川渝拆除17713551981上海市高80m鋼結構煙囪控制爆破施工方案
(工程兵工程學院南京工程爆破技術服務部)
1)工程概況
該拆除工程委托單位為上海綠地建設有限公司,施工地點位于寶山區長江西路735號,拆除對象為寶鋼不銹鋼公司1號燒結車間的鋼結構煙囪該煙囪高8αm,其結構為外部三角形鋼管塔架,中間為鋼質圓形煙囪。外部塔架底部邊長2m,主力鋼管直徑8m,壁厚20mm,煙囪底部直徑5.2m,壁厚18mm,上部主體直徑4m,壁厚16mm、l4mm、12mm。煙囪主材為Q235鋼,總質量為450t,其中塔架240t,煙囪210t周邊環境:東側為拆除區;南側為拆除區;西側為2號中央變電站;北側20m為須保護的地下電纜溝。爆破時重點保護對象為西側的2號中央變電站及現場的電纜。地下(上)管線及危險品處理:管道、架空電纜線、設備等由指揮部委托相關單位拆除,危險品容器及場所已由廠方清理干凈,并在施工前出具相關證明
2)施工方案總體設計
(1)爆破設計必須解決的幾個問題
該煙囪的結構復雜決定了該煙囪不能像一般鋼筋混凝土煙囪進行常規的爆破設計,必須予以特殊對待,爆破設計必須解決好以下幾個問題
①圓形鋼管的爆破切割問題;
②倒塌時,塔架與煙囪筒體的同步問題;
③雙層煙囪筒壁的聚能切割問題;
④煙囪倒塌時振動對?號中央變電站影響冋題,如何保護2號中央變電站?
(2)倒塌方向確定
煙囪的三角形結構及周邊環境條件,決定了此次爆破的煙囪倒塌方向必須垂直于煙囪西北側邊長,沿中心線方向向東南向定向倒塌。其倒塌范圍為:兩側偏離約1°即兩側約5m以內,前方向約90m。如圖12-24所示。
圖12-24爆破倒塌方向圖
(3)預處理
為確保煙囪倒塌可靠,必須對煙囪進行預處理。由于塔架與煙囪筒體在爆破后倒塌時,將圍繞不同的支點轉動,為防止塔架與煙囪簡體在倒塌過程中的不同步,必須對塔架的檢修平臺進行預處理,將15m、30m、40m、50m及60m平臺影響倒塌的部分預切除掉;對70m、75m平臺進行加固,每層焊3處,每處焊接長度不小于300mm。由于煙囪壁為雙層結構,一次聚能裝藥無法實現雙層切割,采用人工法將煙囪壁預切出缺口,人工進入煙囪內將其內部隔熱層預處理掉,對爆破部位只爆破外層鋼壁。對塔架倒塌方向的角撐架,即前肢,保留主撐管,將兩個斜撐管人工預切割處理。對于后肢的兩個角撐,對主撐管切除1/3,形成倒塌轉運鉸。平行倒塌方向的斜撐管預處理下部,垂直倒塌方向的斜撐管不做處理。
(4)塔架爆破部位的設計與裝藥形式
為確保煙囪的定向倒塌,須在塔架及筒體上進行爆破切割。塔架的切割部位如圖12-25所示。
①切割部位1、切割部位2的裝藥形式由于塔架的圓形鋼管結構,聚能切割爆破后,切割位置不能移位,必須將筒形結構簡化為板方便其爆破后位移,即在爆破前采用人工法沿軸線方向預切縫,經過強度校核,確保最大允許切縫長度為1.2m,切縫寬3cm。
圖12-25塔架聚能切割部位
實爆試驗發現,由于雷管起爆時間的離散性,相鄰兩個裝藥之間會相互干擾,即先爆裝藥影響后爆裝藥的切割效果,為確保其同步,兩個裝藥之間用一條聚能切割裝藥進行連接。具體裝藥如圖12-26所示。
②切割部位3的裝藥形式
由于部位3的斜拉桿沒有預拆除,經安全校核,可以多切一些,缺口部位形式如圖12-27所示。各裝藥之間采用導爆索進行連接,確保同時起爆。
圖12-26第一、第二個缺口部位預處理及裝藥示意圖(尺寸單位:m)
圖12-27切割部位3的裝藥形式(尺寸單位:cm)
(5)煙囪筒體的缺口設計及裝藥形式
由于煙囪筒體自身成圓形,結構穩定且與塔架不連接,可將其視為高聳構筑物進行爆破方案設計。經強度校核及倒塌過程模擬,若只考慮煙囪筒體,則缺口圓心角應為288,保留部分圓心角為72°由于煙囪底部煙道管上沿高為4.82m,為避開煙道口及方便施工,選擇缺口下底邊高程為5.21若按鋼筋混凝土煙囪及磚煙囪缺口高度計算公式進行計算,則爆破缺口寬度為4cm,為方便施工,確保煙囪倒塌,缺口寬度設計為1m。根據強度校核計算,對稱保留3片寬度為3m的煙囪筒壁,可以保證煙囪預處理時的安全。煙囪筒體的爆破缺口部位如圖12-28所示。
缺口部位技術參數如下。
①缺口部位加圓周長:15m
②缺口圓心角:288°。
③缺口周長:12m。
④保留部分圓心角:72°。
圖12-28煙囪筒體的爆破缺口部位圖(尺寸單位:m)
⑤保留部分周長:3m⑥缺口角:45°。
⑦預處理三處:2m×3。
⑧缺口下底高:5.4m
⑨缺口高:1.0m
(6)起爆網路
采用復式非電起爆網路。每個切割器裝2發雷管,在連接起爆網路時,兩個雷管分別連到兩個網路上,用兩套起爆器分別起爆每個網路,以確保整個系統的可靠準爆。起爆順序:
①煙囪筒體:MS3。
②塔架前肢:MS5。
③塔架后肢:HS4
(7)減振措施
由于鋼結構煙囪結構堅固,在其倒塌過程中,不易解體,倒塌振動較大,為保護2號中央變電站,必須采取減振措施。措施之一是開挖減振溝鋪設緩沖墊層。如圖12-29所示。
3)技術點評
(1)本次拆除爆破的主要對象是鋼結構煙囪,結構特殊,必須運用聚能裝藥切割爆破技術進行施工,鋼結構煙囪的拆除爆破在國內尚屬首次應用。在設計和爆破實施過程中,應充分認識這類結構的特殊性,并采取有針對性的措施。
圖12-29減振溝示意圖
(2)爆破結果按預定方向倒塌,沒有產生房屋的破壞和人員的傷亡,爆破是成功的。
3)該煙囪結構復雜,其外部為塔架結構,中間為圓筒狀煙囪,塔架與煙囪相互脫離;煙囪內部為雙層分離式隔熱層,隔熱層為噴射混凝土、鋼絲網等。它的成功拆除為類似工程提供了有益的經驗。
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