150m鋼筋混凝土煙囪爆破拆除

張建平， 王俊生， 胡俊濤

(內(nèi)蒙古宏大爆破工程有限責(zé)任公司， 內(nèi)蒙古包頭 014010)

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150m鋼筋混凝土煙囪爆破拆除

張建平， 王俊生， 胡俊濤

(內(nèi)蒙古宏大爆破工程有限責(zé)任公司， 內(nèi)蒙古包頭 014010)

摘要：在150m高鋼筋混凝土煙囪的定向爆破拆除中，選擇合理的切口形狀和參數(shù)，對(duì)定向窗口進(jìn)行精確施工、覆蓋和掛網(wǎng)，開挖減振溝，地面軟化處理等措施最終安全實(shí)施并達(dá)到了預(yù)計(jì)爆破效果。重點(diǎn)介紹了爆破切口的形狀和尺寸、預(yù)處理措施、爆破參數(shù)、起爆網(wǎng)絡(luò)、爆破切口的近體防護(hù)和倒地塌落振動(dòng)防護(hù)措施，可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土煙囪； 爆破拆除； 爆破切口； 安全防護(hù)

1工程概況

福建省安溪煤矸石發(fā)電有限公司鋼筋混凝土煙囪需予以拆除，該煙囪筒身采用C30鋼筋混凝土整體滑模澆筑，而后砌筑內(nèi)襯。筒壁采用雙面配筋，筒壁內(nèi)外側(cè)鋼筋網(wǎng)間設(shè)橫拉筋拉結(jié)，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)剛性較強(qiáng)。煙囪高約150m，底部外直徑12.4m，壁厚0.51m；上部外直徑4.3m，壁厚0.20m。其中4.45m以上含有隔熱層和內(nèi)襯；煙囪煙道和出灰口在地面4.45m～8.40m，下面與之垂直方向有兩個(gè)出入門，高約0～3m。正東方向有一直爬梯。

拆除工程施工環(huán)境較好，煙囪到最近居民地距離為221m，到油庫(kù)距離為97m，到鐵路距離為228m，到鹽酸庫(kù)距離為110m，到圍墻距離為168m，到電桿距離為188m。南向約100m有辦公室。周圍環(huán)境如圖1所示。

圖1　周圍環(huán)境示意圖Fig.1　Schematic diagram of the surrounding environment

2爆破拆除方案及參數(shù)

2.1拆除方案

工程總體采用爆破拆除與機(jī)械拆除相結(jié)合的施工方案?？紤]煙囪煙道口和出灰口在地面4.45m～8.40m，且煙囪與廠房連接，為保證傾倒方向的準(zhǔn)確性，10.0m以上采用爆破拆除，上部爆破完后采用破碎錘機(jī)械拆除煙囪下部。

根據(jù)煙囪的結(jié)構(gòu)類型與周圍環(huán)境等綜合條件，確定煙囪定向傾倒爆破，傾倒方向?yàn)槲髌?0°。10.0m處煙囪外徑11.40m,內(nèi)徑10.50m；12.50m處煙囪外徑11.15m,內(nèi)徑10.25m；壁厚均為0.45m。10.0m以上煙囪爆破施工作業(yè)，采用先搭鋼管架，再鋪竹筏，人工開定向窗、減荷槽及鉆孔裝藥，下面張掛安全網(wǎng)。

2.2爆破切口

煙囪高150m，為保證傾倒方向準(zhǔn)確，采用正梯形切口形式，兩邊預(yù)開三角形定向窗，中間開減荷槽〔1-4〕。

(1)切口長(zhǎng)度(下底邊)按下式確定：

L=(1/2～2/3)πD

(1)

式中：L為爆破切口弧長(zhǎng)；D為煙囪切口處外徑。本次取L=21.4m，相應(yīng)切口圓心角為214°。

(2)切口高度參照下式確定：

h≥(3.0～5.0)×δ

(2)

式中：δ為煙囪切口處壁厚。由于煙囪壁相對(duì)較薄，為保證爆破切口瞬間形成后整體失穩(wěn)和倒塌后能夠有一定程度的解體破碎，取h=2.7m。根據(jù)上式計(jì)算,結(jié)果見表1。

表1　爆破切口參數(shù)計(jì)算結(jié)果

2.3爆破參數(shù)

淺孔鑿巖采用手持式鑿巖機(jī)，鉆孔直徑40mm。在爆破切口范圍內(nèi)呈排布置水平炮孔，炮孔排間呈矩形布孔形式，爆破參數(shù)見表2。

使用乳化炸藥連續(xù)柱狀裝藥，每孔使用兩發(fā)導(dǎo)爆管雷管，裝好炸藥后，用炮泥進(jìn)行回填，回填過(guò)程中用炮桿壓實(shí)以保證填塞質(zhì)量。

表2　爆破參數(shù)計(jì)算結(jié)果

預(yù)處理〔5〕：為減少爆破鉆孔工作量，在煙囪定向傾倒軸線中心人工開口寬3.5m、高2.7m的減荷槽；在軸線對(duì)稱兩側(cè)端部開三角形定向窗，水平邊長(zhǎng)1.5m、高度0.75m、角度26°。減荷槽和三角形定向窗一方面利于定向與減振,另一方面有利于促進(jìn)定向傾倒的速度,保證解體效果。人工將內(nèi)襯和隔熱層沿爆破切口的位置切除，直爬梯也采用人工切除，以防止煙囪倒塌時(shí)偏離方向。煙囪筒壁爆破切口、減荷槽、定向窗布置見圖2。

圖2　煙囪爆破切口、減荷槽、定向窗布置示意圖Fig.2　Schematic diagram of the blasting cut、load reducing groove and orientation opening

2.4爆破網(wǎng)路

采用非電導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路，孔內(nèi)齊發(fā)起爆。筒壁定向爆破切口部分選用MS2非電毫秒導(dǎo)爆管雷管，孔外采用復(fù)式聯(lián)結(jié)和每個(gè)節(jié)點(diǎn)2發(fā)非電瞬發(fā)導(dǎo)爆管雷管，采用電容式高能起爆器起爆。起爆網(wǎng)路連接方式如圖3。

圖3　起爆網(wǎng)路連接示意圖Fig.3　Schematic diagram of the initiation network connection

3爆破安全與防護(hù)

在爆破拆除過(guò)程中，會(huì)有爆破飛石、爆破振動(dòng)、塌落振動(dòng)以及空氣沖擊波等有害影響，必須采取可靠的安全控制措施，見圖4。

圖4　煙囪爆破防護(hù)示意圖Fig.4　Schematic diagram of the chimney blasting protection

3.1爆破振動(dòng)控制

按《爆破安全規(guī)程》(GB 6722-2014)規(guī)定，保護(hù)區(qū)爆破振動(dòng)允許速度按下式計(jì)算〔6〕：

(3)

式中：R為爆破保護(hù)對(duì)象油庫(kù)到爆區(qū)的距離，97m；Q為爆破最大一段藥量，46.4kg；對(duì)于本工程而言，k=100，α=1.5；K′為拆除爆破修正系數(shù)，由于爆破區(qū)距離地面10.0m，可取修正系數(shù)0.5；計(jì)算v =0.36cm/s<2.0cm/s，符合安全保護(hù)要求。

3.2塌落振動(dòng)及防護(hù)措施

煙囪倒地引起的塌落振動(dòng)速度按下式計(jì)算〔7〕：

v2=kt×[R′/(MgH/σ)1/3]β

(4)

式中：kt為系數(shù)3.37～4.09，取3.8；M為煙囪質(zhì)量，約4900t；g為重力加速度9.8m/s2；H為重心到地面的高度，約60m；σ為地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度，取10MPa；R′為97m；β為系數(shù)-1.80～-1.66，取-1.70。

代入上式得v2=1.98cm/s，小于但接近一般建筑物允許振動(dòng)強(qiáng)度2.0cm/s。煙囪塌落振動(dòng)對(duì)周圍建筑物的影響較大，必須采取防護(hù)措施。為了減少爆破倒塌觸地瞬間應(yīng)變能轉(zhuǎn)換成沖擊動(dòng)能產(chǎn)生的二次碎塊飛濺觸地的地震波強(qiáng)度，在倒塌范圍內(nèi)開挖減振溝，鋪設(shè)沙土等緩沖材料進(jìn)行軟化處理，使煙囪筒體“軟著陸”，塌落振動(dòng)速度可以減小70%。

3.3爆破飛石控制

爆破飛石的產(chǎn)生，主要是由于藥量偏大、炮孔打歪、填塞不嚴(yán)等造成的。在設(shè)計(jì)時(shí)遵循藥量合理、炮位準(zhǔn)確、炮孔填塞密實(shí)可有效避免。本次工程控制爆破飛石，采用的是炮孔外面覆蓋防護(hù)網(wǎng)外加兩層濕草墊，再覆蓋兩層鋼絲網(wǎng)。同時(shí)整個(gè)爆破切口區(qū)1.0m外再掛一層竹笆和一層防護(hù)網(wǎng)。在施工過(guò)程中加強(qiáng)管理，實(shí)行炮孔驗(yàn)收、裝藥與填塞檢查等措施，最大限度降低爆破飛石影響。

4結(jié) 語(yǔ)

筒體解體破碎均勻，飛石控制在防護(hù)范圍內(nèi)，沒有發(fā)生人員和建筑物損壞，爆破揚(yáng)塵經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)消防車及時(shí)噴灑得到控制，爆破效果良好?？偨Y(jié)經(jīng)驗(yàn)如下：

(1)精心設(shè)計(jì)。煙囪能否按設(shè)計(jì)方向準(zhǔn)確傾倒，關(guān)鍵取決于爆破切口的形狀、位置以及幾何參數(shù)等因素。

(2)嚴(yán)格施工。詳細(xì)勘查切口部位煙囪的結(jié)構(gòu)以及附件情況，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)炮孔位置并規(guī)劃定向傾倒中心線。導(dǎo)向口形成后，再次用測(cè)量?jī)x器復(fù)核爆破切口位置、幾何尺寸是否精準(zhǔn)，修正誤差。

(3)合理有效防護(hù)。預(yù)測(cè)爆破后倒塌范圍、飛石距離等各種危害因素，應(yīng)根據(jù)煙囪周圍的環(huán)境，采取有效防護(hù)措施。

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Blasting demolition of 150m reinforced concrete chimney

ZHANG Jian-ping, WANG Jun-sheng, HU Jun-tao

(Inner Mongolia Hongda Blasting Engineering Co., Ltd., Baotou 014010, Inner Mongolia,China)

ABSTRACT：The 150m high reinforced concrete chimney was demolished by directional blasting. Reasonable cut shape and parameters were chosen, and accurate construction of directional window, covering, hanging, excavation ditch, the ground softening treatment of effective measures were taken. Blasting safety implementation and the expected results finally were achieved. The blasting cut shape and size, pretreatment measures, blasting parameters, initiating network, blasting cut near body protection and the ground collapse vibration protective measures were emphatically introduced. It could provide a reference for similar engineerings.

KEY WORDS:Reinforced concrete chimney; Blasting demolition; Blasting cut; Safety protection

中圖分類號(hào)：TD235; TU746.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.01.018

作者簡(jiǎn)介：張建平(1960-)，男，博士、高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楸乒こ?。E-mail：181563440@qq.com

收稿日期：2015-10-09

文章編號(hào)：1006-7051(2016)01-0082-04