复杂环境下75m高冷却塔爆破拆除.pdf

2 0 1 3 年6 月复杂环境下7 5 m 高冷却塔爆破拆除周应军等 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 8 3 5 2 ．2 0 1 3 ．0 3 ．0 1 3 复杂环境下7 5 m 高冷却塔爆破拆除睾 周应军陈德志李本伟游力克张萍李克菲 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 湖北武汉，4 3 0 0 0 0 [ 摘要]采用定向倾倒控制爆破技术，成功拆除了复杂环境下7 5 m 高冷却塔。针对冷却塔底部直径大、可倾倒 范围小的环境特点，采用预先开凿加大高度的导向窗 高4 ．4 m 、宽3 ．0 m 和异型减荷槽、抬高爆破切口 高8 ．2 m 、 爆破切口圆心角取2 1 6 。等新技术，确定合理的爆破参数、起爆网路及安全防护措施，实现冷却塔倒塌过程中充分解 体，爆堆的长度和高度小，触地振动小，其爆破效果良好。 [ 关键词] 控制爆破钢筋砼冷却塔爆破切口减荷槽 [ 分类号] T U 7 4 6 ．5 T D 2 3 5 ．3 7 1 工程概况 待爆破冷却塔位于宁夏石嘴山电厂，高7 5 m 。 筒身采用C 2 5 砼现浇而成。冷却塔底部直径6 2 m ， 底部为4 0 对人字柱支撑，人字柱断面为直径0 ．4 5 m 的圆形结构，人字柱高5 ．3 2 m ；圈梁下部外径5 7 ．5 2 m ，内径5 6 ．5 2 m ，壁厚0 ．5 0 m ，圈梁高1 ．2 0 m 。筒体 壁厚为0 ．1 4 ～0 ．4 4 m 。总质量约为3 5 4 0 t ，重心高度 Z c 为3 0 m 。 待拆除钢筋砼冷却塔东面4 ．3 m 远处为废弃的 厂房，9 ．0 m 为厂区围墙，1 5 ．0 m 为铁合金厂围墙， 4 5 ．O m 处为铁合金厂厂房；南面8 3 ．7 m 为电厂厂区 围墙，西面3 9 ．6 m 为厂区围墙，围墙外是配煤中心， 4 5 ．3 m 处临近围墙上方有1l O k V 架空高压线；东北 面距厂房3 0 ．6 m ；北面距厂区围墙4 5 ．9 m 。如图1 所示。 2 爆破拆除方案 2 ．1 爆破施工难点u 刮 1 冷却塔高细比小，仅为1 ．2 1 ；冷却塔底部直 径大，圈梁 支柱环 钢筋密；冷却塔爆破需防止塌 而不碎和爆堆过高现象。 2 冷却塔为砼式薄壁结构，钻孔的数量多，装 药和堵塞困难，容易产生飞石，必须加强防护，严格 控制飞石对周边建筑物的危害。 3 因钻孔的数量大，起爆网路较复杂，应采用 非电微差起爆网路。确保每个药包按设计的起爆顺 序和间隔时间全部准爆，技术水平要求很高。 4 严格控制最大单响药量，确保爆破振动对周 边建 构 筑物不产生任何危害，并且还应注意塔体 图1 爆区环境平面图 单位m F i g ．1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fb l a s t i n gs u r r o u n d i n g s U n i t m 落地振动的影响。 2 ．2 爆破方案的确定 考虑到冷却塔自身结构特点与周边的复杂环 境，本次爆破决定采用“开窗口、断钢筋、预留支撑 板块”定向控制爆破方案进行拆除，冷却塔冷凝系 统采用机械方法拆除，塔体定向向南倾倒爆破方 案‘3 圳。 3 冷却塔爆破参数设计 3 。1 冷却塔切口的设计‘5 J ] 冷却塔切口在爆破后重力的作用下，要满足爆 破缺口部位钢筋的失稳条件，同时能产生足够的倾 倒力矩使塔体按设计方向倒塌。并使塔体保留部分 在倾倒过程中不被剪切破坏和压碎，避免冷却塔倒 鬻收稿日期2 0 1 3 - 0 3 - 2 0 作者简介周应军 1 9 8 2 一 ，男，硕士，工程师，主要从事爆破工程及其研究工作。E - m a i l 4 6 4 4 5 0 4 7 q q ．c o t t l 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 2 卷第3 期 塌时前冲或后坐。 1 爆破切口的形式在爆破拆除冷却塔工程 中，最常见的爆破切口形式有矩形、倒梯形、正梯形。 经过对比论证，本次爆破采用矩形切口。 2 爆破切口的高度总切口高度由砼壁切口高 度矗。、圈梁的高度h 和人字支柱的高度h ，三部分 组成。为使冷却塔安全地倾倒、解体，分别取h 。 1 ．6 8 m ，h 2 1 ．2 0 m ，h 3 5 。3 2 m ，总切口高度为h 1 h 2 h 3 8 ．2 0 m 。 3 爆破切口的长度切口角度是影响冷却塔爆 破倾倒的关键要素，人字柱爆破切口长度取冷却塔 底圆周长的0 ．6 倍 对应圆心角为2 1 6 。 ，需爆破4 0 2 1 6 0 ／3 6 0 0 2 4 对。圈梁仅在A 、c 、E 处切口 底部进行爆破。冷却塔 7 ．3 m 处周长为1 7 5 ．8 4 m ， 爆破切口长度为1 7 5 ．8 4 m 2 1 6 。／3 6 0 。 1 0 5 ．5 0 m ，保留支撑砼体弧长7 0 ．3 4 m 。如图2 所 示。 图2 爆破切口示意图 单位m F i g ．2 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 3 ．2 冷却塔预处理J 冷却塔预处理是一项十分重要的工作，它可以 减少爆破钻孔数量，降低炸药总用量，同时又保证冷 却塔按设计要求倒塌。 具体做法为 1 用破碎锤开凿切口范围内的定向窗、导向 窗、减荷槽，各尺寸见表1 。 表1 爆破切口尺寸 T a b ．1 B l a s t i n gc u ts i z e m 2 从破碎倒塌中心线左侧的第4 对入字柱进 入塔内，进行机械拆除。对冷却塔内部的支撑淋水 平台、淋水平台的立柱等内部的预制构件机械拆除， 将塔体内部预制构件掏空。右侧第4 对人字柱作试 爆立柱。 3 左右两侧第1 2 对人字柱后圈梁及筒壁用破 碎锤开2 ．5 m 宽定向窗。 3 ．3 爆破参数的设计 冷却塔爆破的各种参数详见表2 。 表2冷却塔爆破参数 T a b ．2 B l a s t i n gp a r a m e t e r sf o rc o o l i n gt o w e r 钻孔壁厚／孔深／孑L 排距／孔间距／单孔药孔数／总药 位置c m c mc me m 量／g个量／k g 3 ．4 爆破网路的设计 冷却塔爆破由于爆破区域大，炮孔较多，为减小 炸药爆炸产生的爆破振动，使用孔内非电毫秒延期 起爆技术。以倾倒中心线为对称轴，对称分4 个段 别进行爆破，分别是1 段 A B 、3 段 B c 、5 段 C D c 和7 段 c D E 导爆管雷管。装药 堵塞完成后，就近将约2 0 根导爆管捆成一把，每把 捆绑2 发瞬发导爆管雷管，然后就近约2 0 发孔外瞬 发连接雷管”大把抓”成一把后捆绑2 发电雷管，将 全部电雷管串联，使用高能脉冲起爆器进行起爆。 爆破网路如图3 所示。 图3 爆破网路不意图 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 gn e t w o r k 4 爆破安全防护 4 ．1 爆破振动控制p J 考虑到爆破区域建 构 筑物的安全，根据萨道 夫斯基计算公式 移 殛’ Q Ⅳ3 ／R 。 1 式中秽为安全允许的质点振动速度，c m ／s ；Q 为一 次齐发大药量，k g ；R 为爆源至保护建筑的距离，m ； K 为与介质和爆破条件因素有关的系数；o ／为振动 衰减系数。K 7 为修正系数。按工程爆破实用手 册和国家有关标准取值，式中K 、O t 、K ’分别取5 0 、 1 ．4 和0 ．5 ，最大单响药量按4 0 k g 计算。距冷却塔 最近3 0 ．6 m 处厂房，根据式 1 计算得出爆破振动 速度为1 ．1 6 c m ／s ，爆破振动不会对周围建 构 筑物 位，- 砬部￡坷西破．忒基爆名亚椭舍鑫减匕冱倾倒中加鼢w叶娜槽导八芒、1荷八o。吒匹减矽“匹位、3 殁魏彳_rf△破D 咱五 万方数据 2 0 1 3 年6 月复杂环境下7 5 m 高冷却塔爆破拆除周应军等 5 5 造成破坏。 4 ．2 塌落振动的控制 由于冷却塔塌落振动的强度要比爆破振动大， 对周围的建 构 筑物影响更大，应该足够重视。 塌落触地振动由以下公式验算‘1 0 1 口。 K , [ 、一。，⋯R 一，i n ] 卢 2 式中q 为塌落引起的地表振速，c m ／s ；／3 、K 为衰减 参数，分别取届 1 ．6 6 ，K 3 ．3 7 ；M 为下落构件质 量，3 5 4 0 t ；g 为重力加速度，9 ．8 m ／s 2 ；H 为构件的重 心高度，3 0 m ；盯为地面介质的破坏强度；R 为观测点 到冲击地面中心的距离，冷却塔重心触地处离铁合 金厂房7 6 m 。经计算钆 1 ．5 2 c m ／s ，小于允许值，理 论计算结果符合规程要求。 为了确保更加安全，在冷却塔东边和北边距离 冷却塔5 m 处，各开挖一条长5 0 m ，宽l m ，深2 m 的 减振沟。 4 ．3 飞石控制 飞石控制分为主动和被动防护措施。主动防护 措施主要有设计合理的起爆顺序和最佳延期时间， 爆破部位用安全网等防护材料覆盖5 ～1 0 层，局部 需要加强处覆盖1 0 ～2 0 层；被动防护措施有在距 炮孔5 m 之外，铁合金厂房方向用钢管、2 层安全密 目网，沿着冷却塔弧线搭设高8 m 、宽2 0 m 的挡墙， 以防飞石的溢出，确保周围建筑物的安全。 5 爆破效果 石嘴山电厂7 5 m 高冷却塔起爆后按设计方向 倒塌，无后坐、剪断和前冲现象，塔体充分解体，爆破 残体全部落于底部环形内，整体爆堆高度约3 m ，倒 塌效果比较理想。周边厂房、围墙、配煤中心、高压 线安然无恙，爆破取得圆满成功。图4 为爆破效果 图。 图4 爆破效果图 F i g ．4D i a g r a mo fb l a s t i n ge f f e c t 6 结束语 通过此次7 5 m 高冷却塔的爆破，得出体会如 下 1 冷却塔预处理采用异型导向窗及减荷槽，不 但有效地减少了钻孔及相关工作量，同时也减少了 爆破量，降低了安全隐患和防护难度。最为关键的 是在保证预处理面积的同时，通过对导向窗和减荷 槽的形状及结构进行控制，大大提高了预处理部分 的结构稳定性，有效提高了预处理工作的安全性。 2 预先开凿宽3 ．0 m ，高4 ．4 m 导向窗和异型减 荷槽，抬高爆破切口至8 ．2 m 高，爆破切口圆心角取 2 1 6 0 等技术，使得冷却塔在倾倒过程中发生扭曲并 充分解体，爆堆较低，触地振动小。 3 在筒式薄壁结构建筑物的控制爆破中，由于 单段起爆的炸药量相对较少，建筑物触地引起的表 面振动比炸药爆炸时产生的地表振动要大，合理开 挖减振沟可以有效地减少塔体触底振动。 参考文献 [ 1 ]贾永胜，谢先启，罗启军，等．6 9 ．8 m 高冷却塔定向爆 破拆除．[ J ] ．工程爆破，2 0 1 0 ，1 6 1 5 9 - 6 2 ． J i aY o n g s h e n g ，X i eX i a n q i ，L u oQ i j u n ，e ta 1 ．D i r e c t i o n a l b l a s t i n gd e m o l i t i o no fa6 9 ．8 mh J i s hc o o l i n gt o w e r [ J ] ． E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 1 0 ，1 6 1 5 9 - 6 2 ． [ 2 ]杨朴，白立刚．高大薄壁双曲钢筋混凝土冷却塔定向 爆破拆除技术[ J ] ．铁道工程学报，2 0 0 6 3 6 6 - 6 9 ． Y a n gP u ，B a iL i g a n g ．T e c h n i q u ef o rd e m o l i s h i n gh i s h t h i n w a l lh y p e r b o l i cr e i n f o r c e dc o n c r e t ec o o lt o w e rb yd i - - r e c t i o n a lb l a s t i n g [ J ] ．J o u r n a lo fR a i l w a yE n g i n e e r i n g S o c i e t y ．2 0 0 6 3 6 6 - 6 9 ． [ 3 ]王汉军，杨仁树，李清．薄壁结构双曲线冷却塔的定 向爆破拆除技术[ J ] ．煤炭科学技术，2 0 0 6 ，3 4 7 3 6 4 0 ． W a n gH a n j u n ，Y a n gR e n s h u ，L iQ i n g ．D i r e c t i o n a lb i a s - t i n gt e c h n o l o g yf o rh y p e r b o l as h e l ls t r u c t u r ec o o l i n gt o w e r [ J ] ．C o a lS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 0 6 ，3 4 7 3 6 - 4 0 ． [ 4 ]黄小广，褚怀保，盖四海，等．复杂条件下8 5 m 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 ． H u a n gX i a o g u a n g ，C h uH u a i b a o ，G a iS i h a i ，e t a 1 ． D e m o l i t i o no fa n8 5 mh i i s hr e i n f o r c e dc o n c r e t ec o o l i n g t o w e rb yc o n t m U 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 ． [ 5 ]陈德志，游力克，丁帮勤，等．2 座9 0 m 高冷却塔与 1 5 0 m 高烟囱一次性爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 2 ，2 9 4 8 3 - 8 6 ． C h e nD e z h i ，Y o uL i k e ，D i n gB a n g q i n ，e ta 1 ．S i m u l t a n e - o u s l ye x p l o s i v ed e m o l i t i o no ft w o9 0mh i s hc o o l i n gt o w e F sa n da1 5 0 mh i g hc h i m n e y [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 2 ，2 9 4 8 3 8 6 ． [ 6 ]夏卫国，武双章，唐勇．2 座1 1 0 m 高双曲线冷却塔爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 2 6 8 - 7 1 ． 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 ．E x p l o s i v e d e m o l i t i o no ft w o11 0mh y p e r b o l i c c o o l i n gt o w e r s [ J ] ． B l a s t i n g ，2 0 1 1 ，2 8 2 6 8 0 7 1 ． 万方数据 5 6 爆破器材E x p l o s i v e M a t e r i a l s第4 2 卷第3 期 [ 7 ] [ 8 ] 吴剑锋．双曲线型冷却塔爆破拆除切口参数研究[ J ] ． 爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 6 5 - 6 8 ． W uJ i a n f e n g ．R e s e a r c ho nc u tp a r a m e t e r sf o rb l a s t i n g d 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 [ J ] ．B l a s t i n g ， 2 0 0 9 ，2 6 1 6 5 - 6 8 ． 瞿家林，徐刚，年鑫哲．电厂内复杂环境下两座9 0 m 高冷却塔爆破拆除[ J ] ．工程爆破，2 0 1 1 ，1 7 1 6 5 8 1 ． Q uJ i a l i n ，X uG a n g 。N i a nX i n z h e 。B l a s t i n gd e m o l i t i o n o ft w o9 0 mh i l g hc o o l i n gt o w e r su n d e rc o m p l e xe n v i r o n m e n ti nt h ep o w e rp l a n [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 1 1 ， [ 9 ] [ 1 0 ] 1 7 1 6 5 8 1 ． 乐松，池恩安．复杂环境下的冷却塔控制爆破拆除 [ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 2 4 8 - 5 2 ． Y u eS o n g ，C h iE n ’a n ，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 f c o o l i n gt o w e ri nc o m p l i c a t e ds u r r o u n d i n g s [ J ] ．B l a s t i n g ， 2 0 0 9 ，2 6 2 4 8 5 2 ． 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 1 - 4 ，4 0 ． g h o uJ i a h a n ．D i s c u s s i o no nc a l c u l a t i o nf o r m u l ao fc o l - l a p s i n gv i b r a t i o nv e l o c i l yc a u s 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 e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 9 ，1 5 1 1 - 4 ，4 0 ． B l a s t i n gD e m o l i t i o no f7 5 mI 强g hC o o l i n gT o w e ri nC o m p l i c a t e dE n v i r o n m e n t Z H O UY i n g j u n ，C H E ND e z h i ，L IB e n w e i ，Y O UL i k e ，Z H A N GP i n g ，L IK e f e i S i n o s t e e lC o r p o r a t i o nW u h a nS a f e t y E n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o nR e s e a r c hI n s t i t u t e H u b e iW u h a n ，4 3 0 0 0 0 [ A B S T R A C T ] A7 5 mh i g hc o o l i n gt o w e rW a ss u c c e s s f u l l yr e m o v e dw i t h i nt h ec o m p l i c a t e de n v i r o n m e n tu s i n gt h ed i r e c t i o n a lc o n t r o lb l a s t i n gt e c h n o l o g y ．C o n s i d e r i n gt h el a r g ed i a m e t e ro fc o o l i n gt o w e rb a s ea n dt h es m a l ls c o p eo ft o p p l i n ga n d f a l l i n g ，n e wt e c h n o l o g i e ss u c ha s t h ep r e ．c u to fh e i g h t i n c r e a s e do r i e n t e dw i n d o w s 4 ．4 mh i g h ，3 ．O mw i d e a n ds p e c i a l o f f - l o a d i n gt r o u g h ，t h ee l e v a t i o no fb l a s t i n gc u t 8 ．2 mh i g h a n dt h ee m p l o y m e n to f2 1 6 。b l a s t i n gc u tc e n t r a la n g l ew e r e a p p l i e dt od e t e r m i n et h er e a s o n a b l eb l a s t i n gp a r a m e t e r s ，b l a s t i n gn e t w o r ka n ds a f e t yp r o t e c t i v em e a s u r e s ．T h ec o o l i n gt o w e r w a sc o m p l e t e l yd i s i n t e g r a t e dw i t hd e c r e a s e dm u c kp i l es c a l ea n dh e i g h ta n dg r o u n dv i b r a t i o n ．T h eb l a s t i n ge f f e c ti sg o o d ． [ K E YW O R D S ] c o n t r o lb l a s t i n g ，r e i n f o r c e dc o n c r e t ec o o l i n gt o w e r ，b l a s t i n gc u t ，o f f - l o a d i n gt r o u g h 民爆专利信息 专利名称一种含火药震源药柱及制造工艺 专利申请号C N 2 0 0 5 1 0 0 1 6 9 9 3 ．2公开号C N l 9 0 0 0 3 0 申请日2 0 0 5 ．0 7 ．2 0公开日2 0 0 7 ．0 1 ．2 4 申请人吉林三三0 五机械厂化工材料分厂 一种含火药震源药柱及制造工艺，涉及一种炸药制造技 术的改进。其成分由水、硝酸铵、硝酸钠、油相、双基推进剂、 火药粉组成，其制造工艺是将硝酸铵、硝酸钠、油相、水制成 乳化基质，将单基或双基或三基发射药加工成粉，将乳化基 质与发射药粉按配比混匀，装入药柱壳体内，把双基推进剂 插入壳体内，装起爆药柱，封盖。其有益效果是爆速变化可 调，变化范围大，由于其爆速非常高，特别适用于石油勘探之 用。其技术指标装药密度≥1 ．4 s ／c m 3 ，连接力6 0 N ，爆速≥ 7 0 0 0 m ／s ，保证期2 a ，抗水性好。本发明充分利用废弃退役 后火药的能量，节约了能源，降低了震源药柱的生产成本。 专利名称粉状硝铵炸药连续碾混机 专利申请号C N 2 0 0 5 1 0 0 8 8 0 0 9 ．3公开号C N l 9 0 0 0 2 9 申请日2 0 0 5 ．0 7 ．2 1公开日2 0 0 7 ．0 1 ．2 4 申请人深圳市金奥博科技有限公司 本发明涉及到连续化生产粉状炸药时需采用本发明将 工业硝酸铵、油相、木粉、改性剂等几种物料在特定的比例、 温度下连续进行碾压混合，不断形成粉状工业炸药，以取代 间断式生产粉状炸药设备轮碾机及间断式工艺。它主要由 电机、变速系统、进料器、碾压辊、压载弹簧、行星轮系、出料 斗、松料组件、均料罩、双螺杆混合机、混合叶片和加料器部 件构成。双螺杆混合机对药料进行预混及送进，药料沿周向 均匀地分散开并落到碾磨盘上。松料组件在公转时逐步将 药料松散并向出料口翻送。碾压辊由行星轮系驱动实现公 转和自转，在两层中对药料进行连续碾磨搓揉，完成碾磨混 合生产工作，最后由出料口均匀连续排出。 专利名称磁性金属雷管空管体自动理管机 专利申请号C N 2 0 0 6 1 0 0 4 6 8 7 5 ．0公开号C N l 8 9 6 0 3 7 申请日2 0 0 6 ．0 6 ．0 9公开日2 0 0 7 ．0 1 ．1 7 申请人阜新赛恩斯自动化设备有限公司 本发明属雷管空管体质量好坏的检测机械，特别涉及一 种磁性金属雷管空管体自动理管机，由机壳、底座、空管体 箱、万向轮、电机、减速器、变频器和自动控制器组成，在空管 体箱内底部装一根主动轴，主动轴两端活动地装在轴承座 中，在空管体箱上部固定两个轴承座中活动地装一个从动 轴，在从动轴上均匀地固定数个上皮带轮，中间固定一个从 动轴支撑轮，磁性金属雷管空管体自动理管机是与磁性金属 雷管空管体检漏机配套使用的，结构简单、自动化、机械化程 度高，工作效率高，减轻了工人的劳动强度。 王元荪 万方数据