川渝拆除17713551981(武漢爆破公司)
1)工程概況
(1)周邊環境
待拆除150m鋼筋混凝土煙囪位于湖北華電黃石發電股份有限公司廠區內,周邊環境比較復雜:東北側13m為正在使用的高180m煙囪,東南側162m左右為保留13號輸煤棧橋,西北側3m為停用的電除塵器,西南側為待拆廠房。為保證煙囪安全可靠傾倒,必須拆除部分建(構)筑物。周圍環境平面圖示于圖12-12
圖12-12周圍環境平面圖(尺寸單位:m)
(2)結構特征
該煙囪高150m,為鋼筋混凝土筒式圓形結構,筒身采用原200號混凝土整體滑模澆筑。煙囪內側有紅磚內襯砌筑而成,煙囪底部外徑13.14m,壁厚55cm,+6.00m以下無內襯。筒身0~6.0m為雙層鋼筋網,+6.0m以上為單層鋼筋網。煙囪±0.0~+2.5m處外側豎向鋼
續上表
3)爆破網路設計
夲工程考慮到雜散電流及射頻電等干擾因素,決定采用塑料非電導爆管雷管及其起爆系統。起爆選用電火花激發槍。在每個爆破缺口內,用塑料四通連接元件將每排炮孔中的導爆管連接起來(橫向連接)縱向再用四通連接。三個爆破缺口之間用四通將導爆管作縱向連接
4)爆破效果
爆破時煙囪按設計呈“之”字形倒塌實現了一次完美的拆除爆破。爆破產生的振動速度及地面塌落振動速度很小,在煙囪北面24.7m處測得爆破振動速度為0.46cm/s;在煙囪東面4sm處,煙囪頭部著地塌落振動速度為1.74cm/s。經爆后檢査,煙囪按設計方位折疊倒塌倒塌后爆堆最大高度4.5m;自煙囪中心線計算,煙囪向東倒塌長度為28m,向西倒塌長度為22.5m,筒體破碎充分;飛石控制在設計范圍內,無粉塵和噪聲危害;四周廠房的所有設備生產線安全運行,周邊各類建(構)筑物及地下管線安然無恙。
5)技術點評
(1)煙囪按設計呈“之”字形倒塌成功地實現了髙煙囪多段連續定向折疊倒塌拆除爆破。
(2)上缺口位置和上、下缺口起爆時間差是高煙囪多段連續定向折疊倒塌的關鍵。我國2003.12~2005.4共實施了三次髙煙囪折疊倒塌爆破拆除工程。其基本情況列于表12-5。
三次高煙囪折疊倒塌爆破參數 表12-5
筋為陽20@200mm,環向鋼筋為4@200mm;內側豎向鋼筋為小8@00mm,環向鋼筋為中4200mm,鋼筋保護層厚度為30mm。煙囪底部西北面和東南面各有一個出灰口,高2.4m,寬1.8m,+7.4m處西北面和東南面各有一個煙道,高8.6m,寬4.8m。+6.00m處為井字梁支撐的積灰平臺,中部為鋼制灰斗。井字梁放在筒壁的牛腿上。煙囪結構參數如表12-6所示。
煙囪結構參數 表12-6
2)爆破方案的確定
(1)爆破方案的確定
對于高聳建筑物采用定向傾倒爆破拆除,施工速度快、成本低,從待拆煙囪的周圍環境示意圖可以看出,煙囪東南側拆除部分建(構)筑物后有約長162m的空地可供煙囪倒塌。同時結合煙囪結構特征,并有效降低煙囪爆破飛石及觸地振動等爆破公害對鄰近建筑物影響,有以下三種方案可供選擇(圖12-13)。
①方案I:切口布于底部+0.5m處,向東南定向傾倒
圖12-13三種方案示意圖
a)方案I;b)方案I1c)方案Il
②方案Ⅱ1切口布于+17.5m處,向東南定向傾倒。
③方案ⅢI1:切口布于+1.0m和+17.5m處,分別向東南和西北方向雙向折疊倒塌。
三種方案比較如表12-7
三種方案比較表表12-7
綜合以上分析,本設計擬采用方案I,即“切口布于底部+0.5m處,向東南定向傾倒”的總體拆除方案。
(2)預拆除施工
①為煙囪倒塌提供場地,并減少煙囪爆破時對四周環境的影響,需拆除沿倒塌方向的建(構)筑物
②拆除影響煙囪傾倒的爬梯、避雷針、煙道等。
3)爆破缺口設計
(1)缺口位置
爆破缺口布于煙囪底部十0.5m處,這樣不僅施工方便,亦易于飛石防護且利于煙囪缺口的定向轉動,有效控制煙囪下坐,達到準確定向的目的。
(2)缺口形狀
為嚴格控制煙囪的倒塌方向,并防止后坐,本設計采用正梯形缺口。
(3)缺口長度L及缺口圓心角
缺口圓心角直接決定缺口的展開長度,而缺口長度決定了傾覆力矩的大小。缺口偏長,傾覆力矩偏大,支鉸易于破壞,不利于煙囪的平穩倒塌。通常情況下,爆破缺口的長度是以煙囪的重力引起的截面彎矩(Mn)應等于或稍大于預留支撐截面極限抗彎力矩(MR)為主要依據來確定的。
本工程的圓心角取θ-216°,缺口長度L=25。
(4)缺口高度h
缺口高度h=5δ=2.75m,實取h=2.4m。
(5)缺口閉合角a
缺口閉合角a取:a=25°~30°
(6)定向窗
用風鎬開鑿定向窗,并用人工采用風鎬、手錘、鑿子修鑿到設計尺寸,并保證兩側定向窗在同一高程。窗內鋼筋全部割掉。缺口參數見圖12-14,
圖12-14缺口展開示意圖(尺寸單位:m)
4)爆破參數設計
炮孔直徑:d=40mm。
炮孔深度:l=0.68×0.55=37.4(cm),取40cm。
炮孔間距:a=0.86=44cm,取a=40cm。
炮煙排距:b=a=40cm
炮孔排數:N1=2.8/0.4+1=8(排),共330孔
單孔藥量q=Kab,取K=2000g/m3,則q=176g,取q=200g
此藥量經試爆后調整。本工程均采用2號巖石乳化炸藥。
5)起爆網路設計
每孔內裝1發瞬發導爆管雷管,裝藥堵塞完畢后,就近約20根導爆管捆成一束,每束用兩發瞬發導爆管雷管串聯引爆,然后孔外瞬發導爆管雷管“大把抓”后用電雷管串聯接λ網路。用GM300起爆儀點火。見圖12-15。
6)支撐區出灰口的處理
將支撐區2.5m×1.8m出灰口用紅磚砌堵,厚度為50cm,并保證7d養護。見圖12-16。
圖12-15起爆網路示意圖
圖12-16后部支撐區砌堵示意圖
7)安全校核
(1)爆破安全允許藥量(Q)的計算
Q由下式計算確定:
Q=R3(v/KK’)3
(12-4)
式中:R爆破中心到建筑物的距離,m;z建筑物安全允許振動速度,cm/s;
K與爆破點至保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數,根據工程實際用類比法取a=2.0,K=200;
K衰減系數,由于裝藥比較分散,取K′=0.5。
計算的Q值列于表12-8。
Q,計算表 表12-8
(2)塌落觸地振動速度(v的計算
塌落觸地振動速度(υ)由下式檢算
v=K.(mgH/o)/RI(12-5)
式中:m-下落構件質量,t;
g重力加速度,m/s2;
H—構件中心的高度,m;
σ—地面介質的破壞強度,MPa,一般取10MPa;
R觀測點至沖擊地面中心的距離,m;
K1,B3衰減參數,分別取K1=3.37,B=1.66
煙囪的總質量約為3300t,傾倒時并非自由落體,按總質量的1/3估算,重心落差H取
50m,由式(12-5)計算得出在煙囪倒塌時不同目標的振動速度見表129。
塌落振動速度推算值 表12-9
(3)飛石
爆破飛石的飛散距離是劃定爆破安全警戒范圍和確定防護等級的主要依據。對拆除爆破飛石的飛散距離,目前尚無統一的計算公式,可參考下式計算
Lr=70K0.53(12-6)
式中:L無覆蓋條件下拆除爆破飛石的飛散距離,m;
κ——拆除爆破單位炸藥消耗量,kg/m3,本次爆破實際單耗為3kg/m3。
計算得Lr=70×3.093=130(m)。
本次爆破對飛石需要釆取防護措施。具體做法是:近體防護,在煙囪爆破缺口處用膠簾防護,外部用竹排架防護,再用帆布覆蓋。
(4)防止塌落飛濺
鋼筋混凝土煙囪倒塌時落地動能較大,筒體落地后一方面易于解體,另一方面易于濺起飛石傷人傷物。將爆破傾倒方向長l62m以內的寬4m范圍內建(構)筑物爆前拆除,并在整個倒塌范圍內鋪設10道高1~3m、寬1.2~2m、長18~43m減振砂墻,見圖12-17和圖12-18。
圖12-17減振防飛濺措施示意圖(右視)(尺寸單位:m)
注:煙囪倒塌范圍內士8°地面全部鋪設草、沙等軟質緩沖材料
圖12-18減振防飛濺措施示意圖(平面)(尺寸單位:m)
注:煙囪倒塌范圍內士8°地面全部鋪設草、沙等軟質緩沖材料
(5)地下水管及管線的保護
在管線地面上鋪設鋼板,鋼板上碼沙袋,防止煙囪倒塌砸壞管線,見圖12-19
8)安全措施及施工注意事項
為了確保爆破安全,應加強下列安全防護措施的落實:
(1)爆破施工時嚴禁無關人員在現場圍觀;爆破施工
人員要佩戴標志,以備安全檢査人員區分;爆破時,除現場點火人員外,全體施工人員撤出警戒區
(2)加強警戒。以拆除爆區以外250m設置警戒范
圍,在路口及人員通行地段設警戒點,警戒點由甲、乙雙圖1219地下管線防護示意圖(尺寸單位:m)方派人把守;起爆以哨聲為號,從預備到起爆為5min,爆后由有關人員進行檢查,檢查合格后發岀解除警戒信號,此間任何人不得進入爆破現場。
(3爆破時間與甲方具體協商。爆破前貼出告示,通曉四鄰,告知爆破有關事項(起爆時間、人員撤離和安全范圍等),使相關單位和個人均成為知情者。
9)技術點評
(1)本工程的特點與難點:
①煙囪高度達150m,勢能大,傾倒后對地面沖擊力大;
②環境復雜,保護物較多,對煙囪傾倒方向控制精度要求高;
③可供倒塌長度為162m,前沖控制風險較大;
④待拆煙囪地處電廠廠區,拆除施工不得影響電廠正常生產。
(2)爆破效果好,基本按預定方向倒塌,偏離中心線僅2°
(3)該煙囪建于20世紀70年代,煙囪壁面已有剝落,在傾倒過程中于高80m處發生屈服拉斷現象,煙囪頭部前沖16m。故推測,服役年限超過30年的煙囪,鋼筋有銹蝕的可能,再加上壁面剝落,很容易拉斷、前沖。
(4)爆破設計參數可供類似工程參考。
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