川渝拆除17713551981(內蒙古包頭市宏大爆破工程有限責任公司)
1)工程概況
待拆除的煙囪位于包頭市第三熱電廠老廠院內,周圍環境十分復雜,東側30.0m是樓房,南側有較開闊的狹長空地,長約180.0m,西側距離主廠房20.0m,西南側距泵站房100m,北側距廠房約40m,東南方向距鐵路貨站約120.0m。待拆除煙囪的周圍環境見圖12-20。
根據原建設設計圖紙得知:待拆除煙囪為鋼筋混凝土結構,煙囪始建于1990年,煙囪高度150m,自然地面以上的混凝土量為111.13m3,地下基礎混凝土量為1175.61m3。整個煙囪的直徑和壁厚自下而上逐漸減小,筒體的底部最大外直徑13.16m,壁厚400mm;上部最大外直徑5.3m,壁厚230mm,最小直徑160mm。混凝土標號為:5~50m為250號,50~150m為200號(圖12-21)。
圖12-20待拆除煙囪的周圍環境示意圖(尺寸單位:m)
注:圖中虛線建筑物為拆除建筑物
待拆除的鋼筋混凝土筒壁為雙層配筋。豎向配筋為:5~25.0m:外側豎筋φ8@320340,內側豎筋中16@140~150;25.0~50.0m:外側豎筋中18@290~300,內側豎筋中16@130;50~75m:外側豎筋φ16@240~290,內側豎筋中6@100~140
75~100m:外側豎筋φ16@160~240,內側豎筋卓470~100;100~125m:外側豎筋∮2@160~240,內側豎筋中12@70~100。筒壁環向配筋為:5~25.0m:
內、外側環筋卓16a150~250;25.0~50.0m:內、外側環筋φ6@150;50.0~75.0m:內、外側環筋φ12-150;75.0~100.0m:內、外側環筋中12@150;100.0125m:內、外側環筋中10@150;125~150m:內、外側
環筋中0@100。
2)拆除方案選擇
根據待拆除煙囪的結構特點及周圍環境綜合分析,考慮采取以下兩種拆除方案。
(1)方案一,機械法拆除與爆破法拆除相結合方案
圖12-21煙囪爆破缺口布置示意圖(尺寸單位:m)
煙囪上部120~150m自上而下采用液壓劈裂機切割分塊煙道內排渣的短段拆除方法0~120m段采取定向爆破法拆除方案特點:對周圍環境的安全保障性較高,施工人員的高空作業時間較長,作業人員的勞動強度大,風險也大。整個拆除施工工期較長,施工組織管理復雜。
(②)方案二,整個煙囪采取定向拆除爆破方案
特點:爆破次數僅一次,對周圍居民干涉小;避免了施工人員的高空作業時間,施工速度快,整個拆除施工工期短。綜合分析兩個方案,從拆除技術的先進性、高效性,施工過程的安全性和和施工成本等方面綜合考慮,方案二(整個煙囪采取定向拆除爆破方案)是合理的。
3)拆除爆破技術設計
拆除爆破技術設計是確保煙囪按設計要求倒塌的關鍵,尤其是爆破缺口參數的大小和起爆網路的準爆程度是關系到爆破成敗的主要影響因素。
(1)倒塌方向的確定
為了保證煙囪的定向倒塌,煙囪的倒塌方向定為煙囪的結構對稱中心線方向(南),即煙囪南側煙道口中心線。此時,煙囪定向傾倒方向使煙囪+4.6m的南、北煙道口,+0.3m東、西出灰口都處于對稱狀態,確保了煙囪倒塌方向的準確性
(2)爆破缺口的位置和形狀
為便于施工,爆破缺口的位置定為下部距地面0.5m處。缺口形狀為正梯形,如圖12-22所示為保證煙囪在爆破缺口瞬間形成后整體失穩和倒塌后能夠有一定程度的解體破碎,取梯形爆破缺口的最大高度為:
h=66(12-7)
式中:δ爆破缺口位置煙囪筒壁的厚度。
由原建設設計圖紙知:筒壁設計爆破缺口下邊緣(標高為13.0m)處的a=0.40m,根據公式(12⑦)計算的筒壁梯形爆破缺口的最大高度為:hw=2.4m,實際取hw=2.6m。為避免在爆破缺口形成瞬間保留部分塔壁支撐力不足而產生后坐現象,爆破缺口的寬度為爆破部位筒壁的外周長的3/5~2/3,即
L=(3/5~2/3)πD(12-8)
式中:D—爆破部位筒壁的外直徑,外側壁Dw=6.11mn。則由公式(128)得內、外梯形爆破缺口的最大長度為:Lw=1.52~12.68m,取L灬=12.0m
(3)定向缺口的開設
為減少鉆孔數量和降低一次起爆藥量和保證煙囪完仝能夠按設計方向準確傾倒,在外筒壁開設3個導向缺口(見圖1222中的剖線部分)。
(4爆破參數計算
①炮孔深度
按公式讠-2/3δ計算,由于爆破部位筒壁厚度圖12-22煙囪筒壁定向爆破缺口、導向口布置示意圖δ-400mm,計算得孔深i=266.7mm,取300mm。(尺寸單位:m)
②炮孔間距
按a=L計算,a=300mm。
③炮孔排距
b=0.8a=240mm,取250mm
④單孔裝藥量
按體積公式q=Kabδ進行計算,取單位炸藥消耗量K=1800g/m3,計算結果為:q=
54.Og,取60g。
(5)炮孔設計裝藥量的調整
為了確保爆破部位的混凝土和鋼筋完全分離,但又不產生過遠飛石,同時為了檢驗爆破器材性能和起爆網路的可靠性,裝藥作業前對定向爆破的三個導向缺口位置進行試驗爆破,以確定實際單位炸藥消耗量及形成導向缺口。
(6)炮孔布置及爆破器材設計用量
炮孔布置方式采用三角形布孔。根據爆破缺口的高度、孔距和排距,筒壁爆破缺口范圍內需布置12排炮孔。每排孔數分別為:第一排40個,第二排38個,第三排36個,第四排32個,第五排30個,第六排28個,第七排26個,第八排24個,第九排22個,第十排20個,第十一排
18個,第十二排16個。筒壁的設計孔數為320個,裝藥量為19.20lkg。
(⑦)起爆器材及起爆網路設計
炸藥品種選用2號巖石炸藥。筒壁定向爆破缺口部分選用1~5段非電毫秒導爆管雷管起爆系統釆用非電導爆管兩套復式起爆網路,并采用兩臺電容式髙能起爆器同時起爆。如圖12-23所示。
圖12-23起爆網路示意圖(尺寸單位:m)
4)安全允許振速的計算
(1)爆破安全允許振動速度的計算
U=KK(Q/R)(12-9)
式中:R西側廠房距爆破區中心的距離,R=20.0m;
a衰減系數,取a=2.0;
K修正系數,K=0.25~1.0,取K′=0.5;
K——與介質性質爆破方法爆破條件有關的系數,取K=50;
Q單段爆破的最大藥量,Q=4.0kg。
經計算,由爆破引起的地面質點振動速度v=0.18cm/s,而需保護的廠房(框架結構)所允許的安全振動速度,根據《爆破安全規程》(GB67222003)的規定為3.0~5.0cm/s,依據該值,我們認為此次爆破直接對周圍的廠房及其它建筑物房產生的質點振動速度不會大于0.3cm/s因此,定向爆破缺口爆破直接產生的爆破地震波的強度不會影響到周圍建筑物的安全。
(2)煙囪塌落觸地沖擊振動速度的計算
0.08(1/3/R)(12-10)
式中:—塌落引起的地面振動速度,cm/s;
I沖量(2gh)
m-爆破缺口以上部分煙囪的質量,900×3.0=2700(t);
R觸地點至保護物的距離,R=20m;
H煙囪的下落高度,取H=87.0m進行近似計算。
經計算,冷卻塔塌落觸地沖擊振動速度υ=0.45cm/s<2.0cm/s為了避免或減少二次碎塊飛濺,在筒體觸地位置設置了緩沖土層。與國內其它鋼筋混凝土煙囪觸地時的實測質點振動速度值的對比分析,實際煙囪觸地的地震強度可降低30%~
50%。因此認為此次爆破煙囪觸地所產生的爆破地震波對最近的廠房及周圍其它建筑物所產生的地表質點振動速度應<0.5cm/s,遠小于框架結構房屋所允許的安全振動值,即煙囪觸地所產生的振動不會影響到周圍建筑物和設施的安全性。
(3)個別飛石距離的計算
爆破缺口正面的個別飛石距離計算沒有準確的理論公式,在此參照硐室大爆破的飛石計算公式進行估算。
R=20kmn2W=20×2.02×0.3=24.0(m)(12-11)
式中:k—與巖土的性質有關的系數,取k=1;
n爆破作用指數,2.0;
W—最小抵抗線,0.30m
由于煙囪爆破缺口位置的筒壁較厚(O.4om),爆破時個別碎塊過遠飛濺的隨機性較小,采取有效防護以后,個別碎塊的飛濺距離可以控制在20m范圍之內。
5)爆破安全防護措施
(1)直接飛石的防護
為了確保爆破過程中周圍建筑物和設施的安全,有效地防止定向爆破缺口可能產生的個別碎塊飛濺,夲次爆破采取直接防護和間接防護相結合的防護措施,即對定向爆破缺口的裝藥部位采取一層膠帶簾、雙層鐵絲網及雙層葦簾的直接懸掛防護,同時對定向爆破缺口所迎向周圍建筑物方向搭設防護網的間接防護措施,尤其對煙囪西側的主廠房方向,在距煙囪外緣5.0m位置搭設高度不小于定向爆破缺口標高的鋼架防護網,以防止煙囪在定向爆破缺口瞬間彎曲時,筒壁彈性應變能釋放所產生的碎塊飛濺。
(2)煙囪觸地瞬間所產生的二次碎塊飛濺的防護
實際定向爆破過程中,由于煙囪屬雙層鋼筋混凝土結構,剛性大,筒身觸地時的沖擊應變能較大,如果不采取相應的減振和緩沖措施,會由于筒壁應變能的瞬間釋放產生過遠的二次碎塊飛濺,因此,為了防止煙囪觸地瞬間所產生的碎塊二次飛濺,可采取以下防護措施:
①在煙囪設計倒塌范圍之外,設置高度為3.0m、寬度不小于3.0m的擋土墻,共10座,既有減振作用,又可防止煙囪觸地瞬間所產生的碎塊過遠飛濺,尤其在定向倒塌方向正面擋土墻的高度不能小于4.0m,以預防煙囪頂部觸地瞬間過遠的前沖,有效地控制煙囪的倒塌長度
②在擋土墻頂部架設高度不小于3.0m的鋼架一葦簾防護墻,以阻止煙囪觸地地面和煙囪筒壁自身碎塊的飛濺。
(3)爆破安全警戒范圍
根據所計算的個別碎塊可能岀現的最大飛濺距離,本次爆破對周圍人員的安全警戒范圍為自煙囪倒塌中心線兩側⑧0m,即在爆破前2omin,距離爆破點周圍80m范圍內的所有室外人員全部撤離至安全警戒線之外的安全地點。爆破起爆信號為一聲信號炮。
6)技術點評
(1)爆破效果很好,倒塌方向僅偏離中心線向西3°(向西偏離),據分析,偏離原因有二:其,爆破時間在早晨六點,當時風力達4級左右(風向南偏西);其二,煙囪壁西側的鋼質爬梯沒有拆除,影響了煙囪倒塌時的平衡狀態
(②)爆破結果證明:擋土墻的設置是非常必要的,大大降低了爆破振動速度和塌落觸地振動速度的強度。爆破振動測定結果也證實了這一點。
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