川渝拆除17713551981(内蒙古包头市宏大爆破工程有限责任公司)
1)工程概况
待拆除的烟囱位于包头市第三热电厂老厂院内,周围环境十分复杂,东侧30.0m是楼房,南侧有较开阔的狭长空地,长约180.0m,西侧距离主厂房20.0m,西南侧距泵站房100m,北侧距厂房约40m,东南方向距铁路货站约120.0m。待拆除烟囱的周围环境见图12-20。
根据原建设设计图纸得知:待拆除烟囱为钢筋混凝土结构,烟囱始建于1990年,烟囱高度150m,自然地面以上的混凝土量为111.13m3,地下基础混凝土量为1175.61m3。整个烟囱的直径和壁厚自下而上逐渐减小,筒体的底部最大外直径13.16m,壁厚400mm;上部最大外直径5.3m,壁厚230mm,最小直径160mm。混凝土标号为:5~50m为250号,50~150m为200号(图12-21)。
图12-20待拆除烟囱的周围环境示意图(尺寸单位:m)
注:图中虚线建筑物为拆除建筑物
待拆除的钢筋混凝土筒壁为双层配筋。竖向配筋为:5~25.0m:外侧竖筋φ8@320340,内侧竖筋中16@140~150;25.0~50.0m:外侧竖筋中18@290~300,内侧竖筋中16@130;50~75m:外侧竖筋φ16@240~290,内侧竖筋中6@100~140
75~100m:外侧竖筋φ16@160~240,内侧竖筋卓470~100;100~125m:外侧竖筋∮2@160~240,内侧竖筋中12@70~100。筒壁环向配筋为:5~25.0m:
内、外侧环筋卓16a150~250;25.0~50.0m:内、外侧环筋φ6@150;50.0~75.0m:内、外侧环筋φ12-150;75.0~100.0m:内、外侧环筋中12@150;100.0125m:内、外侧环筋中10@150;125~150m:内、外侧
环筋中0@100。
2)拆除方案选择
根据待拆除烟囱的结构特点及周围环境综合分析,考虑采取以下两种拆除方案。
(1)方案一,机械法拆除与爆破法拆除相结合方案
图12-21烟囱爆破缺口布置示意图(尺寸单位:m)
烟囱上部120~150m自上而下采用液压劈裂机切割分块烟道内排渣的短段拆除方法0~120m段采取定向爆破法拆除方案特点:对周围环境的安全保障性较高,施工人员的高空作业时间较长,作业人员的劳动强度大,风险也大。整个拆除施工工期较长,施工组织管理复杂。
(②)方案二,整个烟囱采取定向拆除爆破方案
特点:爆破次数仅一次,对周围居民干涉小;避免了施工人员的高空作业时间,施工速度快,整个拆除施工工期短。综合分析两个方案,从拆除技术的先进性、高效性,施工过程的安全性和和施工成本等方面综合考虑,方案二(整个烟囱采取定向拆除爆破方案)是合理的。
3)拆除爆破技术设计
拆除爆破技术设计是确保烟囱按设计要求倒塌的关键,尤其是爆破缺口参数的大小和起爆网路的准爆程度是关系到爆破成败的主要影响因素。
(1)倒塌方向的确定
为了保证烟囱的定向倒塌,烟囱的倒塌方向定为烟囱的结构对称中心线方向(南),即烟囱南侧烟道口中心线。此时,烟囱定向倾倒方向使烟囱+4.6m的南、北烟道口,+0.3m东、西出灰口都处于对称状态,确保了烟囱倒塌方向的准确性
(2)爆破缺口的位置和形状
为便于施工,爆破缺口的位置定为下部距地面0.5m处。缺口形状为正梯形,如图12-22所示为保证烟囱在爆破缺口瞬间形成后整体失稳和倒塌后能够有一定程度的解体破碎,取梯形爆破缺口的最大高度为:
h=66(12-7)
式中:δ爆破缺口位置烟囱筒壁的厚度。
由原建设设计图纸知:筒壁设计爆破缺口下边缘(标高为13.0m)处的a=0.40m,根据公式(12⑦)计算的筒壁梯形爆破缺口的最大高度为:hw=2.4m,实际取hw=2.6m。为避免在爆破缺口形成瞬间保留部分塔壁支撑力不足而产生后坐现象,爆破缺口的宽度为爆破部位筒壁的外周长的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径,外侧壁Dw=6.11mn。则由公式(128)得内、外梯形爆破缺口的最大长度为:Lw=1.52~12.68m,取L灬=12.0m
(3)定向缺口的开设
为减少钻孔数量和降低一次起爆药量和保证烟囱完仝能够按设计方向准确倾倒,在外筒壁开设3个导向缺口(见图1222中的剖线部分)。
(4爆破参数计算
①炮孔深度
按公式讠-2/3δ计算,由于爆破部位筒壁厚度图12-22烟囱筒壁定向爆破缺口、导向口布置示意图δ-400mm,计算得孔深i=266.7mm,取300mm。(尺寸单位:m)
②炮孔间距
按a=L计算,a=300mm。
③炮孔排距
b=0.8a=240mm,取250mm
④单孔装药量
按体积公式q=Kabδ进行计算,取单位炸药消耗量K=1800g/m3,计算结果为:q=
54.Og,取60g。
(5)炮孔设计装药量的调整
为了确保爆破部位的混凝土和钢筋完全分离,但又不产生过远飞石,同时为了检验爆破器材性能和起爆网路的可靠性,装药作业前对定向爆破的三个导向缺口位置进行试验爆破,以确定实际单位炸药消耗量及形成导向缺口。
(6)炮孔布置及爆破器材设计用量
炮孔布置方式采用三角形布孔。根据爆破缺口的高度、孔距和排距,筒壁爆破缺口范围内需布置12排炮孔。每排孔数分别为:第一排40个,第二排38个,第三排36个,第四排32个,第五排30个,第六排28个,第七排26个,第八排24个,第九排22个,第十排20个,第十一排
18个,第十二排16个。筒壁的设计孔数为320个,装药量为19.20lkg。
(⑦)起爆器材及起爆网路设计
炸药品种选用2号岩石炸药。筒壁定向爆破缺口部分选用1~5段非电毫秒导爆管雷管起爆系统釆用非电导爆管两套复式起爆网路,并采用两台电容式髙能起爆器同时起爆。如图12-23所示。
图12-23起爆网路示意图(尺寸单位:m)
4)安全允许振速的计算
(1)爆破安全允许振动速度的计算
U=KK(Q/R)(12-9)
式中:R西侧厂房距爆破区中心的距离,R=20.0m;
a衰减系数,取a=2.0;
K修正系数,K=0.25~1.0,取K′=0.5;
K——与介质性质爆破方法爆破条件有关的系数,取K=50;
Q单段爆破的最大药量,Q=4.0kg。
经计算,由爆破引起的地面质点振动速度v=0.18cm/s,而需保护的厂房(框架结构)所允许的安全振动速度,根据《爆破安全规程》(GB67222003)的规定为3.0~5.0cm/s,依据该值,我们认为此次爆破直接对周围的厂房及其它建筑物房产生的质点振动速度不会大于0.3cm/s因此,定向爆破缺口爆破直接产生的爆破地震波的强度不会影响到周围建筑物的安全。
(2)烟囱塌落触地冲击振动速度的计算
0.08(1/3/R)(12-10)
式中:—塌落引起的地面振动速度,cm/s;
I冲量(2gh)
m-爆破缺口以上部分烟囱的质量,900×3.0=2700(t);
R触地点至保护物的距离,R=20m;
H烟囱的下落高度,取H=87.0m进行近似计算。
经计算,冷却塔塌落触地冲击振动速度υ=0.45cm/s<2.0cm/s为了避免或减少二次碎块飞溅,在筒体触地位置设置了缓冲土层。与国内其它钢筋混凝土烟囱触地时的实测质点振动速度值的对比分析,实际烟囱触地的地震强度可降低30%~
50%。因此认为此次爆破烟囱触地所产生的爆破地震波对最近的厂房及周围其它建筑物所产生的地表质点振动速度应<0.5cm/s,远小于框架结构房屋所允许的安全振动值,即烟囱触地所产生的振动不会影响到周围建筑物和设施的安全性。
(3)个别飞石距离的计算
爆破缺口正面的个别飞石距离计算没有准确的理论公式,在此参照硐室大爆破的飞石计算公式进行估算。
R=20kmn2W=20×2.02×0.3=24.0(m)(12-11)
式中:k—与岩土的性质有关的系数,取k=1;
n爆破作用指数,2.0;
W—最小抵抗线,0.30m
由于烟囱爆破缺口位置的筒壁较厚(O.4om),爆破时个别碎块过远飞溅的随机性较小,采取有效防护以后,个别碎块的飞溅距离可以控制在20m范围之内。
5)爆破安全防护措施
(1)直接飞石的防护
为了确保爆破过程中周围建筑物和设施的安全,有效地防止定向爆破缺口可能产生的个别碎块飞溅,夲次爆破采取直接防护和间接防护相结合的防护措施,即对定向爆破缺口的装药部位采取一层胶带帘、双层铁丝网及双层苇帘的直接悬挂防护,同时对定向爆破缺口所迎向周围建筑物方向搭设防护网的间接防护措施,尤其对烟囱西侧的主厂房方向,在距烟囱外缘5.0m位置搭设高度不小于定向爆破缺口标高的钢架防护网,以防止烟囱在定向爆破缺口瞬间弯曲时,筒壁弹性应变能释放所产生的碎块飞溅。
(2)烟囱触地瞬间所产生的二次碎块飞溅的防护
实际定向爆破过程中,由于烟囱属双层钢筋混凝土结构,刚性大,筒身触地时的冲击应变能较大,如果不采取相应的减振和缓冲措施,会由于筒壁应变能的瞬间释放产生过远的二次碎块飞溅,因此,为了防止烟囱触地瞬间所产生的碎块二次飞溅,可采取以下防护措施:
①在烟囱设计倒塌范围之外,设置高度为3.0m、宽度不小于3.0m的挡土墙,共10座,既有减振作用,又可防止烟囱触地瞬间所产生的碎块过远飞溅,尤其在定向倒塌方向正面挡土墙的高度不能小于4.0m,以预防烟囱顶部触地瞬间过远的前冲,有效地控制烟囱的倒塌长度
②在挡土墙顶部架设高度不小于3.0m的钢架一苇帘防护墙,以阻止烟囱触地地面和烟囱筒壁自身碎块的飞溅。
(3)爆破安全警戒范围
根据所计算的个别碎块可能岀现的最大飞溅距离,本次爆破对周围人员的安全警戒范围为自烟囱倒塌中心线两侧⑧0m,即在爆破前2omin,距离爆破点周围80m范围内的所有室外人员全部撤离至安全警戒线之外的安全地点。爆破起爆信号为一声信号炮。
6)技术点评
(1)爆破效果很好,倒塌方向仅偏离中心线向西3°(向西偏离),据分析,偏离原因有二:其,爆破时间在早晨六点,当时风力达4级左右(风向南偏西);其二,烟囱壁西侧的钢质爬梯没有拆除,影响了烟囱倒塌时的平衡状态
(②)爆破结果证明:挡土墙的设置是非常必要的,大大降低了爆破振动速度和塌落触地振动速度的强度。爆破振动测定结果也证实了这一点。
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