华能莱芜发电厂5座冷却塔爆破拆除.pdf

3 8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 0 卷第1 期 华能菜芜发电厂5 座冷却塔爆破拆除’ 夏卫国武双章史常猛 解放军理工大学工程兵工程学院 江苏南京，2 1 0 0 0 7 总参和平村工程指挥部 北京，1 0 0 0 8 8 [ 摘要]文章介绍了在施工时间紧的情况下快速成功地爆破拆除了5 座冷却塔。通过精心设计和施工取得了 爆破拆除冷却塔扭曲破碎完全、倾倒落地彻底、爆破危害控制好的成功经验，特别是3 座7 0 m 高预制板装配式冷却 塔的成功爆破拆除，可为类似爆破工程提供参考。 【关键词] 爆破拆除 冷却塔 爆破切口切1 1 参数 [ 分类号] T U 7 4 6 ．5 l 工程概况 华能莱芜发电厂积极响应国家“上大压小、节 能减排”的政策，决定拆除3 台1 3 5 M W 机组的l 。一 5 ’冷却塔。5 座冷却塔由北至南一字排开，编号依 次为I I ．2 ’、3 ‘、4 ‘、5 ’ 图1 ，冷却塔与冷却塔之间相 距2 0r n 左右；l ’冷却塔北3 0m 为山体；冷却塔西侧 有一南北走向高压线路，南端离5 ’冷却塔仅8m 左 右，西侧4 0m 为莲花河；5 ’冷却塔南侧1 5r n 有一围 墙，围墙外为空闲草地，西南侧2 5m 有一平房；所有 冷却塔东侧2 2 0m 为山体，山脚下有南北走向电 话线路，距冷却塔3 0m 左右；在4 。冷却塔与5 。冷却 塔之间有东西走向的排洪沟。 图I5 座冷却塔外形图 待拆除的5 座冷却塔均为钢筋混凝土薄壁结 构，I 。一4 i 冷却塔高7 0 ．3 0 m ，5 。冷却塔高9 0 ．0 0 r e ；l 。 一3 。冷却塔为2 ．0 0 m 2 ．0 0 m 预制板装配式结构， 4 ‘、5 i 冷却塔为现浇结构 图1 。其主要结构参数 如下1 。一4 ‘冷却塔地面 0 ．2 0 m 处的塔身外直径 为5 4 ．8 6m ，周长约1 7 2 ．3 5m ；共3 6 4 0 对人字形 立柱，立柱横截面为正八边形，其断面厚4 0c m ，部 分立柱经加固成正方形截面5 0 e r a 5 0 e r a ，顶部标高 为4 ．5 0m ；人字形立柱上方的立柱环厚4 0c m ，高 2 ．0 0m 。5 i 冷却塔在0 ．0 0m 位置外直径为7 1 ．7 5 i n ，周长约2 2 5 ．4 1m ；共4 0 对人字形立柱，立柱横截 面为正八边形，断面厚5 0c m ，顶部标高5 ．8 0m 。 2 爆破方案选择 2 。l 多个冷却塔一次爆破难点分析 1 高细比小。与高耸薄壁结构的烟囱和水塔 相比，冷却塔的高细比很小，本次爆破的9 0 m 和 7 0 m 冷却塔的高细比仅为1 ．2 5 及I ．2 8 。对于此类 高细比较小的结构物爆破拆除，既要防止爆而不倒， 又要防止整体倾倒破碎不完全，致使爆堆过高，造成 一定的安全隐患，不利于爆后清运u 刮； 2 爆破拆除难度大，技术要求高。本次爆破 拆除的5 座冷却塔中l ’一3 ’冷却塔为预制板装配式 结构，此类型冷却塔整体性较差，且年代较久，塔体 腐蚀较严重，出现混凝土剥落现象，部分人字形立柱 经加固后继续使用，处理不当就会出现爆而不倒或 倒塌范围失控的情况。 2 ．2 倒塌方案选择 对于冷却塔的爆破拆除，通常有定向倒塌和原 地倒塌两种倒塌方案。根据本次爆破工程的周围环 境条件，5 座冷却塔最终均采用了相同的定向倒塌 方案，即首先使用机械对待爆冷却塔切口范围内的 人字形立柱和筒壁进行预处理，预开定向窗、定位窗 和减荷槽；然后再爆破切口范围内的人字形立柱和 立柱环使冷却塔按照设计的倾倒方向倒塌。 2 ．3 倒塌方向及顺序选择 在本次爆破工程中，为了加快工程进度、克服多 次爆破带来的诸多不便，最终决定对5 座结构不同 且间距较小的冷却塔采用一次爆破进行拆除。为此 收稿日期2 0 1 0 ．I I ．1 5 作者简介夏卫国 1 9 6 6 一 ，男，副教授，主要从事控制爆破研究。E - m a i l w 到b s l n a ．c o l i n 通讯联系人武双章 1 9 7 7 一 。男。讲师。E - n u t l l d u n a k e 1 6 3 ．c o t n t 万方数据 2 0 1 1 年2 月华能莱芜发电厂5 座冷却塔爆破拆除夏卫国等 3 9 需要合理地安排各冷却塔倒塌的方向和先后顺序， 以确保塔与塔之间在倒塌过程中不发生碰撞。 在选择每座冷却塔的倒塌方向时，考虑了各冷 却塔的施工便利性和场地条件及其对相邻塔的影 响，尤其是先爆冷却塔所产生的飞石等爆破危害不 能破坏后爆冷却塔的防护层和起爆网路，并且为倒 塌后进行快速二次破碎和清运创造条件。对于起爆 顺序，可以在塔与塔之间通过联接孑L 外延期雷管来 控制5 座冷却塔倒塌的先后顺序。在以上各因素的 基础上，确定了倒塌方向和起爆顺序1 。冷却塔向西 南方向定向倾倒，2 ’、4 ’和5 。冷却塔向西北方向定向 倾倒，3 。冷却塔向东北方向定向倾倒，按照5 。叫。_ 3 。越。_ 1 。冷却塔的起爆顺序进行爆破拆除。 3 爆破方案设计 3 ．1 切口形状 目前，国内定向爆破拆除冷却塔基本上都选用 正梯形、倒梯形或复合型等三类爆破切口形状∞训。 根据现场条件，本次爆破的5 座冷却塔全部采 用复合型切口形状，如图2 所示。采用该类型的切 口形状，爆破前的预处理工作量相对较大，但可以采 用效率较高的机械来完成。爆破主要部位为冷却塔 的立柱环和底部的人字形立柱。因此，采用复合型 切口形状的爆破工作量相对较小，同时还避免了高 空钻孔和防护作业的施工危险。 一 等量 0 ．O 一 定向窗减荷槽定位窝 翰监二i 滋二黝芏髭缓望医d 卜／＼／＼．八／＼八．／＼八／＼广＼／V ’ I￡△L I l _ 图2 冷却塔复合型切口形状 3 ．2 切口长度 切口长度的大小决定了切口形成以后冷却塔能 否顺利实现偏心失稳和扭曲变形等爆破效果。如果 切口过大，可能导致保留部分没有足够的支撑力而 使冷却塔倒塌方向失去控制，甚至出现反向倒塌现 象；反之，则可能出现倾而不倒的情况。根据冷却塔 的结构特点，人字形立柱、立柱环以及塔身分别选择 不同的切口长度。9 0 m 高冷却塔实际切口长度为 人字形立柱2 1 对，立柱环下切口长度1 3 4 ．O O m 、上 切口长度1 3 2 ．O O m ；7 0 m 高冷却塔实际切E l 长度为 人字形立柱2 l 对，立柱环下切口长度1 0 1 ．8 0 m 、上 切口长度9 3 ．9 0 m 。 3 ．3 切口爆破参数设计 1 最小抵抗线形 8 ／2 6 为切口位置壁厚或 立柱最小边长 ； 2 药孔间距口 1 ．3 一1 ．8 形或 口 O ．9 0 0 ．9 5 厶； 3 药孔{ { } 距6 0 ．8 5 0 ．9 0 a ； 4 药孔孔深￡ O ，6 0 0 ．7 0 6 ； 5 单孔 药量Q l 口蝴。 式中Q ，单孔装药量，g ； g 单位体积耗药量，g ／m 3 一般取7 0 0 1 2 0 0 9 ／m 3 ； 艿筒壁壁厚，m ； 口药孔孔距，m ； 6 药孔排距，m 。 对于位置较低的人字形立柱，单耗g 可适当增 加，以确保能够使冷却塔立柱内的主筋产生较大变 形，有利于冷却塔失稳倾倒。 冷却塔的钻孔爆破部位与采用的爆破切口形状 及位置有很大的关系，本次爆破的5 座冷却塔的爆 破切口全部采用复合型切口形状，切口位置均位于 冷却塔的下部。切口范围内的人字形立柱和定向 窗、定位窗及减荷槽正下方的立柱环是本次爆破所 有冷却塔的钻孔爆破部位。9 0 m 和7 0 m 高两种冷 却塔爆破切E l 处的药孔参数分别见表l 、表2 。 表I9 0 m 高冷却塔切口爆破参数 爆破部位慧訾慧慧慧箨舞 爆破部位盛訾慧慧慧箨势 人字上 4 02 03 0 一 2 565 0 形柱下 4 02 03 0 一 2 587 5 第一排4 0 2 03 03 02 51 77 5 立柱第二排3 8 1 93 02 52 31 76 7 环 第三排3 6 1 83 0 2 52 21 75 0 第四排” 1 7 3 02 02 01 75 0 本次爆破总孔数为3 0 9 8 个，共使用2 ’岩石乳化 炸药1 9 5k g ，导爆管雷管3 2 5 2 发。 3 ．4 起爆网路设计 9 0 m 高冷却塔爆破的总药量约4 5k g ，为了降低 爆破振动对周围环境和设备、设施的影响，确保其安 万方数据 4 0 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 0 卷第1 期 全，采用微差起爆技术控制最大一次起爆药量在1 8 k g 以内，以冷却塔倾倒中心线为对称轴，对称分3 段进行爆破，分别采用塑料M S - 3 段、M S - 5 段、M S - 7 段雷管进行孔内延期，相邻塔之间采用M S - 5 段雷 管实现问隔起爆，从而有效地控制炸药爆炸产生的 爆破振动和塌落振动。以不超过1 5 发雷管的塑料 导爆管脚线为l 簇，用双发M S - 2 段塑料导爆管雷管 作为联接过渡雷管，主网路采用交叉复式传爆网路 进行连接，确保网路传爆安全、可靠。 4 爆破效果与分析 1 在完成爆前准备工作，准备实施爆破前突 下暴雨，爆前1 5 r a i n 停止下雨。经检查，防护措施没 有损坏。起爆3 ．0s 后冷却塔切口闭合，5 ．0s 后塔 壁扭曲变形【1 ．4J ，整个爆破倾倒过程持续约8 ．08 。 2 从爆破后爆堆情况看，5 座冷却塔的塔身完 全倒塌，大部分散落在集水池内瞪】，如图3 所示。塔 顶环形梁摔扁在集水池外，经测量，塔顶环形梁触地 点离集水池边距离5 ．0 7 ．0 m ，在预计的倒塌范围 内，倒塌中心线与设计预测的相吻合。l 。冷却塔有 1 4 根未爆人字形立柱没有被拉断，如图4 所示。 3 采用分段延期爆破技术控制冷却塔的倒塌 过程，尽可能减少同时落地的塌落体质量和冲击速 度，从而降低塌落振动。在冷却塔的倒塌方向上未 采取构筑减震墙等其它减震措施，塔身在落地时没 有引起碎石等飞溅，个别飞石飞散距离在1 5 ．0 m 范 围内，爆破没有对周围环境和设备、设施产生任何不 图3 冷却塔爆后效果图 图4l 。冷却塔爆后效果图 良影响，爆破效果非常理想，达到了设计要求。 5 结论 1 高大冷却塔爆破拆除设计的关键是切口形 式、切E l 位置、切1 2 1 高度和切口长度，只有选择合适 的切口才能保证塔体产生扭曲变形，使其准确、安全 倒塌。采用复合型切口对有效地控制倾倒方向和塌 落范围、防止坐而不倒现象的发生起到关键作用； 2 预开定向窗、定位窗和减荷槽是准确引导 塔体倒塌方向和有效控制塔体触地振动的一种方 法。在确保结构安全的前提下，可以适当增加筒壁 预处理工作量，减少爆破作业量； 3 5 座冷却塔采用的孔内、孔外延时相结合的 非电复式传爆网路经受了暴雨的考验，未遭到任何 破坏，传爆可靠。一次起爆，获得了良好的爆破效 果。 参考文献 [ 1 ]白立刚．大唐太原第二热电厂7 0 ．1 5m 高冷却塔爆破 拆除[ J ] ．铁道建筑，2 0 0 5 增刊 5 4 ．5 6 ． [ 2 ] 谢胜军，单翔，李金轩，等．爆破技术在电厂冷却塔拆 除工程中的应用[ J ] ．工程爆破，2 0 0 9 ，1 5 2 7 0 - 7 3 ． [ 3 ] 徐海峰．大唐淮北电厂两座冷却塔定向爆破拆除[ J ] ． 煤矿爆破，2 0 0 8 2 3 5 - 3 6 ． 【4 ]刘宏刚，白立刚，李俊．薄壁双曲线型冷却塔定向爆破 切口问题的探讨[ J ] ．铁道建筑，2 0 0 5 增刊 6 8 - 7 0 ． [ 5 ] 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 ． B l a s t i n gD e m o l i s h i n go ft h eF i V eH y p e r b o f i eC o o l i n gT o w e r sf o rH u a n e n gP o w e rP l a n ti nL a i w u X I AW e i g u o ，W I JS h u a n g z h a n g E n g i n e e r i n gI n s t i t u t e0 fE n g i n e e rC o r p 6 ，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 J i a n g s uN a ．j i n g ，2 1 0 0 0 7 S H IC h a n g m c u g C o n s t r u c t i o nH e a d q u a r t e r so fH e p i n gV i U a g e G S D B e i j i n g ，1 0 0 0 8 8 [ A B S T R A C T ] T h ep a p e ri n t r o d u c e dt h ef a s tt r i u m p h a n td e m o l i t i o n0 ff i v eh y p e r b o l i cc o o l i n gt o w e r sb yd i r e c t i o n a lb i a s t l n gu n d e rt h ep r e s s i n gt i m e0 fc o n s t r u c t i o n ．W i t he l a b o r a t ed e s i g na n dc o n s t r u c t i o n ．t h es u c c e s s f u le x p e r i e n c ew h i c hc o n - t n i n st h ec o m p l e t et w i s t i n gf r a g m e n t a t i o n ，a n dt h ed o w n r i g h tc o l l a p s e ，a n dt h ef a v o r a b l eb l a s t i n gh a r mc o n t r o l ，a n dt h e8 U C - e e a s f u ld e m o l i t i o no ft h r e e7 0mc o n s t r u c t i o n a lh y p e r b o l i c 砌1 1 9l o w e r si np a r t i c u l a rb yd i r e c t i o n a lb l a s t i n gc o nb ea - c h i e v e d ．T h ep a p e rp r o v i d e sar e f e r e n c et ot h es i m i l a rp r o j e c t ． [ K E YW O R D S ] b l a s t i n gd e m o l i t i o n ，c o o l i n gt o w e r ，b l a s 衄c u t ，c u tp a r a m e t e r s 万方数据