 圈梁和人字柱支撑采用M S - 8 段雷管。切割缝采用 M s ．1 段雷管。孔外使用M S ．1 雷管连接，塔体和支 撑孔外导爆管分别簇联，由双发M S - l 雷管连接一 组簇联，各组M S - 1 导爆管雷管形成网格式闭合起 爆网路。 3 设计和实践中应注意把握和解决的 问题 从爆破效果看，爆破设计是可行的、安全的。此 类结构在设计和实践中还需要注意以下问题 6 ．3 2 ∑Z 二 3 ．1 切口高度应保证切口闭合时塔身继续失稳 切口高度是设计中的一个重要参数，对冷却塔 顺利倒坍有重要影响。冷却塔为全圆对称结构，切 口高度不应小于3 艿，壁厚取大值。切口闭合时，切 口外沿下降的高度为切口高度危，设y 为转动角度 L 即倾倒角，有t a n72 瓦可钿，塔身对新支点 7 王I 形成的偏心矩e 玩。t 肌y 。石订钿满足 e 心，故塔体继续倾倒。 3 ．2 预拆除应准确合理 预处理包括对爆破切口范围内的筒壁、环梁和 人字柱的预处理，保证爆破后准确倾倒。主要有在 切口中心开定位槽、两边开定向窗；预处理部分塔壁 板块、截断圈梁；淋水平台结构在简体爆破前采用机 械方式进行预拆除。 3 ．3 减震防护措施须提高 主要是防止爆破飞石和冷却塔体触地时产生的 混凝土碎块对人员、建筑物和设备的伤害。根据周 围设施情况，一是在爆破切口外围用草带、铁丝网， 外加胶皮带覆盖炮孔；二是在倾倒方向修筑减震坝、 减震沙堤，搭设防护架等。同时，加大安全距离，倾 倒方向2 5 0m ，两侧及反方向为1 5 0m 。 冷却塔结构相对牢固，爆破设计应当着眼破坏其 结构的整体性。在环境复杂时，还可以对支撑体进行 强度校核。保证在突加载荷作用下，余留部分不被上 部压坏，冷却塔不发生下坐。即支撑部分的最大压应 力[ 盯。] 不大于其极限抗压强度[ 盯] ，[ 盯。] ≤[ 盯] 。 [ 1 ]郭进平，聂兴信．新编爆破工程实用技术大全[ M ] ．北 京光明日报出版社，2 0 0 2 ． 下转第1 3 9 页 万方数据 第2 9 卷第4 期胡振襄，阳运秀，吕林，等露天地基开挖爆破效果满意度综合评价研究 1 3 9 上接第8 9 页 [ 2 ]王铁，刘立雷．冷却塔定向爆破拆除及爆破效果有 限元数值模拟[ J ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 1 6 7 0 ． 2 ]W A N GT i e ，U UI J i ．1 e i ．D i r e c t i o n a le x p l o s i v ed e n l o l i t i o n0 f c o o l i n gt o w e ra r I di t sn u m e r i c a ls i m u l a t i o np m c e s s [ J ] ． B l 鹊t i n g ，2 0 1 1 ，2 8 1 6 7 - 7 0 ． i nC h i n e s e [ 3 ] 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 ． [ 3 ]w A N Gx i ．z h i ，N I A Nx i n ．z h e ，u ux i a o ．f e n g ，e ta 1 ．E x - p l o s i v ed e m o l i t i o n0 fc 0 0 l i n gt o w e ri nz u n y ip 叫佗rp l 蚰t [ J ] ．B l 酗t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 1 “一6 6 ． i nC h i n e s e [ 4 ]罗伟涛，郑建礼．9 0m 高冷却塔爆破机械联合拆除实 践[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 2 4 6 - 4 7 ． [ 4 ] u J 0w e i t ∞，z H E N GJ i a n - l i ．B l 聃血唱粕d m ∞l l i 他r ru n i t e dt od e m o l i t i o no f9 0ml l i g I lc 砌i n gt a 骶r [ J ] ．B l 龉- t i n g ，2 0 0 9 ，2 6 2 4 6 。4 7 ． i nC h i n e ∞ 上接第1 3 4 页 [ 4 ] [ 5 ] [ 5 ] L IY i - q u n ，H u 柚g - S o n g ．T h ea p p l i c a t i o no fl e ct ot h es a f e t ye v a l u a t i o no fi n s t 明t 锄e o u se l e c t r i cb l a s t i n gc 印w o r k s h o po fc h e m i c a lp l 粕t [ J ] ．T e c h n o l o 舀c a lD e V e l o p m e m0 f E n t e r p r i s e ，2 0 0 7 ，2 6 1 1 3 4 3 7 ． i nC h i n e s e G B 6 7 2 2 2 0 0 3 爆破安全规程[ S ] ． G B 6 7 2 2 删3s a f e t yr e g u l a t i o n sf o rb l 船t i n g [ s ] 。 i n C h i n e s e 、 [ 6 ] G B ／眈8 0 0 1 2 0 0 l 职业健康安全管理体系[ s ] ． [ 6 ] G B ／1 2 8 0 0 1 2 0 0 10 c c u p a t i o n a lh e a l d la n d8 出t yr n 肌- a g e I n e n ts y s t e m s [ S ] ． i nC h i n e s e [ 7 ]G B ／T 1 3 8 6 1 1 9 9 2 生产过程危险和有害因素分类与代 码[ S ] ． [ 7 ] G B ／T 1 3 8 6 l 1 9 9 2c l 鹊s i 矗c a t i o na n dc o d ef 矗t h eh 盟一 a r d o u sa I l dh a 瑚f l df ；I c t o r si np I - 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