180m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除

180m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除
李本伟;陈德志;张萍;康松;李克菲
【摘要】介绍了在复杂环境中,采用控制爆破技术爆破拆除180 m钢筋混凝土烟囱的工程实例,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.%Construction environment.,Chimney structure, Blasting scheme,Parameter design、Safety and protec tion measures and Blasting effect of 180 m chimneys' directional blasting will be introducedo Especially,The pro tective earth dam was design for its height and weight. The facts show that the protective earth dam can control the disasters availably.
【期刊名称】《爆破》
【年(卷),期】2011(028)004
【总页数】5页(P57-60,68)
【关键词】钢筋混凝土烟囱;爆破拆除;定向倾倒;触地振动;防护土堤
【作者】李本伟;陈德志;张萍;康松;李克菲
【作者单位】中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,武汉430081;中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,武汉430081;中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,武汉430081;中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,武汉430081;中钢集团武汉安全环保研究院有限公司,武汉430081
【正文语种】中文
【中图分类】TU746.5
1 工程概况
1.1 工程环境
待拆烟囱周围环境十分复杂，东边50 m为待拆除的厂房，南面190 m是围墙，450 m远处为厂房，西南距围墙150 m为巨能钢构，西边150 m为饲料厂，西北面120 m远处为饲料罐，北部10 m为待拆厂房，300 m处为高新公安分局。

爆破周边环境示意图见图1。

1.2 烟囱的结构及强度
(1)结构尺寸
烟囱2002年建成，地面以上标高为180 m，钢筋混凝土筒式结构。

在±0.0 m标高处，烟囱外半径8.84 m，内半径8.29 m，壁厚 0.55 m，在 +180 m标高处，烟囱外半径3.04 m，内半径2.84 m，壁厚0.20 m;烟囱筒身采用625#混凝土整体滑模浇筑，隔热层厚0.12 m，内衬采用耐火砖砌筑，+6.00 m以下无内衬，6～35 m内衬厚0.24m，35m以上内衬厚0.12 m。

烟囱筒身在±0.0 m标高处正北方向和正南方向各有1个相对于烟囱中心轴线互相对称的高2.0 m，宽 1.07 m 的出灰口，在 +6.65 m 标高处东西方向各有1个高7.5 m，宽5.6 m的烟道。

烟囱内部在+6.6 m标高处为井字梁支撑的积灰平台，下部为钢制灰斗，井字梁放在筒壁的牛腿上。

筒身混凝土体积为2140 m3，隔热层体积619 m3，内衬体积789 m3。

经计算烟囱重P约为8750 t，重心高度Zc为74 m。

图1 爆破周边环境示意图(单位:m)Fig.1 Surrounding environment of blasting(unit:m)
(2)配筋情况
烟囱从底至顶，配筋情况如表1所示。

2 爆破方案
2.1 切口位置及倒塌方向
烟囱拆除采用+0.5 m处开爆破切口向南定向倒塌爆破方案［1-6］。

2.2 预处理
(1)清除出灰漏斗内余灰，试爆时爆破烟囱内部清灰平台，将钢筋割断。

(2)将出灰口立柱内外侧螺蚊钢竖筋用液压破碎锤剥离出来并割断以防止烟囱倒塌时受力不对称而出现偏离。

用液压破碎锤将南侧的出灰口扩大到8 m×4 m并割断钢筋，形成导向窗。

(3)用水钻取芯形成定向窗轮廓，采用风镐、手锤、凿子修凿到设计尺寸，并保证两侧定向窗在同一高程，窗内钢筋全部割掉。

表1 烟囱筒身配筋情况列表Table 1 Reinforcement situation of the chimney 高程/m 壁厚/mm 配筋/mm竖筋环筋隔热层/mm 内衬/mm±0.0 ～ +6.0 550 外φ 22@150内φ 18@300外φ 22@200内φ 14@200——+6.0 ～ +20.0 550 外φ 22@150内φ 18@300外φ 22@200内φ 14@200 120
240+20.0 ～ +40.0 500 外φ 22@150内φ 18@300外φ 20@200内φ
12@200 120 240+40.0 ～ +65.0 450 外φ 22@150内φ 18@300外φ
20@200内φ 12@200 120 120+65.0 ～ +80.0 400 外φ 20@150内φ
18@300外φ 18@200内φ 12@250 120 120+80.0 ～ +100.0 350 外φ
20@150内φ 18@300外φ 18@200内φ 12@250 120 120+100.0 ～ +135.0 300 外φ 18@150内φ 16@300外φ 16@200内φ 12@300 120
120+135.0 ～ +160.0 250 外φ 16@150内φ 14@300外φ 16@200内φ
12@300 120 120+160.0 ～ +180.0 200 外φ 16@150内φ 14@300外φ
14@200内φ 10@300120 120
(4)把烟囱的爬梯和避雷线从±0～+7 m全部割断［7］。

(5)倾倒方向场地处理。

在烟囱倾倒方向上均为混凝土地面，为了使烟囱触地平稳，不溅起飞石，应在爆破前将混凝土地面全部破除、运走。

(6)在烟囱西侧挖1条120 m长、0.5 m宽、2 m深的减震沟。

3 爆破技术设计
3.1 爆破切口及导向窗尺寸
烟囱距地高+0.5 m处，外半径8.84 m，周长为55.52 m。

切口净空高度4.0 m，切口下沿为距地0.5 m。

爆破部分为圆心角220°，爆破曲面墙弧长33.92 m，后
侧预留长度21.60 m。

以爆破倾倒方向为中轴，利用工程机械开凿高4.0 m，宽8 m的导向窗［8-10］。

如图2 所示。

图2 爆破切口及炮孔布孔示意图(单位:mm)Fig.2 Blasting cut and blast hole layout(unit:mm)
3.2 定向窗的布置及尺寸
为了确保烟囱能准确按设计方向倒塌，除正确选取爆破缺口的形状和参数以外，还应该保证支撑区的对称，开凿定向窗是保证支撑区对称的主要技术措施［8-9］，根据确定的切口形状，定向窗为三角形，三角形底边长为3.0 m，高为1.73 m。

3.3 网孔参数
炮孔深度 L=(0.6 ～0.85)δ，其中δ为爆破切口处的筒壁厚度，δ=550 mm，
L=0.33～0.46 m，炮孔深度 L 取 0.35 ～0.45 m，孔距 a=0.42 m，排距b=0.4 m，炸药单耗 q=1.6 ～3.3 kg/m3，单孔装药量Q=qabδ=140～300 g。

3.4 爆破器材和起爆网路
(1)爆破器材
1)炸药为乳化炸药;
2)雷管为非电毫秒雷管与瞬发电雷管配合使用，每孔均采用双发同段非电毫秒雷管。

(2)起爆网路
为了确保安全准爆，采用非电导爆管微差起爆系统，分3段起爆。

爆破切口中间
采用MS-1段非电雷管，两侧分别采用MS-3段非电雷管，积灰平台用MS-15段非电雷管，每个炮孔装1～2发非电雷管，形成交叉复式网路，每18～20发非电雷管组成一簇用2发瞬发非电雷管连接。

每10～12发非电雷管组成一簇用2发
瞬发电雷管起爆。

孔外电雷管采用大串联起爆网路用起爆器起爆。

如图3所示。

图3 起爆网路示意图Fig.3 Blasting system
4 安全防护
4.1 爆破飞石防护
严格按照设计施工，精密施工是控制飞石的关键环节。

对装药部位用14层密目安全网进行悬挂式覆盖，在离炮孔1～2 m距离之外用毛竹、双层竹排板、密目安全网沿着烟囱弧线搭设挡墙，以防飞石的飞出对周围的建筑物及门窗产生危害。

4.2 次生地震防护
在文献［11］中将次生地震灾害分为3个阶段:炸药爆炸时产生的振动;起爆后建筑物下部被爆炸破碎建筑物整体下坐产生的振动;建筑物倒塌主体撞击地面造成的振动。

文献［12］也对高耸建构筑物的爆破工作产生的次生地震危害进行了分析。

结合理论分析、以往同类施工经验及爆破工作的具体情况。

可以得出实际工程中触地振动产生的危害最为严重，需要进行重点防护。

预防的主要措施是:爆前应对烟囱倒塌范围内的碎渣清理干净，并通过铺设缓冲层
减缓筒体直接冲击地面的速度。

同时在需保护的西侧开挖宽0.5 m深 2 m 长 120 m 的减震沟［13，14］。

缓冲材料为煤灰、黄土、黄沙等［15］，首先在倒塌方向70～200 m处垂直于倾倒轴线，成条状堆放宽约4～5 m长约36～70 m，厚度2～3.5 m缓冲土堤，个
别缓冲土堤可以加宽加高，再将用编织袋装好的缓冲材料整齐堆放在条状堆上。

堤间距为20 m左右，200 m处设防冲墙宜加高加厚。

如图4所示。

5 爆破效果与分析
起爆后烟囱缓慢倾倒，13 s全部落地。

烟囱顶部、中部摔碎、底部摔扁，减震堤被挤压，少量砂土溅留在近处墙面。

经检查，无拒爆药包。

爆破过程中下着小雨，故爆尘不大，约4～5 min恢复正常，爆破对附近运行设备、建筑及居民没有产生负面影响。

图4 防护土堤设计示意图(单位:m)Fig.4 Design of protection soil dam(unit:m) 根据现场观察及录像回放发现在起爆瞬间，烟囱没有发生明显下坐。

后排支撑处保存完好。

同时在倾倒过程中未发生脱节的情况，但在触地后，与防护土堤接触部破碎明显，部分混凝土完全破碎，钢筋外露甚至断裂。

烟囱顶部前冲16 m被防护土堤挡住，未对倾倒方向上构筑物产生破坏。

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