1、1 8 0m高烟囱高位切口爆破拆除杨树全,孙健,杨准(湖南中人爆破工程有限公司,湖南 长沙 4 1 0 0 0 5)摘 要:为使1 8 0m高钢筋混凝土烟囱在倾倒距离不足的场地条件下能安全爆破拆除,通过2 8m高位爆破切口的设计、爆破参数的选取、延时起爆网路及安全防护等技术措施的运用,确保了待爆破烟囱安全顺利拆除。爆破效果表明,高位爆破切口能减小烟囱倾倒的长度,降低烟囱触地所产生的振动。现场振动监测和飞石距离均满足了安全要求,该工程可为类似条件下的烟囱爆破拆除提供参考。关键词:高烟囟;爆破拆除;高位切口;爆破效果1 工程概况杭州萧山发电厂有一座高1 8 0m的钢筋混凝土烟囱需要拆除,由于该构筑
2、物高大、坚固,拆除难度大,综合考虑采取控制爆破方式最为有利。大量工程实践表明高耸烟囱采用高位切口爆破拆除取得了较好的爆破效果1,因此,根据烟囱结构的特点和周边环境条件,决定对该烟囱采用高位切口定向倾倒控制爆破拆除。1.1 烟囱结构待拆除烟囱高1 8 0m,为钢筋混凝土结构,筒身为C 3 0混 凝 土 浇 筑。0.0 0 m处 外 半 径9.7 3m,内半径9.2 9m,壁厚4 4c m;积灰平台位于标高7.9 3m处;烟道口位于标高7.9 3 1 7.1m位置处,该段烟囱壁厚4 4c m,烟道口宽3.5m,高9.1 7m,2个烟道口对称布置;在烟囱底部与烟道口轴线垂直设置2个出灰口,出灰口宽2
3、.1m,高2.5m。烟囱筒身为C 3 0混凝土,积灰平台以上部位烟囱筒身结构由内至外依次是内衬、隔热层、混凝土筒壁。1.2 周围环境待拆除的烟囱位于发电厂厂区内,东侧距烟囱底部9 0m处为正在生产的发电厂房;南侧7 8m处为正在使用的3号冷却塔,2 0 0m处为天然气计量站,距离烟囱最近的天然气管道约1 0 0m;西南侧2 1 0m有厂房建筑;西侧2 6 0m为厂区外民用建筑;西北侧8 0m为消防楼;北侧1 0 0m之外有较多的保留建筑。具体环境如图1所示。图1 烟囱周边环境2 爆破方案2.1 爆破总体方案根据周边环境条件和烟囱自身结构特点确定爆破总体方案如下。(1)对1 8 0m高的烟囱爆破
4、拆除采取高位切口定向倾倒控制爆破技术,切口位置距地面2 5 2 8m。(2)1 8 0m烟囱倾倒方向为西偏南4 0 方向,保证倾倒轴线与烟道轴线垂直。(3)在爆破切口范围内开设定向窗和减荷槽,切割定向窗和减荷槽的竖向钢筋。(4)在倾倒轴线上垂直设置多道缓冲堤,以减小烟囱倾倒时对地面产生的振动。2.2 爆破切口设计根据周边环境条件,可供烟囱倾倒的方向为西南侧,该方向有2 1 0m的倾倒空间,1 8 0m烟囱底部定向倾倒的长度应该不小于烟囱高度的1.2倍,即2 1 6m。因此,场地条件不满足1 8 0m烟囱在底部设置爆破切口,若切口提高8 1 7m,则正是烟道的I S S N1 6 7 1 2 9
5、 0 0C N4 3 1 3 4 7/T D采矿技术 第2 3卷 第2期M i n i n gT e c h n o l o g y,V o l.2 3,N o.22 0 2 3年3月M a r.2 0 2 3DOI:10.13828/ki.ckjs.2023.02.028位置,无法保证烟囱的倾倒精度。高大烟囱的烟道开口尺寸较大,爆破切口距离烟道较近时,会对烟囱支撑体的应力分布产生较大的影响,进而影响烟囱倾倒的精度,因此爆破切口要与烟道口的边缘保持足够的承压强度,有关研究表明,爆破切口与烟道边缘的距离需保持在1 0m之上2,因此,爆破切口的倾倒角距烟道上沿要保持1 0m的完整筒壁。故对1 8
6、0m高烟囱爆破拆除采取高位切口定向倾倒控制爆破技术,切口位置在距地面2 5 2 8m处。本次爆破切口采取倒梯形切口,烟囱切口位置如图2所示。根据目前的实践经验,高大钢筋混凝土烟囱一般情况下选择切口对应的圆心角在2 0 5 2 2 0 范围内3,本次烟囱要求倒向精确,烟囱选择切口对应的圆心角取2 1 0,对应的烟囱周长为5 8.3%,切口的上沿弧长为2 9.5m,爆破切口高度取3m4。2.3 爆破参数选用气腿式钻机在烟囱筒壁上钻水平孔,炮孔直径为3 8mm,爆破参数见表1。图2 爆破切口展开示意(单位:m)表1 主要爆破参数爆破部位抵抗线W/c m孔距a/c m排距B/c m孔深L/c m单耗/
7、(g/m3)单孔药量Q/g孔数N/个药量合计Q总/k g筒壁炮孔2 23 53 33 12 7 0 01 2 05 6 06 7.22.4 起爆网路起爆网路为导爆管网路,采取孔内延时起爆,烟囱 划 分 为2个 起 爆 区 段,段 间 延 期 时 间 为1 1 0m s。通过定向窗和减荷槽将爆破切口内的支撑筒壁分割为4块,中间2块孔内装M S 1导爆管雷管,两侧块孔内装M S 5导爆管雷管,孔外使用M S 1导爆管雷管做传爆元件。起爆网路采用导爆管簇联法,通过两组复试传爆接力网路的连接,确保起爆网路的可靠性。2.5 预处理(1)在烟囱爆破切口部位的筒体上开设定向窗。定向窗开设在爆破切口的两端,成
8、倒梯形设置,水平方向边长2.5m,高1.4 5m,夹角为3 0。定向窗的开设采用取芯钻按设计位置施工,将该部位的混凝土及钢筋全部清除。(2)在烟囱爆破切口部位的筒体上开设减荷槽。在倾倒轴线上开设1个主减荷槽和2个辅助减荷槽,宽度均为1.5m,高度3m。减荷槽的开设施工使用分裂机将开设部位的混凝土破碎清除,保留该部位的横向钢筋。3 安全防护措施3.1 爆破振动控制针对本工程的控制振动要求,为减小爆破产生的振动,采用延时起爆技术,将能量合理分散,严格控制单孔药量和一次起爆的最大药量。本次爆破最大起爆药量不超过4 0k g,爆破振动安全校核计算结果远小于允许的安全数值。3.2 塌落振动控制1 8 0
9、m高烟囱的总质量约为7 0 0 0t,重心高度为7 0m。由于采取高位爆破切口,使烟囱先下坐后再倾倒,因此最大触地部分的质量约4 6 0 0t,重心高度为5 0m,依据此数据估算烟囱落地时产生的塌落振动结果见表2。表2 塌落振动安全校核计算结果保护建筑物名称距离/m允许振动速度/(c m/s)理论计算振动速度/(c m/s)校验结论3号主厂房1 1 02.5 3.50.7 7安全3号冷却塔7 03 61.6 2安全天然气管道8 531.1 7安全消防楼8 02.5 3.51.3 0安全注:距离为烟囱重心落地点处距被保护对象的距离。611采矿技术2 0 2 3,2 3(2)为进一步降低烟囱触地的
10、振动,采取以下工程手段。(1)爆破前在预计的倒塌范围构筑4道缓冲土堤,堤长2 5 4 0m,宽5m,高3 4.5m。构筑时使用挖掘机就地取土。(2)在缓冲土堤上铺设覆盖2层沙(土)袋。(3)开挖减震沟。在烟囱倾倒轴线两侧3 05 0m的距离上,沿轴线方向各开挖一条宽1m、深1.5m的减震沟。3.3 爆破飞石控制(1)爆破前进行试爆,通过试验炮的结果调整和优化爆破技术参数。(2)精心施工,保证炮孔位置、深度、方向准确;保证按设计药量装药,药卷装填到位;保证填塞质量和填塞长度符合要求。(3)爆破切口部位用棉被、橡胶炮被、铁丝网、密目安全网等防护材料进行多层防护,有效控制飞石的飞散距离。4 爆破效果
11、起爆后,烟囱向设计倾倒方向缓慢倾斜,2.8s后烟囱后支撑板折断,切口上部筒壁向倾倒方向滑动,使上下筒壁相互嵌入,并产生摩擦撞击,烟囱边下坐边继续倾斜,下坐了3.2s后触地,此时烟囱已向预定方向倾斜1 1,同时烟囱1 3 0m处发生折断,起爆1 2 s后烟囱下部完全着地。烟囱落地后的轴线位置比设计轴线向左侧偏离了4,由于折断处以上烟囱筒体向设计倾倒方向的反向折叠倾倒,烟囱筒体整体倾倒长度只有9 5m,其中烟囱折断的下部筒体倾倒距离为8 8m。烟囱触地产生的二次飞散物最远达1 0 0m,爆破和二次飞溅产生的飞石未对周边的玻璃等易损设施造成任何损坏。多个振动监测结果均符合设计要求,其中距离烟囱倾倒轴
12、线7 0m的冷却塔边缘处的测振结果为1.2c m/s。爆破对周边建筑物和设施未造成有害影响。5 结论(1)烟囱高位切口爆破可以解决倾倒空间不足的矛盾。在烟囱倾倒场地不足时采用高位切口实施定向爆破,烟囱倾倒的距离应减去爆破切口以下的筒壁高度,以及切口上部下坐时与下部筒壁撞击减少的筒体,筒体撞击时损耗的筒壁与切口的高度和筒壁的承压能力有关,本次烟囱撞击后减少了1 0m左右,能大大减小烟囱倾倒的爆堆长度。(2)烟囱高位切口爆破能减小塌落 振 动。1 8 0m烟囱的烟囱总重量约为7 0 0 0t,重心高度为7 0m。倾倒落地时对地面产生的塌落振动较大,但是因为本次爆破采取高位爆破切口,使烟囱先下坐后再
13、倾倒,因此最大触地部分的质量约4 6 0 0t,重心高度为5 0m,大幅度地减小了塌落振动的影响。爆破后对振动数据的分析也证明了烟囱的塌落得到了较好的控制。所有的测振结果均比预估的计算值要小。(3)烟囱高位切口爆破能保证倾倒的准确性。高位切口范围内各部分结构、材质相同,可以避免在底部爆破时,由于烟囱烟道、积灰平台等造成切口各部分结构不一、强度不均,易造成倾倒方向偏离的缺点。(4)烟囱高位切口施工难度较大。需要搭建落地式脚手架,在2 5m的平台上进行钻孔、预处理、装药、防护等施工,较之地面作业增加了不小的难度。参考文献:1 徐鹏飞,刘殿书,张英才,等.钢筋混凝土烟囱高位切口爆破拆除数值模拟研究J
14、.爆破,2 0 1 6,3 3(3):9 6-1 0 0.2 齐世福,王福刚,薛峰松,等.1 8 0m高钢筋混凝土烟囱拆除J.爆破器材,2 0 1 0,3 9(1):2 6-2 8.3 魏晓林.建筑物倒塌动力学及其爆破拆除控制技术M.广州:中山大学出版社,2 0 1 1:1 6 1.4 王琪,李本伟,陈德志,等.台州电厂2 1 0m钢筋混凝土烟囱4 0m高切口爆破拆除J.爆破,2 0 1 6,3 3(2):9 2-9 6.(收稿日期:2 0 2 2-0 7-1 9)作者简介:杨树全(1 9 7 2),男,河南驻马店人,工程师,主要从事爆破工程技术及管理工作。711杨树全,等:1 8 0m高烟囱高位切口爆破拆除
