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雙向折疊爆破拆除100m鋼筋混凝土煙囪

[日期:2011-05-25]   來源:中國爆破網  作者:鄂爾多斯爆破信息網   閱讀:198[字體: ]

完成時間:200412

工程地點:武漢市原陽邏化肥廠臨江廠區

完成單位:武漢爆破公司、武漢大學

項目主持人及參加人員:謝先啟、盧文波、賈永勝、羅啟軍、韓傳偉、嚴濤

撰稿人:賈永勝、盧文波、韓傳偉、嚴濤

 

1   工程概況

1.1 工程周邊環境

100m高鋼筋混凝土煙囪位于武漢市原陽邏化肥廠內,因土地開發需拆除。煙囪東側120m處為馬路,馬路外側為民房;南側距煙囪18m4層民房;西側14m為廢棄水池,75m有一架空電線,120m外是長江;北側80m有一池塘;東北22°方向距煙囪54m有一廢棄磚煙囪。另有多處廢舊房屋及罐體,在爆前全部拆除(見圖1)

1.2 結構特征

該煙囪為鋼筋混凝土筒式圓形結構,煙囪筒身采用C30鋼筋混凝土整體滑模澆筑,內襯為紅磚砂漿砌筑而成。筒身布單層鋼筋網,0lOm范圍內豎向鋼筋為ф28,環向為ф18,間距均為200mm+1.Om標高處,煙囪外直徑7.8m,混凝土壁厚為40cm,內襯紅磚厚24cm,隔熱層為lOcm,鋼筋保護層為lOcm。在煙囪底部正東、正西方向各有一高1.8m,寬1.Om的出灰口,在+5.6m標高處,正南、正北方向各有一高4.8m,寬3.2m的煙道口。+30m處外直徑6.57m,混凝土壁厚為30cm,內襯紅磚厚12cm,隔熱層為5cm,豎向鋼筋為ф22,環向鋼筋為ф18,間距為20cm(見圖2)

2   爆破方案的確定

高聳建筑物采用定向爆破,施工速度快,成本低。從圖l可以看出,四周環境條件較好,有多個方向可供倒塌。考慮到為今后苛刻條件下高煙囪折疊爆破積累經驗,擬采用“雙向折疊倒塌”的總體倒塌方案。因折疊倒塌時,上部簡體定向傾倒與正常底部缺口定向倒塌的原理基本相同,但對于定向準確性的控制,影響因素較多,控制難度較大,故在選擇雙向折疊倒塌的方向及上部缺口位置時,應綜合考慮環境因素及煙囪本身結構特征(如煙道位置、筒身強度等)

該煙囪擬采用“東西向雙向折疊倒塌”的方案,即上部缺口布于+30.OOm處,向正西倒塌;下部缺口布于+1.Om處,向正東倒塌。采用先上后下的起爆順序。

 

3   爆破缺口設計

3.1 缺口形式

本工程上下缺口均采用正梯形缺口。

3.2 缺口圓心角口

缺口圓心角直接決定缺口的展開長度,而缺口長度決定了傾覆力矩的大小。缺口偏長,傾覆力矩偏大,支鉸易于破壞,不利于煙囪的平穩倒塌。通常情況下,爆破缺口的長度是以煙囪的重力引起的截面彎矩(MP)應等于或稍大于預留支撐截面極限抗彎力矩(MR)為主要依據來確定的。參照類似工程經驗,取以下缺口圓心角:

(1)+30.0m缺口圓心角:θ1=220°

(2)+1.0m缺口圓心角:θ2=225°

3.3 缺口高度日和展長L

(1)缺口高度H

據一般工程經驗,H=(16l4)D,其中D為缺口處外徑。+1.0m處外直徑為7.8m,而+30.0m處外直徑6.57m,日值取值如下:

1)+30.0m缺口高度:H1 =1.5m

2)+1.0m缺口高度:H2=3.5m

(2)缺口展長L

1)+30.0m缺口展長:L1=(220°/360°)×20.64=126m

2)+1.0m缺口展長:L2=(225°/360°)×24.49=15.31m

3.4 缺口閉合角口

缺口閉合角α取值如下:

(1)+30.0m缺口閉合角:α1=25°

(2)+1.0m缺口閉合角:α2=30°

3.5 定向窗

用風鎬開鑿定向窗,并用人工采用風鎬、手錘、鑿子修鑿到設計尺寸,并保證兩側定向窗在同一高程。窗內鋼筋全部割掉。+30.0m定向窗尺寸,為寬1.2m,高0.56m的三角形缺口。+1.0m定向窗尺寸,為寬1.5m,高0.87m的三角形缺口。

3.6 支撐區的處理

上、下支撐區均經強度校核,符合穩定性要求。下部支撐區出灰口用高標號水泥砂漿砌75cm磚墻砌筑并抹面,養護期不少于5天。

缺口的相關參數見圖3

4   爆破設計

4.1 上缺口位置及缺口爆破參數設計

根據鉆爆施工的可行性,并經過折疊傾倒過程煙囪的運動學理論校核,選取上部缺口位置為+30.0m。上部缺口的爆破設計參數為:

炮孔直徑:d1 = 40mm

炮孔深度:l1 = 0.68δ1 = 20cm

炮孔間距:a1 = 30cm

炮孔排距:b1 = a1

單孔藥量:q1 = K1a1b1δ1,取單耗K1 = 2000gm3,則q1 = 54g

+30.Om缺口共布炮孔159個,裝藥時,下390個炮孔,單孔裝藥100g,上369個炮孔,單孔裝藥60g

4.2  +30.Om缺口內襯處理

此處內襯為12cm磚墻,將其預處理,使其化墻為柱,在內襯與筒壁間布設少量外部裝藥與筒壁炮孔同網同段起爆。

4.3  +1.Om缺口爆破參數設計

炮孔直徑:d2 = 40mm

炮孔深度:l2 = 0.68δ2 = 28cm

炮孔間距:a2 = 35cm

炮孔排距:b2 = 35cm

炮孔排數:N2 = 3.50.35+1 = 11排;

單孔藥量:q2 = K2a2b2δ2K2 = 2000gm3,則q2 = 100g

+1.0m處共鉆274個孔,下5152個孔,單孔裝藥150g,上4122個孔,單孔裝藥100g

4.4  +1.0m缺口內襯爆破參數

內襯經預處理后,鉆孔爆破并與+1.0m底部爆破缺口筒身同網同段起爆。

內襯爆高H3 = 2.4m

l3 = 16cma3 = b3 = 30cmq3 = 50g

共布孔9排,實鉆炮孔300個。

本工程均采用2號巖石********。

4.5 預處理

(1)上、下缺口處切斷煙囪避雷針。

(2)+4.6m處煙道分割墻爆前拆除。

(3)+4.6m處煙道分割墻橫梁鉆垂直孔6個,與+1.0m處缺口內襯一同爆破,單孔藥量100g,

 

5   起爆網路

5.1 上下缺口時差的確定

根據前面的理論分析并參照類似工程經驗,上下缺口起爆時差△t=2.2s

5.2 網路連接形式

上缺口孔內均采用國營衛東機械廠生產的毫秒1段導爆管****,每20根捆成一束,每束由2發瞬發電****起爆,電****串聯接入主網路。下缺口采用孔內外聯合延時起爆的方法,即孔內裝國營衛東機械廠生產的毫秒16段導爆管****,然后每約20根捆成一束,每束捆2發毫秒16段導爆管****,孔外延時16段導爆管****約10根捆成一束,各束之間用l段毫秒導爆管****互聯,每束捆2發毫秒1段導爆管****,然后將毫秒1段導爆管****捆成12束,每束捆2發瞬發電****,電****串聯接入主網路。

GM-300起爆儀點火起爆。

5.3 下部缺口網路的安全防護

因下部缺口遲于上部缺口較長時間由孔外延遲起爆,則下部缺口必須采用有效措施保證其在起爆后不受上部缺口起爆后帶來的安全威脅。首先,將下部網路盡量貼于筒身并用帆布覆蓋,然后在缺口上部腳手架上設置強度很高的多層防墜落平臺;在煙囪內部原煙道分割處與腳手架搭設防墜落平臺。

5.4 火工品消耗量

(1)+30.Om

****13.6kg1段毫秒導爆管****318發,瞬發1段電****32發。

(2)+1.Om

****50.6kg16段毫秒導爆管****1216發,1段毫秒導爆管****24發,瞬發1段電****4發。

 

6   爆破效果

6.1 煙囪折疊倒塌過程

上部缺口起爆后,上部70m站立;2.2s后,下部缺口爆破,下部30m向東傾倒,上下兩部分形成了復合運動,即下部向東、上部向西的折疊倒塌過程。下部歷時6.5s后先著地,上部70m繼續運動,約1.5s后全部著地,煙囪整個折疊倒塌過程歷時約8s

爆破前進行的煙囪折疊運動模擬與實際情況吻合良好。落地瞬間兩段筒體相互位置的模擬也與實測結果基本一致。

6.2 傾倒方向控制結果

經爆后測量,下部30m實際傾倒中心線與設計中心線基本完全重合;上部70m除與下部重疊30m外,其余30m實際傾倒中心線與設計中心線相比,向西北方向偏移約30′;這可能是因為這部分落入水池中,因水池高低不平而略有側移。

因此,可以認為本次鋼筋混凝土煙囪雙向折疊定向傾倒爆破過程傾倒方向得到了很好的控制。

6.3 煙囪折疊效果及爆堆形狀

爆破后發現,煙囪完全按設計要求實現了雙向折疊爆破,下部30m完全重疊在一起。實測堆積范圍為:從煙囪中心計,向東側倒塌長度31.2m,向西倒塌長度38.4m,向東倒塌部分完全重疊在一起;除東側最上層21.6m龜裂外,其余大部分破碎情況良好,混凝土筒體破碎,鋼筋大部分與混凝土脫離。

爆堆高度:煙囪原中心部位爆堆高2.8m,東部31.2m1.2m,自煙囪向中心向西側部分破碎充分,鋼筋與混凝土完全脫離,爆堆高度不足0.5m。煙囪頂部跌人水池。

實測爆堆范圍和爆堆堆積高度數據表明:

(1)上下兩部分筒體傾倒過程中折疊非常成功;

(2)在整個煙囪的折疊傾倒過程中,上部缺口部位的支撐筒壁沒有發生壓潰式后坐或塌落,從而確保了煙囪按設計方向傾倒。

摘自《中國典型爆破工程與技術》


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