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武汉市双向折叠爆破法拆除高100m钢筋混凝土烟囱

川渝拆除17713551981

(武汉爆破公司)

1)工程概况

(1)工程周边环境

武汉市阳逻化肥厂厂区内的100m高钢筋混凝土烟囱,其周围环境平面图如图127所示。烟囱东侧136m处为马路,马路外侧为民居;距烟囱南侧18m为4层民房;西侧14m为废弃水池,75m有架空电线,120m外是长江;北侧80m有一池塘,东北方向54m有一废弃砖烟囱。

图12-7爆区环境示意图(尺寸单位:m)

图12-7爆区环境示意图(尺寸单位:m)

爆破缺口形状为正梯形,梯形底角45°,爆破缺口高度4.8η,缺口对应圆心角240°。梯形下底长24m,上底长14.4m。详见图12-6

图12-6下缺口形状尺寸设计图(尺寸单位:m)

图12-6下缺口形状尺寸设计图(尺寸单位:m)

下部缺口爆破参数设计为:孔距a=30cm,排距b=30cm,孔深L=25cm,炸药单耗取K=2700g/m3,炮孔738个,药量73.8kg。

(3)上下缺口之间时差的选择

①烟囱倒塌过程数值模拟结果

假设地面不开缺口,十3om上段烟囱倒塌过程数值模拟计算得出不同时刻烟囱倾倒角度,见表12-2

数值模拟不同时刻倾倒角度表12-2

数值模拟不同时刻倾倒角度表12-2

②150m烟囱折叠爆破上下缺口时差选择

上下缺口时差的选择从两方面考虑:一是上缺口支撑部外已断裂,二是上段烟囱已倾斜定角度。根据烟囱倾倒过程数值模拟计算结果及参考以往两座120m烟囱(茂名石化公司炼油厂三、四部炉烟囱和沸腾炉烟囱)倾倒过程实测结果,选择上下缺口之间的时差为7.0s当下缺口起爆时,上缺口以上烟囱已倾倒11.12°,烟囱顶部已平移23.1m。此时烟囱倒向大局已定,可完全保证上部120m烟囱的倒塌方向。

4)安全防护措施

(1)上缺口(十30m)爆破缺口安全措施

自0.00~+30.0m沿烟囱四周搭设脚手架,铺设+30.0m作业平台,平台宽度不小于0m,平台设2m高的护栏,护栏用安全防护网围住。为防护支座过早破坏,在+30.0m下加宽1.2m厚3mm的钢板箍。

(2)烟囱爆破瞬间个别飞石防护的安全措施

采用三层防护体:第一层:密竹排栅;第二层:双层竹笆;第三层:尼龙安全网。

(3)烟囱体着地倒塌时,防止泥土及碎块侧向飞溅措施

烟囱筒体倾倒水平着地时,对地面的冲击作用很大,地面松软时,泥土易被拋岀,且拋距较大,若不采取措施烟囱上半部分着地时破碎较充分,烟囱筒体内的压缩空气可能将烟囱体混凝土碎块抛出。因此,本方案设计在烟囱的倒塌中心线方向左右9°范围内,从根部50m开始,每隔8~10m铺设一道用沙包、稻草垒成的缓冲带,并且在缓冲带两端设高4.6m的排栅,这样可以使筒体塌落着地时不是直接与地面接触,而是经过了沙包缓冲带,可以大大减少泥土和碎块侧向飞溅距离。

(4)对电缆沟、变压器房、3号物资仓库、船队办公楼的防护措施

为了防止烟囱倒塌时飞溅的石块对设备设施的危害,对变压器、3号物资仓库、船队办公

(2)结构特征

该烟囱高100m,为钢筋混凝土筒式结构,建成后从未使用过的。烟囱筒身采用C30钢筋混凝土整体滑模浇筑,内衬为红砖砂浆砌筑而成。筒身布单层钢筋网。烟囱外直径7.8m,混凝土壁厚为40cm,内衬红砖厚24cm,隔热层为10cm,钢筋保护层为10cm。在烟囱底部正东、正西方向各有一高1.8m、宽1.0m的出灰口,在+5.6m标高处,正南、正北方向各有一高4.8m宽3.2m的烟道口。+30m处外直径6.57m,混凝土壁厚为30cm,内衬红砖厚12cm,隔热层为5cm,竖向钢筋为2,环向钢筋为门8,间距为20cm

2)爆破方案的确定

该次爆破待拆烟囱四周环境条件较好,有多个方向可供倒塌。考虑到为今后苛刻条件下高烟囱折叠爆破积累经验,拟采用“东西向双向折叠倒塌”的方案,即上部缺口布于+30.00m处,向正西倒塌;下部缺口布于+1.0m处,向正东倒塌。采用先上后下的起爆顺序。

3)爆破缺口设计

(1)缺口形式

本工程上、下爆破缺口均采用正梯形切口。

(2)缺口圆心角0

参照类似工程经验,取+30.0m缺口圆心角a1=220°,+1.0m缺口圆心角62=225°

(3)缺口高度H和展长L

缺口高度H和展长L列于表12-3。

缺口高度H和展长L 表12-3

缺口高度H和展长L 表12-3

(4)缺口闭合角a

缺口闭合角α取:+30.0m处a1=25°;+1.0m处a2=30°

(5定向窗

用风镐开凿定向窗,并修凿到设计尺寸,保证两侧定向窗在同一高程。窗内钢筋全部割掉。+30.0m定向窗尺寸为宽1.2m高0.56m的三角形缺口。+1.0m定向窗尺寸为宽1.5m、高0.87m的三角形缺口

(6)支撑区的处理

上、下支撑区均经强度校核,符合稳定性要求。下部支撑区出灰口用髙强度等级水泥砂浆砌75cm砖墙并抹面,养护期不少于5d。

4)爆破设计

(1)上缺口位置及缺口爆破参数

根据钻爆施工的可行性,经过折叠倾倒过程烟囱的运动学理论校核,选取上缺口位置为+30.0m。上部缺口的爆破设计参数为:炮孔直径d1=40mm;炮孔深度l1=0.68×30=20(cm);炮孔间距a1=30cm;炮孔排距b1=a1;单孔药量q=K1a1b101,取单耗K1=2000g/m3,则q1=54g。+30.0m缺口共布炮孔159个,装药时下3排90个孔,单孔装药100g,上3排69个炮孔,单孔装药60g。

(2)+30.0m缺口内衬处理

此处内衬为12cm厚砖墙,将其预处理,使其化墙为柱,在内衬与筒壁间布设少量外部装药与筒壁炮孔同网同段起爆

(3)+1.0m缺口爆破参数

炮孔直径d2=40mm;炮孔深度l2=0.682=28cm;炮孔间距a2=35cm;炮孔排距b235cm;炮孔排数N2=3.5/0.35+1=11(排);单孔药量q=K2a2b202,取K2=2000g/m3,则q2=100g。+1.0m处共钻274个孔,下5排152个孔,单孔装药150g,上4排122个孔,单孔装药100g。

(4)+1.0m缺口内衬爆破参数

内衬经预处理后,钻孔并与+1.0m底部爆破缺口筒身同网同段起爆。内衬爆高H3=2.4m。取l3=16cm,a3=b3=30cm,q3=50g。共布孔9排,实钻炮孔300个。工程均采用2号岩石乳化炸药。

(5)预处理

上、下缺口处切断烟囱避雷针。艹4.6m处烟道分割墙爆前拆除。十4.6m处烟道分割墙横梁钻垂直孔6个,与+1.0m处缺口内衬一同爆破,单孔药量100g。

5)起爆网路

(1)上下缺口时差

根据理论分析并参照类似工程经验,取上下缺口起爆时差△T=2.2s。

(2)起爆网路连接形式

上缺口孔内均采用亳秒1段非电导爆管雷管,每20根捆成一束,每束由2发瞬发电雷管起爆,电雷管串联接入主网路。下缺口采用孔内外联合延时起爆的方法,即孔内装毫秒16段非电导爆管雷管,然后每约20根捆成一束,每束捆2发毫秒16段非电导爆管雷管,孔外延时16段非电导爆管雷管约10根捆成一束,束与束之间用1段毫秒导爆管雷管互联,每束捆2发毫秒1段非电导爆管雷管,然后将毫秒1段非导爆管雷管捆成1~2束,每束捆2发瞬发电雷管,电雷管串联接入主网路。用GM300起爆仪点火起爆。

6)爆破效果

(1)烟囱折叠倒塌过程

上部缺口起爆后,上部70m站立2.2s后,下部缺口爆破,下部30m向东倾倒,上下两部分形成了复合运动,即下部向东、上部向西的折叠倒塌过程。下部历时6.5s后先着地,上部7m继续运动,约1.5s后全部着地,烟囱整个折叠倒塌过程历时约8s。爆破前进行的烟囱折叠运动模拟与实际情况吻合很好。落地瞬间2段筒体相互位置的模拟也与实测结果基本一致。

(2)倾倒方向控制结果

经爆后测量,下部30m实际倾倒中心线与设计中心线基本完全重合;上部70m除与下部重叠30m外,其余30余米实际倾倒中心线与设计中心线相比,向西北方向偏移约30′;这可能是因为该部分落入水池中,因水池高低不平而略有侧移。因此,可以认为本次钢筋混凝土烟囱双向折叠定向倾倒爆破过程倾倒方向得到了非常好的控制。

7)技术点评

(1)上下缺口合理时差应满足以下条件:

①上缺口先形成,在下缺口形成时,上部筒体已有定向倒塌的趋势,在选取上下缺口时差中可考虑允许上部筒体已偏转1°~2°;

②在支撑体整体发生屈服破坏以前,下部缺口必须起爆;

③在确定上缺口位置时,上段长、下段短,选择合理的时间差,使烟囱落地状态呈下段筒体先着地

(2)从爆破效果来看,本工程上下两缺口爆破时差选择较合理,在整个烟囱的折叠倾倒过程中,上部缺口部位的支撑筒壁没有发生压溃式后坐或塌落,从而确保了烟囱按设计方向倾倒。在条件允许时,应尽量缩短上下缺口间的起爆时差,有利于防止后坐。


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