100m高钢筋混凝土烟囱控制爆破(投稿)
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“爆破大王”郑炳旭广州著名商业中心天河城西塔楼,将于2007年初爆破,此消息引起了各界高度关注,负责爆破的广东宏大爆破工程有限公司总指挥郑炳旭,再次成了炙手可热的新闻人物。
他的新爆破成为全城的焦点广州天河城西塔楼的环境非常复杂:北面是地下停车场和出口;南面与天河城主体建筑相连;东面为天河城广场北出入口;西面为西塔出入口和地下停车场出口;再往西仅13.5米就是体育西路和在建的人防工程;西面20米地下为地铁三号线。
“鉴于西塔的位置特殊陛,爆破若失败,半个广州将断电!此次爆破只许成功,不得失败!”郑炳旭的话掷地有声。
要知道,此次爆破的包袱其实是郑炳旭主动拿来背的。
天河城西塔楼原本的拆迁计划是“人工拆除”,需要工人200人左右,工期为半年,拆除费用为700万元人民币。
郑炳旭主动请缨,他找到了负责该项目的总经理,对他说:“你给我15分钟,我来说服你用爆破来拆除西塔。
”郑炳旭讲了三点理由:其一,天河城是广州的一张名片,如果用人工拆除,每天都有上百号人拿着锤子在那拼命敲,影响广州的形象;其二,人工拆除的噪音对商家影响太大,机械式地拆,商家没法做生意;三,人工拆除的价格是700万,而我只需要80万。
郑炳旭把早已准备好的一套方案拿出来详细地解说:“如果采用爆破,我们是晚上装炮眼,白天不工作,不影响商家,而且爆破的时间短,爆破过程也环保,爆破后我们会做到不落一粒尘渣,市民路过爆破点时也不受影响。
爆破的前一天晚上,市民可如常在天河城逛街,施工队伍会在凌晨才进场装那900多公斤炸药。
爆破在早上7时开始,地铁三号线不停运;爆破后,天河城又可以在上午10时正常营业……”总经理被郑炳旭充分的理由说服,本来他是打算和郑炳旭谈15分钟,结果两人一谈就谈了一天。
第二天即拍板决定:让郑炳旭用爆破来拆除天河城西塔!郑炳旭说,为了这个西塔的爆破,宏大公司放下了1千万在天河城那边,置自己死地而后生。
“当然,如果没有百分百的把握,我们是不敢拿下这次爆破的。
高耸钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除倾覆历程的数值模拟基于弹塑性力学和有限元基本理论,针对一150m高耸钢筋混凝土结构烟囱定向爆破拆除工程,研究了该烟囱爆破拆除的力学条件、烟囱爆破倾覆时间、烟囱爆破倾覆时的支座内力以及烟囱爆破倾覆时的本构关系;采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,通过分离式共节点建模,建立了高耸钢筋混凝土烟囱有限元模型,并对烟囱爆破拆除过程进行了有限元模拟。
研究结果表明,论文提出的烟囱爆破倾覆历程的本构关系符合实际;论文建立的高耸钢筋混凝土烟囱有限元爆破拆除分析模型合理;实际烟囱倾覆历程、倾覆方位、倾覆长度与有限元数值模拟结果吻合较好。
Key words:reinforced concrete structure towering chimneys;Blasting;numerical simulation;constitutive;finite element model1.引言隨着城市化进程和产业升级的不断推进,在城市建设和企业技术改造中,经常要开展烟囱、水塔等废弃高耸建筑物的控制性拆除爆破工作。
拆除爆破既要达到预定拆除目的,又必须有效控制爆破振动影响、飞石抛掷距离和破坏范围等,以保障周围环境安全[1]。
目前,国内外已广泛应用爆破方法拆除高耸建筑物,定向爆破拆除烟囱的高度已达210米[2]。
本文基于弹塑性力学和有限元基本理论,针对一150m高耸钢筋混凝土结构烟囱定向爆破拆除工程,对该烟囱爆破拆除的力学条件、烟囱爆破倾覆时间、烟囱爆破倾覆时的支座内力以及烟囱爆破倾覆时的本构关系进行研究,并采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,通过分离式共节点建模,建立高耸钢筋混凝土烟囱有限元模型,对烟囱爆破拆除过程进行了有限元模拟。
2.爆破拆除方案烟囱爆破拆除的原理是在烟囱倾倒一侧的烟囱支承筒壁底部炸开一个爆破缺口,破坏烟囱结构稳定性,导致整个结构失稳和重心外移,使烟囱在自重作用下形成倾覆力矩,进而使烟囱按预定方向倾倒。
钢筋混凝土烟囱施工技术方案㈠、工程概况本工程为市水泥厂技术改造工程之一,3号窑废气处理工程包括:电收尘、风机房、汇风箱厂房、增湿塔、转运站、窑灰输送通廊、钢筋混凝土烟囱等工程。
废气处理钢筋混凝土烟囱高度为80m,位于电收上工程北侧12m 处,现浇钢筋混凝土基础(基础施工技术交底略),结构形式为钢筋混凝土筒壁,红砖内村隔热层(该技术交底略),上口内直径为3340mm,底口内直径为7136mm,筒壁厚:标高20m以下为300mm,标高20~40m之间为260mm,标高40~60m之间220mm,标高60m 以上为160mm,坡度标高30m以下为1000:朋,标高30~60:之间为1000:历,标高60:以上为1000:20。
每隔10m高度设内牛腿一道支承内衬砌砖;混凝土筒壁与内衬砌砖之间留缝,缝宽50mm作为空气隔热层。
在简身北部有出灰口一个,中心标高为1.50m,在西侧有烟道口和观察孔各一个,标高为6.46m和11·10m,东侧设置上人爬梯一座。
烟囱筒身在75.00m标高处设有钢平台一座,见图30-l。
主要工程量:筒身现浇混凝土360.71m’,筒身钢筋五·怕火,内衬砌砖178.1 sin。
(二)施工现场准备l、施工现场施工现场“三通一平”按施工组织设计已部署准备,场地自然地坪标高为156.60~159.om,基本满足施工要求。
烟囱工程基础挖土石方于1991年8月开始进行施工,由于在厂区内进行爆破作业影响工期,施工进度比原计划有所推迟,基础及回填施工现已完毕,继续进行钢筋混凝土筒壁施工。
2、材料与施工机具⑴、水泥:太行山牌525号普通硅酸盐水泥。
⑵、砂:粒径为0.8~3mm河砂。
⑶、石子:粒径为0.5~3cm碎石。
⑷、外加剂:UNF-5型外加剂。
⑸、钢筋:须有出厂证明书,性能指标符合施工验收规范,并经公司试验室进行试验。
⑹、施工机具:见表30-1。
施工机具表表30-l图㈢、施工部署1、施工程序钢筋混凝土筒壁主要施工方法:外架采用9孔井架,由钢管}48 X 3·smm和扣件组成,内架采用单孔井字型钢管井架,见平面图30-2内外操作平台,钢模板分节灌筑混凝土的施工方法,每节异型钢模板高为1500mm,施工程序见相图(图30--3)。
85m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除摘要:介绍了用定向控制爆破拆除一85m高钢筋混凝土烟囱的工程实例。
根据工程实际情况,设计了定向窗与爆破相结合开缺口,合理确定爆破参数,对爆破部位及地面布置安全防护。
爆破及倒塌效果表明,烟囱倒塌方向符合设计,安全防护措施有效减小了爆破飞石及烟囱触地振动与飞溅等危害,可为类似工程提供参考。
关健词:烟囱拆除 ;定向爆破; 缺口设计;安全防护随着城市建设的发展,城市控制爆破拆除应用日益广泛。
因周边环境往往复杂,对高耸构筑物(如烟囱)的爆破拆除难度更大,要求更为严格。
毕卫国,付武,张建平[1-5]等成功实现了高钢筋混凝土烟囱的定向爆破拆除,并提出了有效的安全防护措施。
实际工程中,需掌握待拆除烟囱周边环境,烟囱结构等情况,结合实际条件合理设计与施工,以达到预期的工程效果及工程的安全性。
1工程概况1.1爆区环境广州市油制气厂位于广州市天河区吉岐路南侧,应厂区改建项目需要,需将厂区内一85m高钢筋混凝土烟囱拆除,考虑到工期与经济性因素,决定对烟囱进行爆破拆除。
烟囱北面厂房、设备基本已拆除完毕,现为空地;西面85m处有一钢结构临时厂房,150m处为广州三鑫服饰洗染有限公司厂房;南面120m处为一钢结构临时厂房;东面30m为原生产厂房区(待拆除,无需保护)。
烟囱北面及东面500m范围内无需保护建筑物,150m内无地下管线,爆破环境较为良好。
1.2烟囱结构与参数烟囱为一锥形体,地面以上部分高约85m。
烟囱基础采用混凝土灌注桩基础,地面以上筒壁为钢筋混凝土结构,混凝土强度等级设计为C25,钢筋采用HPB235,HRB335钢。
以地面标高为±0.0m,标高±0.0m以上筒身共分8节,相邻节之间设置牛腿,筒身结构及参数见表1。
烟囱底(±0.0m)圆形外径为7.04m,内径4.32m;顶(+85.0m)外径3.20m,内径2.84m。
烟囱近地面节壁筒厚36cm隔热层厚8cm,内衬层厚约24cm,壁筒内竖向配筋为Φ20,环向配筋Φ14,为双层钢筋网片结构。
doi:10.3969/j.issn.1001 ̄8352.2021.03.009120m高钢内筒钢混烟囱爆破拆除技术❋李㊀飞㊀孙㊀飞㊀顾㊀云㊀刘㊀迪㊀刘勤杰㊀刘㊀新核工业南京建设集团有限公司(江苏南京ꎬ211102)[摘㊀要]㊀在120m高钢内筒钢筋混凝土烟囱的爆破拆除中ꎬ综合考虑工程环境㊁自身结构特征㊁安全作业等因素ꎬ采用了底部爆破㊁定向倒塌的控制爆破方案ꎮ钢内筒预处理过程中ꎬ为确保底部切口预切除后钢内筒的稳定性及烟囱倒塌过程中钢筋混凝土筒体与钢内筒的整体性ꎬ在首层检修平台切口侧对称设置4道6股⌀10mm的钢丝绳对钢内筒进行约束ꎮ爆破过程中ꎬ烟囱按预定方向顺利倒塌ꎬ各危害效应均控制在安全范围内ꎬ未出现异常情况ꎬ达到了预期的爆破效果ꎮ其经验可为类似爆破工程提供参考ꎮ[关键词]㊀钢内筒钢混烟囱ꎻ预处理ꎻ定向爆破[分类号]㊀TU746.5BlastingDemolitionandPretreatmentTechnologyofa120mHighReinforcedConcreteChimneywithSteelInnerCylinderLIFeiꎬSUNFeiꎬGUYunꎬLIUDiꎬLIUQinjieꎬLIUXinNuclearIndustryNanjingConstructionGroupCo.ꎬLtd.(JiangsuNanjingꎬ211102) [ABSTRACT]㊀Aimingatthecontrolledblastingdemolitionofa120mhighreinforcedconcretechimneywithinnersteelcylinderꎬthecontrolledblastingschemeofdirectionalcollapsebybottomblastingwasadoptedconsideringtheengineeringenvironmentꎬitsownstructuralcharacteristicsꎬsafeoperationandotherfactors.Inordertoensurethestabilityofthesteelinnercylinderafterthepreresectionofbottomincisionandtheintegrityofthereinforcedconcretecylinderandthesteelin ̄nercylinderduringthecollapseofthechimneyꎬfour6 ̄strandssteelwireropeswithdiameterof10mmweresymmetricallysetontheincisionsideofthemaintenanceplatformatthefirstfloortoconstrainthesteelinnercylinder.Intheprocessofblastingꎬthechimneycollapsedsmoothlyaccordingtothepredetermineddirectionꎬandeachhazardeffectwascontrolledwithinthesaferangewithoutanyabnormalsituation.Theexpectedblastingeffectwasachievedꎬandtheexperiencecanprovidereferenceforsimilarblastingprojects.[KEYWORDS]㊀reinforcedconcretechimneywithsteelinnercylinderꎻpretreatmentꎻdirectionalblasting引言作为一种快速拆除楼房㊁烟囱㊁冷却塔等高耸建(构)筑物行之有效的手段ꎬ爆破为我国城镇化建设做出了突出的贡献ꎮ对于烟囱而言ꎬ目前常见的爆破结构主要为砖结构㊁钢筋混凝土(钢混)结构与钢结构等ꎮ虽然烟囱爆破已积累了丰富的成功经验ꎬ但对于钢内筒钢混烟囱而言ꎬ由于其自身综合了钢混烟囱与钢结构烟囱两者的结构特征ꎬ它的爆破拆除与已往的烟囱爆破工程有所不同ꎮ对其爆破拆除时ꎬ需结合现场实际工况ꎬ全面分析其结构力学特征ꎬ在此基础上对预处理及爆破参数进行精细化设计ꎬ这对现有爆破技术提出了挑战ꎮ1㊀工程概况1.1㊀项目概况㊀㊀该钢内筒钢混烟囱控制爆破拆除工程位于江苏省南通市海安市ꎮ因原场地用途调整ꎬ需对电厂内建(构)筑物进行整体拆除ꎮ场地内建有一座高度120m的钢内筒钢混烟囱ꎮ其中ꎬ钢混筒身高度120第50卷㊀第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Vol.50㊀No.3㊀2021年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ExplosiveMaterials㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Jun.2021❋收稿日期:2021 ̄01 ̄22第一作者:李飞(1980-)ꎬ男ꎬ学士ꎬ爆破高级工程师ꎬ主要从事工程爆破ꎮE ̄mail:1020403618@qq.com通信作者:孙飞(1989-)ꎬ男ꎬ硕士ꎬ工程师(采矿专业)ꎬ研究方向为爆炸与毁伤作用机理研究及其应用ꎮE ̄mail:1326662880@qq.commꎬ钢内筒高度123mꎮ为确保拆除施工的安全ꎬ经综合对比ꎬ决定采取控制爆破方法对该烟囱进行拆除ꎮ烟囱的具体情况见图1ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(a)外观㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀(b)内部图1㊀现场图Fig.1㊀Sitemap1.2㊀工程环境爆破环境(图2)如下:东侧距离建材公司最近处约58mꎬ距离某饲料公司最近处约81mꎻ南侧距离场地内待拆锅炉房最近处约60mꎬ距离场地内待拆配电房最近处约126mꎻ西侧距离立新河最近约117mꎻ北侧距离废弃电塔最近约106mꎻ倒塌方向距离通扬运河(已断航)最近约140mꎮ㊀图2㊀工程环境图(单位:m)Fig.2㊀Engineeringenvironmentmap(unit:m)2㊀结构特征及总体爆破方案2.1㊀结构特征2.1.1㊀钢混烟囱结构特征待拆烟囱钢混筒体由筒壁构成ꎬ无隔热层和内衬ꎬ总质量约2000tꎮ筒壁底部外径10.55mꎬ内径为9.75mꎻ顶部外径为4.10mꎬ内径为3.70mꎮ筒体按一定斜率自底部至顶部渐变ꎬ筒壁混凝土标号为C30ꎮ筒壁配筋分为环向配筋和竖向配筋ꎮ烟囱底部外侧环向配筋为⌀16mmꎬ间距200mmꎻ内侧环向配筋为⌀14mmꎬ间距200mmꎻ底部外侧竖向配筋为⌀16mmꎻ内侧竖向配筋为⌀14mmꎻ保护层30mmꎮ烟囱底部共开设3个孔洞ꎻ其中ꎬ1个根部人孔ꎬ2个烟道孔ꎮ2个烟道孔夹角180ʎꎬ沿根部人孔两侧对称ꎬ见图3ꎮ根部人孔底部标高+0.00mꎬ宽1.50m㊁高2.40mꎬ该处壁厚0.40mꎮ2个烟道口底部标高均为+4.30mꎬ宽2.20mꎬ高4.70mꎬ壁厚0.40mꎮ㊀㊀㊀㊀图3㊀底部人孔及烟道孔相对位置Fig.3㊀Relativepositionofmanholeandflueholeatbottom㊀㊀烟囱筒壁内侧标高+1.65~+2.90m处设置有牛腿ꎬ牛腿高1.25mꎬ牛腿上部砌筑0.90m高砖砌体ꎬ见图4ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀图4㊀牛腿现场图Fig.4㊀Fieldmapofcorbel2.1.2㊀钢内筒结构特征钢内筒采用钛钢复合板ꎬQ235B钢板(基材)厚度为10mm(40m以上)和12mm(40m以下)ꎬ内筒内径为3.2mꎬ外筒设有厚度不小于80mm的防腐保温层ꎬ外护板为厚度不小于0.4mm的彩钢板ꎮ64 ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷第3期内筒全高设置环向加劲肋ꎬ间距为4.8mꎬ加劲角钢采用L75ˑ75ˑ6ꎬ总质量约105tꎮ烟囱筒壁内侧与钢内筒之间分别在120㊁75㊁25m高度处设置平台ꎬ平台处均设置止晃装置ꎮ其中ꎬ25m平台作为检测和维修平台ꎬ同时也是直爬梯的起点ꎬ采用三角槽钢作为支撑ꎬ在内筒周边形成1m宽的平台ꎬ上铺钢格栅ꎮ烟囱内部25m以下为环烟囱壁的钢爬梯ꎬ25m以上到75m平台为直爬梯ꎮ环形爬梯采用04J401钢梯图集内T4B07C ̄30ꎬ钢梯角度为45ʎꎬ每上升3m设置一个平台ꎬ沿内筒壁环形上升ꎬ到达25m处为止ꎮ直爬梯宽700mmꎬ外设护笼ꎬ每5m设置休息平台ꎮ图5为25m平台的平面图ꎮ㊀㊀㊀㊀图5㊀25m平台平面布置图Fig.5㊀Layoutplanof25mplatform㊀㊀图6为钢内筒的底部现场图ꎮ㊀㊀㊀㊀㊀图6㊀钢内筒底部现场图Fig.6㊀Sitedrawingofthebottomofsteelinnercylinder2.2㊀总体爆破方案烟囱整体结构强度较高ꎬ综合分析经济技术指标后ꎬ确定采用定向倒塌爆破方案ꎻ定向倒塌后ꎬ再采用机械方法破碎解体[1 ̄3]ꎮ根据四周环境情况ꎬ结合烟囱自身结构特征ꎬ为确保周边建筑物的安全和烟囱充分解体ꎬ采用向北偏西29ʎ方向定向倒塌的方式ꎬ即沿烟囱中心至根部人孔延长线方向倒塌ꎬ如图2所示ꎮ3㊀爆破切口参数选取根据烟囱特定位置㊁结构特点㊁爆破环境和工程要求ꎬ确保定向准确㊁施工方便和减少药孔数量ꎬ采用底部低位切口ꎮ切口高度为标高ʃ0.00m以上0.50mꎻ此外ꎬ筒壁外径R=5.21mꎮ切口采用正梯形[4 ̄6]ꎮ切口形式及位置见图7ꎬ倾斜角约为26ʎꎮ㊀图7㊀爆破切口示意图(单位:m)Fig.7㊀Schematicdiagramofblastingcut(unit:m)3.1㊀爆破切口圆心角α根据烟囱自身的结构特点和实际受力情况ꎬ结合经验公式πD2ɤLpɤ2πD3ꎮ(1)切口对应的圆心角α为220ʎꎮ则切口长度为:Lp=(α/360)2πR=(220/360)ˑ2ˑ3.14ˑ5.21=20.0mꎮ根据经验ꎬ切口上沿长度取14.5mꎮ3.2㊀爆破切口高度Hp的选取及校核对钢混烟囱而言ꎬ切口形成后ꎬ切口内裸露的竖向钢筋必须失稳ꎮ同时ꎬ还应使烟囱在倾倒至较大角度时ꎬ切口的上㊁下沿才闭合相撞ꎬ防止相撞时倾倒方向发生偏离[5 ̄8]ꎮ筒体倾倒至爆破切口闭合时ꎬ重心位置应偏移到切口标高处筒壁范围以外ꎮ根据以往经验ꎬ则HPȡ(16~14)Dꎮ(2)式中:Hp为切口高度ꎬmꎻD为切口处的直径ꎬmꎮ按照式(2)计算ꎬ烟囱的最大切口高度为Hp=1.76~2.64mꎻ根据实际情况及计算结果综合考虑ꎬ切口总高度取2.50mꎮ742021年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀120m高钢内筒钢混烟囱爆破拆除技术㊀李㊀飞ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀3.3㊀切口闭合时烟囱重心偏移距离的校核爆破切口闭合时ꎬ烟囱的重心必须偏移至烟囱筒体以外才能保证其可靠倾倒ꎮ爆破切口的闭合角β为β=tan-1HpR-rcosα12ꎮ(3)式中:Hp为爆破切口高度ꎻR㊁r分别为烟囱底部的外径㊁内径ꎻα1=220ʎꎮ将烟囱的参数代入式(3)ꎬ得β=19.8ʎꎮ闭合后ꎬ烟囱的重心偏移距离x为x=[Z2C+(rcosα12)2]12 cos(tan-1ZC-rcosα12-β)+rcosα12ꎮ(4)式中:ZC为烟囱相对爆破切口位置的重心高度ꎬ取48mꎮ将烟囱的参数代入式(4)ꎬ得x=16.08mꎻ烟囱重心偏移至筒壁以外的量为x-R=10.80mꎮ通过计算可以看出ꎬ烟囱的重心完全能够移至筒壁以外ꎮ因此ꎬ爆破切口高度的设计是合理的ꎮ4㊀预处理关键技术为减小一次齐爆药量ꎬ降低爆破规模ꎬ提高爆破安全性ꎬ使烟囱沿预定方向顺利坍塌并形成良好的破碎效果ꎬ在保证结构安全的前提下ꎬ进行预处理ꎮ4.1㊀钢混筒体预处理1)辅助导向窗开设位置及尺寸ꎮ爆破前应在切口范围内预先切除一部分ꎬ以提高烟囱倾倒的可靠性ꎮ根据待爆破拆除烟囱的结构特征ꎬ在切口中心线位置ꎬ以根部人孔为基础开设辅助导向窗ꎬ辅助导向窗底部标高+0.00m㊁高3.00m㊁宽3.00mꎮ使用氧割将辅助导向窗洞口内的钢筋隔断ꎬ见图8ꎮ㊀㊀图8㊀钢混烟囱筒体预处理展开图(单位:m)Fig.8㊀Pretreatmentdevelopmentofreinforcedconcretechimney(unit:m)㊀㊀2)定向窗开设位置及尺寸ꎮ烟囱切口爆破前ꎬ在对称于倾倒轴线的切口两侧开设定向窗ꎬ定向窗宽1.50mꎮ为保证定向窗开设方向准确及边沿整齐ꎬ爆破前先标定切口位置ꎬ后使用水钻钻割定向窗ꎬ见图8ꎮ3)爬梯和避雷针在缺口内的部分全部割断ꎮ4.2㊀钢内筒预处理1)为避免爆破时钢内筒底部附属的旋转内梯影响烟囱顺利倒塌ꎬ在爆破前ꎬ须将首层检查维修平台以下钢内筒的所有附属构件切割解体ꎬ并清运出烟囱ꎮ2)为避免爆破过程中钢内筒对钢混筒体产生反向支撑等不利现象ꎬ确保钢内筒能随着钢混结构筒体沿预定方向一同顺利倒塌ꎬ在钢内筒根部以上0.5m处开设圆心角270ʎ㊁高1.2m的正梯形切口ꎮ切口下沿弧长7.5mꎬ定位角45ʎꎬ切口内沿切口中心线对称预留3条0.3m宽的部分作支撑ꎬ切口中心线与烟囱切口中心线一致ꎬ具体尺寸见图9ꎮ㊀㊀图9㊀钢内筒根部预处理尺寸图(单位:m)Fig.9㊀Pretreatmentdimensiondrawingoftherootofsteelinnercylinder㊀㊀3)爆破前ꎬ为避免钢内筒底部预处理切口部位因自重发生屈服下坐等不利现象ꎬ在首层检查维修平台处增加钢混筒体与钢内筒的整体性约束ꎮ具体施工工序如下:在首层平台上部钢内筒0.5m处ꎬ将规格20cmˑ20cmˑ1cm的钢板焊接至筒体外侧同一标高的圆周上ꎬ共焊接4块ꎬ每块间隔54ʎꎬ待焊接牢固后ꎬ在钢板上焊接用于系挂钢丝绳的连接环ꎻ使用水钻在钢混筒体内侧相应位置钻设通孔ꎬ钻设水平位置较钢内筒焊接位置高1.5mꎻ使用6股⌀10mm的钢丝绳ꎬ一端系挂于钢内筒外侧焊接的连接环上ꎬ另一端套上套筒ꎬ穿过烟囱筒壁上的钻孔ꎬ采用实心铁柱固定于筒壁外侧ꎻ使用张紧设备对4条6股钢丝绳进行张紧力调试ꎬ确保4条钢丝绳受力均匀ꎮ详见图10ꎮ5㊀爆破参数设计5.1㊀筒体爆破切口参数确定㊀㊀最小抵抗线W取切口处烟囱壁厚δ的一半ꎬ即W=δ/2ꎻ药孔间距a=1.5 1.8Wꎬ取0.35mꎻ药孔84 ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷第3期㊀㊀1-钢混筒体ꎻ2-实心钢柱ꎻ3-套筒ꎻ4-6股⌀10mm的钢丝绳ꎻ5-钢内筒ꎻ6-焊接块ꎻ7-连接环ꎻ8-首层检查维修平台ꎮ图10㊀钢混烟囱与钢内筒整体性约束示意图(单位:m)Fig.10㊀Schematicdiagramofintegralconstraintbetweenreinforcedconcretechimneyandsteelinnercylinder(unit:m)排距b=(0.85 1.00)aꎬ取0.35mꎻ药孔孔深L=(0.67~0.70)δꎬ取0.28m(砖砌体及牛腿处适当取大)ꎻ单孔药量Q1=qabδꎬgꎻq为单位体积耗药量(单耗)ꎬkg/m3ꎬ钢筋混凝土一般取1.5~2.0kg/m3ꎮ筒体爆炸部位平面展开见图11ꎮ㊀㊀图11㊀筒体爆破部位平面展开图(单位:m)Fig.11㊀Expandedplanoftheblastingpositionofcylinder(unit:m)5.2㊀钢内筒爆破切口参数确定在钢内筒预处理窗口之间预留3段0.3cm宽的部分的中间位置ꎬ各放置一列⌀32mm的乳化炸药ꎬ与钢混筒体切口装药同时起爆ꎬ确保爆破时放置炸药部分发生屈服ꎬ使钢内筒能够随着钢混筒体沿着预定方向顺利倒塌ꎬ装药位置见图12ꎮ㊀㊀图12㊀钢内筒爆破部位平面展开图(单位:m)Fig.12㊀Expandedplanoftheblastingpositionofsteelinnercylinder(unit:m)㊀㊀该筒体爆破切口的装药参数见表1ꎮ钢内筒爆破切口共使用90cm长的⌀32mm乳化炸药ꎬ按10g/cm计算ꎬ共需乳化炸药0.9kgꎮ筒体及钢内筒装药量共计39.2kgꎬ雷管数量400发ꎮ5.3㊀起爆网路设计考虑到厂区内杂散电流及射频电干扰等原因ꎬ为确保起爆的安全可靠ꎬ采用导爆管毫秒延期雷管㊁导爆管及四通连接件组成的复合加强型起爆网路ꎮ另由于爆破总药量小ꎬ且装药分散ꎬ结合待爆破烟囱自身的结构特征ꎬ所有装药均采用3段毫秒延期雷管ꎬ不分段一次齐爆ꎮ表1㊀爆破参数Tab.1㊀Blastingparameters排数壁厚/m抵抗线/m孔深/m孔距/m孔数/个单孔药量/g单耗/(kg m-3)10.710.350.500.35341501.7220.710.350.500.35341501.7230.710.350.500.35361501.7240.700.350.470.35361501.7550.620.300.420.35381501.9760.500.250.350.35381001.6370.400.200.280.35401002.0480.400.200.280.35381002.04 942021年6月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀120m高钢内筒钢混烟囱爆破拆除技术㊀李㊀飞ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀6㊀爆破效果起爆5s后ꎬ烟囱开始边下坐㊁边朝预定方向缓慢倾倒ꎻ第6s后ꎬ下坐完成ꎬ此时ꎬ烟囱筒体重心已偏离出烟囱底部ꎬ继续朝预定方向加速倾倒ꎻ12s后ꎬ倒塌完毕ꎮ爆破后ꎬ经现场踏勘ꎬ烟囱筒体充分解体ꎬ钢内筒底部完全断开ꎬ倒塌方向准确无误ꎬ周围建(构)筑物完好无损ꎬ达到了预期的效果ꎮ7㊀结论1)针对本次爆破拆除的烟囱自身结构的特殊性ꎬ通过在钢内筒底部沿倒塌方向开设预处理切口㊁在检修平台处将钢混筒身与钢内筒使用钢丝绳连接等手段ꎬ避免了钢内筒在实施爆破前筒壁屈服失效而发生危险ꎬ同时也增强了爆破过程中钢混筒体与钢内筒倒塌趋势的一致性ꎮ实践证明ꎬ爆破过程中ꎬ钢内筒未对烟囱整体倒塌趋势产生不利影响ꎬ倒塌方向与设计倒塌方向的偏差在3ʎ以内ꎮ对类似工程在一定程度上具有指导意义ꎮ2)本次爆破拆除烟囱为钢内筒钢混烟囱ꎬ与常规钢混烟囱相比ꎬ爆破难度高ꎮ由于钢内筒的支撑作用ꎬ爆破后烟囱整体下坐发生时间较传统钢混烟囱延迟约3sꎮ根据以往经验ꎬ混凝土为脆性材料ꎬ烟囱爆破失稳后ꎬ通常会发生下坐现象ꎮ下坐完成之前这段时间是烟囱发生炸而不倒或偏离预定倒塌方向的关键时刻ꎬ钢内筒钢混烟囱自起爆至下坐完成时间较长ꎬ安全隐患概率较大ꎬ故对钢内筒钢混烟囱的爆破参数须结合自身结构特征进行精心设计ꎮ参考文献[1]㊀孙飞ꎬ龙源ꎬ纪冲ꎬ等.复杂环境下200m高烟囱爆破拆除及缓冲减振技术[J].工程爆破ꎬ2015ꎬ21(5):63 ̄67.SUNFꎬLONGYꎬJICꎬetal.Blastingdemolitionofa200mhighchimneyandbufferdampingtechnologyincomplicatedsurroundings[J].EngineeringBlastingꎬ2015ꎬ21(5):63 ̄67.[2]㊀董星ꎬ张哲ꎬ刘永强ꎬ等.100m钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除实践与数值模拟[J].爆破ꎬ2020ꎬ37(4):100 ̄105ꎬ115.DONGXꎬZHANGZꎬLIUYQꎬetal.Practiceandnu ̄mericalsimulationof100mreinforcedconcretechimneybydirectionalblasting[J].Blastingꎬ2020ꎬ37(4):100 ̄105ꎬ115.[3]㊀洪卫良.120m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除[J].工程爆破ꎬ2018ꎬ24(2):66 ̄70ꎬ76.HONGWL.Blastingdemolitionofa120mtallrein ̄forcedconcretechimney[J].EngineeringBlastingꎬ2018ꎬ24(2):66 ̄70ꎬ76.[4]㊀郑文富ꎬ张文龙ꎬ陈少辉.复杂环境下120m高烟囱定向爆破拆除[J].探矿工程:岩土钻掘工程ꎬ2018ꎬ45(1):89 ̄92.ZHENGWFꎬZHANGWLꎬCHENSH.Derectionalblastingdemolitionofa120mchimneyincomplexenvi ̄ronment[J].ExploritionEngineering:Rock&SoilDril ̄lingandTunnelingꎬ2018ꎬ45(1):89 ̄92. [5]㊀褚怀保ꎬ徐鹏飞ꎬ叶红宇ꎬ等.钢筋混凝土烟囱爆破拆除倒塌与受力过程研究[J].振动与冲击ꎬ2015ꎬ34(22):183 ̄186ꎬ198.CHUHBꎬXUPFꎬYEHYꎬetal.Collapseprocessandload ̄bearingprocessofreinforcedconcretechimneyduringblastingdemolition[J].JournalofVibrationandShockꎬ2015ꎬ34(22):183 ̄186ꎬ198.[6]㊀梁书锋ꎬ王建国ꎬ李鹏飞ꎬ等.40m青砖烟囱定向控制爆破拆除技术[J].爆破器材ꎬ2018ꎬ47(4):60 ̄64.LIANGSFꎬWANGJGꎬLIPFꎬetal.Demolitionofa40m ̄highblackbrickchimneybydirectionalcontrolledblasting[J].ExplosiveMaterialsꎬ2018ꎬ47(4):60 ̄64. [7]㊀卢子冬ꎬ张世平.烟囱折叠拆除爆破切口高程与起爆时差优化模拟[J].工程爆破ꎬ2018ꎬ23(4):86 ̄90.LUZDꎬZHANGSP.Theoptimizationsimulationofnotchelevationandinitiationtimedifferenceofthechim ̄neydemolitionbyfoldingblasting[J].EngineeringBlas ̄tingꎬ2018ꎬ23(4):86 ̄90.[8]㊀钱起飞.烟囱爆破定向倾倒力学分析及塌落振动研究[D].阜新:辽宁工程技术大学ꎬ2020.QIANQF.Mechanicalanalysisandcallapsevibrationresearchofchimneybydirectionalblasting[D].Fuxin:LiaoningTechnicalUniversityꎬ2020.05 ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第50卷第3期。
7.锅炉房高烟囱及输煤栈道拆除工程施工组织设计1.基本情况1.1工程概况本次工程位于中核建中核燃料元件有限公司江北厂区内,将原有100米锅炉房高烟囱进行爆破拆除并清理建筑垃圾出厂,将一旁飞输煤栈道进行爆破拆除并清理建筑垃圾出厂。
1.2 工程环境该烟囱位于厂区内,厂区内临近有很多建筑物及设备、管道等均需保护,周围环境较复杂。
2. 控制爆破拆除方案2.1 设计原则①爆破飞石距离控制:以待爆烟囱外壁为基准,烟囱倾倒方向的爆破飞石距离控制在S≤30.0m以内,非倾倒方向的爆破飞石距离控制在S≤20.0m以内。
②爆破地震波控制:整个厂区建筑物及设备、管道等需要,将爆破震动速度控制在V≤2.0cm/s。
③爆破噪音控制:距爆源中心100m处,噪音不超过80dB;④空气冲击波:在本次工程中可不予考虑其影响。
2.2 烟囱倒塌方向因现场众多设施、设备需保护,根据现场观察、测量,该烟囱向西偏南方向上倒塌,即沿着金沙江的方向倒塌。
2.3 爆破切口方案对烟囱爆破切口的方案,有以下考虑:第一方案:爆破切口为正梯形。
预开定向窗,并在烟囱正面预开一口切口。
该方案的优点是:布孔较少,不易后座,为最常用的一种切口形式。
缺点是底部钻孔比较困难。
第二方案:爆破切口为倒梯形,其余同第一方案。
该方案的优点是:钻孔方便,施工容易。
缺点是爆破切口高度较大,并接近烟道口,后部支撑强度较弱,易产生后座。
经分析,拟采用第一方案。
2.4 爆破切口设计⑴爆破切口的形状:正梯形。
⑵下切口高度:地面以上+0.35m。
⑶下切口长度:取园心角230°时,下切口长度为:8.60m,外周长约27.00m,下部切口的周长为0.64L,对应园心角为230°对应的切口比例为0.64倍,则下切口长度为:L=0.64L=17.30m。
⑷爆破切口高度:取5倍壁厚时,切口高度为2m,实际取2.5~4m。
⑸定向窗角度(闭合角)α=300~400,两侧对称。
⑹上切口长度:以下切口长度及闭合角确定。
蒲江县甘溪镇明月村12组烟囱爆破拆除技术方案四川宏达爆破工程有限公司二零一七年三月一日蒲江县甘溪镇明月村12组烟囱爆破拆除工程设计方案审批表:2.2、爆破缺口范围的确定 (2)3、控制爆破设计 (3)3.1、设计原则及依据 (3)3.2、控制爆破参数设计 (3)343.4、爆破施工设计 (7)9131317188、技术要求 (19)9、施工进度安排表 (20)10、现场图片 (20)蒲江县甘溪镇明月村12组烟囱爆破拆除技术方案1、工程概况原机砖厂1996年修建的一座砖烟囱,砖厂搬迁后烟囱遗留下来保留至今,经过地震、风吹日晒后,烟囱顶部已产生裂纹,并逐渐扩大。
为了保障当地村民的人身安全,消除安全隐患,政府要求爆破拆除该砖烟囱。
,2、爆破方案及爆破缺口范围的确定:2.1、方案选择该烟囱为砖结构,上窄下宽,底部直径较小,烟囱高度不高,爆破难度相对较小,因此爆破方案采用2.5m的炸高(烟囱加厚平台上方钻孔施工),定向窗口两侧对称50cm×50cm,便足以获得较大的触地冲能以及方向的准确,使烟囱触地时充分解体。
具体采用“一次定向的爆破方案”,烟囱沿着正西方向倒塌。
定向窗在爆破前人工成型,爆破缺口圆心角取210°,爆破缺口占烟囱的周长的1/2~2/3。
爆破前,需拆除西侧临近的民用电线220V。
2.2、爆破缺口范围的确定本次烟囱控制爆破拟采用定向倒塌爆破,缺口大小是烟囱能否按设计方向倒塌的3、控制爆破设计3.1、设计原则及依据(1)、《民用爆炸物品安全管理条例》;(2)、中华人民共和国国家标准《爆破安全规程》(GB6722-2014);钻孔孔径:Φ42mm(1) 筒壁厚度:δ=70cm(2) 筒体外径:D=3.85m(3) 最小抵抗线:w=28cm(4) 炮孔深度:L=42cm(5) 炮孔间距: a=45cm(6) 炮孔排距: b=40cmR—控制点距爆源中心的距离:mK、m、α—与爆破点地质性质有关系数V—控制点的地质振动速度;(2)、安全判据根据爆破振动安全允许标准设计:V≤2.5cm/s。
180m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除周应军;罗鹏;李本伟;胡浩川【摘要】为了完成一座复杂环境下180 m高钢筋混凝土烟囱的爆破拆除施工,论述了工程方案的确定,参数设计及主要安全措施.针对烟囱尺寸大、钢筋密、混凝土强度高的结构特点,预先开凿大尺寸导向窗减少了爆破面积.特别针对烟囱高度特别高,自重大的特点,针对性进行防护土堤的设计.通过多角度观察,确认防护土堤有效地控制了爆破次生灾害的产生.【期刊名称】《煤矿爆破》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】5页(P34-38)【关键词】钢筋混凝土烟囱;爆破拆除;定向倾倒;振动校核;安全防护【作者】周应军;罗鹏;李本伟;胡浩川【作者单位】中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,湖北武汉,430081;中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,湖北武汉,430081;中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,湖北武汉,430081;中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,湖北武汉,430081【正文语种】中文【中图分类】TU746.5待拆除180m高钢筋砼烟囱东面距升压站192m,距180m烟囱煤仓间62m,距锅炉房81m,距180m烟囱汽机房121m;东南面距100m烟囱80m;南面距废旧液化气站136m,距在建高铁线308m;西南面距老年宫225m,距消防楼108m,距中学体育馆101m,距门球场143m;西面距检修车间63m;西北面距景德镇第二十一中学教学楼167m;北面距围墙260m,距养殖场270m,距高压线塔285m,距昌江343m;东北距检修楼205m,距仁品陶瓷厂255m。
原发电厂生产区内除升压站在运行外其余建构筑物全部处于废弃待拆除状态。
具体周围环境图见图1。
1.2.1结构尺寸该烟囱地面以上高度为180m,钢筋混凝土筒式结构。
在+0.5m标高处烟囱外径8.78m,内径8.28m,壁厚500mm;在+30.00m标高处外径6.98m,内径6.58m,壁厚400mm,隔热层90mm,内衬120mm;在+180m标高处烟囱外径3.43m,内径3.20m,壁厚230mm,隔热层50mm,内衬120mm;三个照明平台分别在85m、150m、175m,烟囱筒身采用C30混凝土整体滑模浇筑,筒身混凝土体积为1891.6m3,隔热层体积435.4m3,内衬体积763.5m3。
100m高钢筋混凝土烟囱定向爆破拆除于明亮,林大能,喻智,何松(湖南科技大学能源与安全工程学院,湖南湘潭 411201)摘要:介绍了应用定向倒塌爆破技术拆除1座100m高烟囱的实例。
按照烟囱的实际结构和受力情况,重点分析了高耸烟囱拆除爆破中的缺口形状、缺口参数、卸荷槽、爆破参数、定向窗开设等关键技术。
采取了有效的安全防护措施,基于安全考虑,笔者还对烟囱的稳定性和爆破危害效应进行了计算研究。
该项目的相关设计经验能为类似工程的设计与施工提供参考。
关键词:烟囱;定向爆破;矩形缺口中图分类号:TD235 文献标识码:A1 工程概况待拆废弃烟囱位于湘潭电化集团晨峰物流建设场地,烟囱为钢筋混凝土筒式结构,烟囱总高度为100m,烟囱筒身采用200#砼整体滑模浇筑,内衬为75#红砖和25#石灰水泥混合砂浆砌筑,隔热层为50mm厚的空气隔热层。
竖向主要钢筋Ф20,Ф18,Ф16;环向钢筋为Ф18,Ф16,Ф14,Ф12。
钢筋保护层为30mm,间距均为200mm。
实测爆破缺口部位烟囱周长25.3m,混凝土壁厚为40cm,内衬红砖厚24cm。
烟囱周围环境简单,倒塌范围内,除正东方向有民居及地下线缆需要保护外,其它建(构)筑物已经拆除,场地较开阔,拟倒塌的东南方向300m范围内没有保护对象。
2 爆破技术设计2.1 爆破方案定向爆破拆除高耸建(构)筑物具有施工速度快、成本低的特点。
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爆破积累经验,同时顾及地下线缆的分布情况,采用“向东南方向单向定向倒塌”方案。
2.2 缺口设计目前国内在控爆拆除烟囱、水塔时常用的缺口形式有长方形、梯形、倒梯形、斜形、反斜形和反人字形等6种,其中梯形和长方形应用较多,效果较好[1]。
王斌[2]通过对比分析数值模拟结果和现场爆破工程实践,认为在常用的正梯形、倒梯形、矩形爆破切口形状中,以正梯形受力效果最好。
魏德[3]认为切口的形状应该根据现场情况综合考虑,根据工程实践经验得出结论:对于长方形或倒梯形切口,烟囱倒塌时前冲的距离较大;对于梯形切口和组合形切口,烟囱倒塌时后坐的距离较大。
根据待拆烟囱所处地理位置,预倒塌方向环境条件好,在东南方向有一出灰口,正东方向有一烟道口,综合考虑倒塌方向、既有烟道形状和施工情况,选取长方形爆破缺口。
缺口圆心角直接决定缺口的展开长度,而缺口长度决定了倾覆力矩的大小。
缺口偏长,倾覆力矩偏大,支铰易于破坏,不利于烟囱的平稳倒塌。
通常情况下,可以通过重力引起的截面弯矩(M P)与预留支撑截面极限抗弯力矩(M R)的关系来确定爆破缺口的长度,其中M P应等于或稍大于M R。
参照类似工程经验,设计缺口圆心角为228°,缺口长度为16m。
考虑到在爆破过程中,爆破切口处竖向钢筋有较大的支撑力,对烟囱的顺利倾倒不利。
为防止炸而不倒的情况,切口高度应满足使钢筋稳定性破坏的条件[4]:[]()μλ4/dH≥(1)式中:H为爆破切口高度,mm;d为钢筋直径,mm;[]λ为钢结构设计规范所规定的长细比,一般取[]λ=150;μ为轴心压杆计算长度系数,刚度固定时μ=0.5;代入公式计算结果为H≥1.5m。
综合考虑计算结果及相关工程经验,为保证烟囱的顺利倒塌,取缺口高度H=2.7m。
图1 爆破切口水平截面图Fig.1 Horizontal section of blasting cut2.3 预处理根据安全性原则和方向准确性原则,刘强[5]总结出开设定向窗、开设掏槽窗、内衬预处理、部分内部钢筋预处理等预处理方法。
此拆除爆破方案中,预处理方法如下:(1)钢筋混凝土高耸建(构)筑物,由于筒壁较薄,倒塌时后坐现象严重,开设定向窗既能保证准确的倒塌方向,又能验证药量是否合适以及降低一次起爆的药量。
一般窗口高度取(0.8-1)H,宽度一般取 1.5m 左右[1]。
此方案基于既有出灰口和烟道口,设置2个定向窗,选取高度为2.7m,宽度为1m,并利用风镐和人工手段确保定向窗处于同一高度。
(2)为减少支撑区内部钢筋对烟囱产生不利的支撑力和拉力,在反方向倾倒中心线的两侧各2m开槽并割断外层钢筋。
在对称于倒塌中心线的左右两侧外壁提前割伤钢筋,形成卸荷槽。
(3)切断烟囱钢制爬梯和避雷针,拆除烟囱的烟道分割墙和横梁,确保爆破切口内部无妨碍物,减少外设装置对烟囱整体性的影响,尽量保证烟囱在倒塌方向的质量对称和结构对称。
(4)为拆除爆破切口部位处内衬,在爆破切口部位内衬处除导向窗外另开设4个长1m,宽为1.5m左右的拱形洞,从拱形洞向烟囱内部空气隔热层设置PVC管装炸药,利用炮泥充分封闭。
2.4 烟囱稳定性分析高耸建(构)筑物预处理后到爆破前的稳定性分析,主要考虑两个问题:一是无风载时,定向窗、卸荷槽开设后剩余的支撑体截面是否有足以支撑筒体的承压能力;二是在任意风载作用下,是否会由于风载作用而产生的对切口截面的弯矩大于截面极限抗弯能力而发生提前倾覆。
(1)对于无风载时的计算预处理后剩余壁体的支撑面积)3601)((221︒∑--=irRSαπ(2)式中:R为爆破缺口的平均外半径,m;r为爆破缺口的平均内半径,为确保烟囱安全取砖墙内半径,为3.31m;∑αi为预切的定向窗、卸荷槽圆弧所对的圆心角的和,为确保烟囱安全稳定取为定向窗、卸荷槽、内衬拱形洞长度总和对应圆心角进行计算。
由荷载引起的压应力1SPσ=(3)式中:P为重力,由烟囱高度及相关资料查询得自重约为2.0×106kg。
经计算得:由载荷引起的压应力为2.24Mpa,而混凝土的抗压强度为σc=51Mpa,比较可知预处理后高耸物不会由于自身荷载作用使混凝土材料压碎、失稳。
(2)对于有风载时的计算风力施加于筒壁上的反弯矩[6]2227.0HRvgvM fF⋅=(4)式中:v0为空气容重,取1.25kg·m-3;g为重力加速度,取9.8m·s-2;f v为风速,经查询湘潭地区最大风速约为20m·s-1;R为平均外半径,m;H为高度,m。
自身重力形成的重力矩RPMg⋅=(5)式中:P为重力,kg;R为底部外半径,m;通过理论计算得M F=7.14×105 kg·m,M g=8.0×107 kg·m,有FgMM>有风载时弯矩值仍远小于重力弯矩,故施工期间烟囱筒体能够保持稳定状态。
2.5 爆破参数设计最小抵抗线W=0.5δ;炮眼深度L P=2/3δ;炮孔间距a=1.5W;炮孔排距b=a;装药排数n=H/b+1;单孔装药量Q0用体积公式计算,单耗在试爆窗口的基础上确定为2kg/m3。
将烟囱的数据代入计算得爆破参数,经调整,爆破参数如表1,炮孔布置如图2。
表1 烟囱爆破参数表Table 1 Blasting parameters of chimney 参数W(m) L P(m) a(m) b(m) n(排) Q0(kg) 数值0.2 0.28 0.3 0.3 10 0.072定向窗定向窗导向窗图2 炮孔布置展开图Fig.2 Blasting hole layout diagram2.6 起爆网路设计本次拆除爆破采用1、3、5、7段的毫秒延期雷管,每孔1发,按照关于中心线对称向两侧起爆的顺序设置;为保证传爆效果,约40根导爆管采用2发1段毫秒延期雷管过桥,过桥处额外添加约10g炸药;本方案总共使用20发1段毫秒延期雷管过桥,过桥雷管使用8发电雷管引爆,其中每4发电雷管串联成一组,两组并联,充分保证可靠起爆。
3安全防护爆破安全设计中,由于小孔内部装药爆破结构物时单孔药量小、炮孔多、装药分散的特点,爆破振动、爆破产生的冲击波和爆破噪声基本不会对周围的设施产生影响[7]。
安全防护的重点在于烟囱触地产生的触地振动、爆破飞石和爆破飞溅物。
3.1 塌落振动效应钢筋混凝土烟囱在重力作用下,从距地面一定高度处塌落冲击地面,在触点地面产生振动,烟囱塌落产生四向扩散的振动波,并形成冲击振动效应,相对于爆破地震效应,拆除爆破高耸建(构)筑物时由于塌落产生的冲击振动效应效果更为显著。
因此须高度重视冲击振动效应对周围建筑物的危害。
采用中国科学院力学研究所提出的触地振速计算公式[7]67.13108.⎪⎪⎭⎫⎝⎛=RIVc(6)式中:I为冲量:I=Mv,N·S;v为理论上建(构)筑物塌落触地时的速度,m·s-1,由能量守恒定律可得v=(2gH)1/2;H为爆破前后重心的下降高度,由烟囱资料得爆破前烟囱重心高度约为40m;M为待爆建(构)筑物的质量,kg;R为爆破体重心距保护对象的距离,m。
经计算,烟囱整体倒塌时,不同点到爆源中心距离与相对应的地表质点振动速度如图3所示:0255075100125150175200225250275300325 012345678震动速度(cm/s)距爆源距离(m)图3 距爆源距离与相对应的振动速度图虽然烟囱质量大,重心高,触地动能大,但烟囱上部筒体大部分落于废弃的建筑垃圾上,建筑垃圾可有效减弱振动强度,触地点远离居民区,触地振动基本不会对周围设施产生影响。
3.2 爆破飞石现有工程背景下,爆破安全警戒范围的划定及防护等级的确定主要依据爆破飞石的飞散距离。
目前国内外尚无拆除爆破飞石飞散距离的成熟计算公式,通过计算分析几十例拆除爆破工程的飞石数据,大连理工大学的李守臣得到无覆盖条件下爆破飞石飞散距离(L f)与单位用药用量(K)之间的关系53.070KLf(7)式中,L f为无覆盖条件下拆除爆破飞石的飞散距离,m;K为拆除爆破工程中单位用药量,kg·m-3。
本次爆破实际单位用药量为2.0kg;计算得L f=101m。
计算结果表明工程技术人员必须采取措施控制爆破飞石。
为保护爆体东侧民居,本次拆除爆破中,技术人员对烟囱进行近体防护,利用湿麻袋充分包裹爆破缺口,套上铁丝网,固定湿麻袋,在外侧覆盖竹笆等防护材料。
3.2 触地引起的飞石钢筋混凝土烟囱倒塌时落地动能较大,筒体落地后一方面易于解体,另一方面容易溅起飞石。
为减少飞溅物对周围环境的影响,工作人员充分清理了倒塌方向上的地面,清除了易于飞溅的小型渣体等。
4爆破效果在该烟囱实施爆破拆除过程中,烟囱按照预定的东南方向倾倒,拆除爆破触地振动没有对周围设施产生影响,经业主全面检查,拆除爆破飞溅物和飞石均控制在允许范围内,说明本次爆破设计合理,拆除爆破获得圆满成功。
参考文献(References):[1] 邵鹏,东兆星.控制爆破技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2004. 6:69-70.[2] 王斌.高耸建筑物爆破拆除中失稳断裂因素的究[D].硕士论文.武汉:武汉理工大学,2003 .[3] 魏德,李玉岐.切口形状对烟囱拆除爆破倒塌过程的影响分析[J]. 爆破,2008,25(4):92-95.[4] 傅菊根,姜建农,张宇本.高耸建筑物爆破拆除切口高度理论计算[J].工程爆破,2006, 12(2):56-58.[5] 刘强,高振儒.烟囱定向爆破的预处理方法[J].爆破,2001,18(3):47-49.[6] 王希之,谢兴博,谭雪刚,等.210m高烟囱爆破拆除技术[J].工程爆破,2011,17(2):53-55.[7] 施富强,柴俭.狭长区域内120m钢筋混凝土烟囱控制爆破拆除[J].工程爆破,2004,10(2):28-29.。