拆除爆破设计方案

大唐太原第二热电厂4#冷却塔
爆破拆除施工方案
1.设计依据
1.1 4#冷却塔施工图。

1.2 4#冷却塔与周围建筑物的位置及距离平面图。

1.3 《爆破安全规程》GB6722----2003。

2.工程概况
大唐太原第二热电厂因扩大容量，决定对4号发电机组部分设备和建筑物进行拆除清理。

冷却塔为需拆除建筑其中一部分。

2.1工程结构与特点
2.1.1 4#冷却塔结构与特点
待拆的冷却塔为双曲线形钢筋混凝土薄壁结构物，塔高60m，底部最大直径50.824m，顶部直径26.87m，塔身自+4.0m～+60m段，壁厚为315mm～120mm的变断面，+4.0m～+6.0m段，内含双层ø14mm竖向钢筋和ø12mm环向钢筋；+6.0m～+11.0m段，内含双层ø12mm竖向钢筋和ø10mm环向钢筋；+11.0m～+18.0m段，内含双层ø10mm、ø8mm竖向钢筋和ø10mm环向钢筋；+18.0m以上，内含双层ø8mm竖向钢筋和ø8mm环向钢筋。

该结构物长细比小，重心低，含筋率高，属钢筋混凝土薄壳抗震结构。

塔身上部与基础之间由84根人字斜柱支撑。

支柱环高1400mm、厚度450mm；基础环高2081mm、厚度450mm；人字斜柱尺寸为340mm×340mm，内含ø20mm钢筋8根。

池底满堂红基础厚度250mm，基础下垫层厚度100mm。

柱下基础厚度550mm，其面积为1500m2。

2.2周围环境
冷却塔周围环境：北部距离5#冷却塔15.2m，距5#冷却塔循环水管3m；东部距离4#冷却塔循环水管2m,14.6m处为灰管等管道沟，25.0处为厂区马路；东南侧5.3m处为高压线杆，南侧2.0m为循环水沟；西侧距离另一高压线杆15.0m，距离西南侧回收水泵房5.0m。

待拆的4#冷却塔周围环境复杂，拆除工作的难度和风险都比较大。

爆区周围环境如附图1所示。

3拆除方案选择
由于待拆结构复杂，且环境条件苛刻，为了安全、可靠地将之拆除，必须精心选择拆除方案。

3.1技术要求
3.1.1根据冷却塔的图纸结构以及周围建筑物的地理位置,合理提出拆除
方案,方案应安全可靠,实际拆除过程中,能保证周围被保护建筑物不受任
何损坏和影响。

3.1.2 4#冷却塔的拆除方案必须保证在拆除时,对其他塔体不构成威胁。

3.1.3塔体拆除后的垃圾物的大小必须满足用铲车装车外运物料块状物
大小的要求。

3.1.4 爆破产生的飞石、地震波、冲击波等危害，不得对周围地上、地下建筑物及管、线造成任何损坏。

3.1.5塔体拆除的工作方式，必须严格执行国家、行业标准的有关安全技术条文和法律、法规的要求。

3.1.6拆除后的垃圾物外运处理后应保证不会造成对环境的污染，符合太原市政有关规定。

3.2设计原则
3.2.1 根据技术要求和周围环境状况，确定安全、可行、合理的爆破方案。

3.2.2认真分析被爆结构的特征，找出受力的关键部位，确定出合理的爆破缺口位置、形式及参数，定向窗和预开切口的形式、参数。

3.2.3对钢筋混凝土梁、柱，在其两端及中部布置炮眼，达到“切梁”的目的，不但使其上部结构在自重作用下，随梁的断裂而塌落，并尽量减少二次破碎量。

3.2.4精心选择爆破参数，合理布置炮眼，严格控制单孔装药量及一次单响起爆药量，在保证安全的前提下，达到预期的爆破效果。

3.2.5为保证周围建筑物的安全，以爆破振动速度的安全值控制单响起爆药量。

3.2.6采取有效的防护措施，严格控制爆破飞石。

3.2.7选择合理的爆破网络及爆破器材，确保实现既定爆破方案。

3.2.8选择多种施工方式，确保施工工期。

3.3方案确定
3.3.1 塔体部分拆除方案
根据以上技术要求和设计原则，依据被拆冷却塔的结构特征和周围环境情况，地面以上塔身部分采用控制爆破方式进行拆除，塔体可供选择的爆破拆除方案有两种：原地坍塌和定向倒塌。

第一种方案：原地坍塌爆破拆除方案。

原地坍塌爆破拆除方案具有爆破后占地面积小的优点，非常适合本次爆破周围环境复杂这样的条件，如果采用原地坍塌爆破，爆破后爆堆集中，堆集高度较高，且破碎效果相对较差。

另外，对爆破产生的飞石的控制难度较大，必须采用全封闭多层刚柔复合防护措施，否则就可能对被保护建筑物造成危害，给防护工作带来很大困难。

第二种方案：定向倒塌爆破拆除方案。

定向倒塌爆破方案最大的特点是爆破后，爆破堆积物的范围比较大。

在倾倒方向上所需长度较长。

但该方案对有效控制飞石及冲击波等危害以及对爆破结构物的充分解体、减轻爆破防护工作压力，具有很好的作用。

根据爆破水塔的周围环境以及委托方的意见，经多方比较考虑，决定以原地坐塌为主，适当向东北方向倾斜的爆破方案。

拟采取的主要技术措施如下：
（1）．采用小角度，高精度的定向窗，以精确控制塔身的倾倒方向；（2）．采用斜形缺口和微差爆破相结合的方法，使爆破缺口由倾倒中心线左侧定向窗向倾倒中心线方向顺序闭合，在塔身中产生扭矩和剪切作用，以达到充分破碎塔身的目的。

（3）．在塔身重心向倾倒方向运动的过程中利用延期爆破的方法，切除大于支撑段内范围内的支撑柱，以形成反向后坐力，迫使水塔头部向后反转，形成纵向扭矩，增加塔身支撑侧的破碎程度，减少塔身的前冲力，缩短爆堆坍塌范围。

（4）．在塔身后坐的过程中，当塔身重心回转至原中心线附近时，再利用齐发爆破的方法，炸除其余全部支撑柱，利用塔身下坐触地的冲击作用，
使整个水塔结构冲击解体，达到原地坐塌的目的。

塔体施工：
（1）根据场地条件，确定冷却塔向东北定向倾倒；
（2）首先用炮车在缺口部位进行预拆除；
（3）在缺口部位钻眼装药，使用微差爆破技术，依次爆破A、B、C、D 板块，完成塔身整体定向爆破（详见爆破参数设计）。

（4）踏体倾倒后，用机械破碎和清理，地面以上清理完，进行基础开挖爆破。

3.3.2 基础部分拆除方案
下部基础主要有环形基础、柱基础、满堂红基础等，虽然形状各异，但结构较为简单。

所以，基础部分采用爆破与机械相结合的方式。

爆破在遵循“多打眼，少装药”的控制爆破原则下，采用松动爆破的拆除方案。

并由破碎机械同时作业，相互配合，可快速、安全的完成拆除任务。

冷却塔环行基础较深，并且钢筋密布，容易产生爆破有害效应，是基础拆除的难点。

首先将环行基础四个对称部位爆出缺口，减少爆破约束。

由四个缺口向外延伸，以加快施工速度。

满堂红基础较薄，主要采用机械破碎。

为给机械破碎创造条件，在基础上爆一些槽口，以创造良好的自由面。

4 爆破参数设计：
4.1塔体爆破缺口设计
4.1.1爆破缺口形式：采用定向比较准确的三角形爆破缺口。

为了保证实现爆破方案，在爆破缺口两端预先用炮锤与乙炔切割相结合方法各开两个定向缺口，同时为了减少最后一次爆破的炮孔数，另开几个预爆缺口，除此之外，为了确保冷却塔壁触地后彻底解体，预爆缺口中
的部分缺口高度增加，并将顶部做成三角形以利破碎裂缝向上延伸。

爆破缺口展开示意图如图2所示。

爆破缺口平面位置示意图如图3所示。

爆破缺口剖面位置示意图如图4所示。

图2 爆破缺口展开示意图
（图中阴影部分为预先爆破缺口）
爆破缺口平面位置示意图如图3所示。

4.1.2 爆破缺口参数
爆破缺口高度4.0m，爆破缺口的弧长为3/4圆周长。

中间预爆缺口高度为8m。

4.2（爆破缺口）钢筋混凝土薄壁结构爆破参数：
炮孔间距：25cm 炮孔排距：25cm 炮孔深度：壁厚的1/2
单孔装药量计算公式： Q=abhq
式中：a-----炮孔间距；
b-----炮孔排距；
h-----壁厚；
q-----单位体积钢筋混凝土炸药消耗量。

爆破参数的计算结果:
3#冷却塔炮孔数目1150个。

图4 爆破缺口剖面位置示意图
4.3 基础及梁、柱爆破参数
4.3.1基础爆破参数
采用梅花型布眼，间距a=2.0W，排距b=0.65a。

为了使被爆结构充分破碎解体，不留根底，选择炮眼深度l=0.8h，其中h为被爆体的深度。

4.3.2钢筋混凝土梁、柱布眼参数：
钢筋混凝土梁、柱宽度较小，均采用单排布眼方式，间距a=2.0W，W 为最小抵抗线。

对于长宽比较小的梁、柱及承重墙，均布设药包，炮眼深度L=0.6B，B为厚度。

4.3.3 单孔药量Q：
药量计算采用体积公式，即：
Q=K·V
式中V为被爆体积，q为单位体积耗药量，对钢筋混凝土q=0.6Kg/m3。

爆破参数如表1。

表1 爆破参数表
5 起爆方式及起爆网络
起爆方式及起爆网络是爆破成败的关键，被爆结构的特征决定了本次爆破炮眼数目较多，特殊的电厂环境决定了必须采用非电起爆材料，为保证安全、准确起爆，采用非电导爆管和电雷管复式起爆方式，并采用多回路复合网路。

即药包由导爆雷管起爆，导爆管采用族并联网路，由电雷管起爆，电爆网路为双回路串并联，最后由BCJ-5000（A）型高能起爆器起爆。

6 爆破安全控制
爆破可能引起的危害有空气冲击波、飞石、震动和噪音，为保证安全，对这些危害应采取相应措施加以控制。

6.1 空气冲击波及飞石
对空气冲击波的控制，首先必须精确选择单孔装药量，以减少剩余能量的溢出，然后在布眼部位挂阻档物多层覆盖进行防护。

对飞石的控制，在塔体爆破缺口位置，采用三层草帘，外加双层施工彩条布全方位覆盖防护。

梁、柱的飞石防护同塔体爆破缺口。

基础爆破时的飞石防护是在炮孔位置上采用双层胶皮管覆盖并用装土编织袋压牢。

6.2 爆破震动
根据《爆破安全规程》规定的安全判据，本次爆破控制震动的一次最大起爆炸药量计算：
Q=(R/(K/V)1/α)3=16.9kg
式中V--- 介质质点振动速度，V=5.0cm/s;
Q---最大单响起爆药量，Kg;
R---爆区中心至最近被保护物回收水泵房距离，R=30.m;
K---与介质性质、爆破方式、爆破条件等因素有关的系数，取200 ；
α---与传播途经等因素有关的系数，取1.5。

对于本次爆破，只要将一次最大起爆炸药量控制在Q=16.9kg范围内，爆破震动就不会对被保留建筑物造成危害。

6.3 冷却塔触地震动校核
冷却塔高度达60m，质量大，质心高，触地震动不能忽视，为此用下式进行校核：
V=0.08[(M√2gh)1/3/R]1.67
式中V----冷却塔介质质点振动速度
M----为冷却塔质量，4#冷却塔M=3700t
g----为重力加速度，g=9.8m/s2
h----质心高度，4#冷却塔h=25.06m
R---质心触地点至最近被保护物回收水泵房距离，R1=18.23m；质心触地点至最近被保护物办公楼距离，R=53.57 m。

4#冷却塔触地震动速度：V=0.148cm/s。

冷却塔触地震动速度符合安全要求。

6.4 噪音
对爆破引起的噪音控制，一方面要合理确定单孔药量，并保证堵塞质量，另外对飞石和冲击波的防护措施也能起到削弱噪音的目的。

由于爆破在瞬间完成，噪音不会对周围人员造成危害。

6.5支承体强度校核
经计算4#冷却塔切口以上荷载重P2=3700t，支承体断面积s2=17.20m2，故截面上荷载
=P2/s2=21.47kg/cm2<200kg/cm2(钢筋砼抗压强度)。

能保证1
安全。

7 施工安全措施
7.1要确保钻孔质量，严格掌握炮孔的位置、方向和深度等，钻孔结束后，要严格检查；
7.2 对所有雷管逐个检查，使雷管之间的电阻差小于0.2Ω，联线后要进行检验，使实际阻值与计算阻值相差不能大于1.5Ω；
7.3严格控制装药量和最大单响起爆药量，以减少爆破震动。

7.4 确保堵塞长度和堵塞质量，堵塞物采用潮湿黄土；
7.5 爆破现场所有人员必须服从爆破领导组的统一指挥，无关人员未经许可不得进入爆破现场；
7.6 建立完善的信号和安全警戒制度，对冷却塔爆破警戒范围设在距爆区200m米以外；对基础及梁、柱爆破，警戒范围设在距爆区100m以外；
7.7认真做好放炮前的宣传工作，放炮前通知周围有关单位及人员，以防造成意外惊吓；
7.8爆炸物品的保管、运输和储存工作，严格按照《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》的有关规定执行；装药、联线、放炮操作严格按《爆破安全规程》执行，严禁违章作业；
7.9装药起爆后，经放炮人员检查爆破现场，确定准爆无意外后，方可解除警戒。

如有意外，必须统一指挥处理，不可随意行事。

8 劳动组织
技术设计组：负责爆破规划、设计工作、测试和统计工作，负责施工技术管理、监督和验收工作。

组长：李义
成员：许围钧张昌锁
山西巨能爆破新技术开发中心
二00七年四月十二日
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