復雜環(huán)境下成功爆破拆除80m鋼筋混凝土煙囪
復雜環(huán)境下成功爆破拆除80m鋼筋混凝土煙囪
摘 要 本文介紹了80m高鋼筋混凝土煙囪的爆破拆除。通過精心設計合理的爆破切口及爆破參數(shù)，并采取有效的防護措施，確保了煙囪按設計的方向傾倒。
關鍵詞 鋼筋混凝土煙囪；爆破切口；定向傾倒
1 工程概況
某焦化廠因技術改造，需將原焦化廠20萬t煉焦車間整體拆除，其中有2座80m高鋼筋混凝土煙囪決定采用爆破方式拆除。
待拆除的2座煙囪東面距離煤氣管道70m；南面是焦化新廠區(qū)，距離最近的設施20m；西面距離煤氣管道35m；北面緊鄰廠區(qū)道路，距離廠區(qū)圍墻74m，圍墻外側為城區(qū)主干道。爆區(qū)環(huán)境如圖1所示。
圖1 爆區(qū)環(huán)境示意圖
待爆破的2座鋼筋混凝土煙囪筒身頂部直徑Φ3750mm，壁厚320mm，豎向主筋Φ14@140，環(huán)行分布筋Φ14@165；筒身底部直徑Φ7300mm，壁厚750mm，豎向主筋Φ20@140，環(huán)行分布筋Φ14@125；隔熱層采用干容重r=500kg/m3的高爐水渣，厚120mm；內襯采用75#紅磚、25#混合砂漿砌筑的砌體，底部厚240mm，上部厚120mm。單座煙囪鋼筋混凝土體積418.6m3，隔熱層體積143.7m3，紅磚內襯體積136.5m3，單座煙囪重量約1364t。
2爆破方案設計
2.1爆破方案的選擇
用爆破方法拆除鋼筋混凝土煙囪，通常有原地倒塌、定向倒塌和折疊倒塌三種方案。根據本工程環(huán)境實際狀況，確定采取定向傾倒方案，倒塌方向為東偏北30°，如圖1。
2.2爆破切口設計
2.2.1設計原則
根據力學分析，實現(xiàn)煙囪順利倒塌的切口尺寸應同時滿足以下幾個條件：1）在爆破形成切口瞬間，煙囪自重P作用在余留截面上的壓應力必須小于筒壁抗壓強度[σ壓]；2）在煙囪傾倒切口閉合過程中，煙囪自重產生的傾覆力矩在余留截面上所產生的拉應力σ拉必須大于筒壁的抗拉強度[σ拉]；3）在煙囪傾倒，切口上下閉合時煙囪的重心偏移距離應大于切口處煙囪外半徑。
2.2.2 切口形式
參考國內工程實例，結合本工程煙囪結構形式，爆破切口形式選擇倒梯形切口。如圖2所示。
圖2爆破切口設計圖
2.2.3 爆破切口弧長
爆破切口弧長決定著切口圓心角的大小，切口圓心角是煙囪爆破的重要參數(shù)，其大小直接煙囪的傾覆態(tài)勢、平穩(wěn)程度、扭折、后坐等。根據煙囪結構和實際受力情況，結合之前的爆破拆除成功經驗，選擇切口對應的圓心角α為223°，對應的切口最大弧長為L1p = =14.2m。
一般情況下，爆破切口弧長應滿足公式[1]，即 S ≤ L ≤S，式中S為爆破切口處的外周長，S = π×7.3 = 22.9m，經驗算，所取數(shù)值滿足公式，故爆破切口設計是合理的。
2.2.4 爆破切口高度
鋼筋混凝土煙囪在爆破后是否按設計倒塌方位穩(wěn)定倒塌，與爆破切口的高度及其是否充分破壞密切相關，爆破切口高度一般應滿足公式[3]，即H=3δ，式中δ為煙囪壁厚，計算得H=2.25m，取H=2.4m。
2.2.5 定向窗
為保證煙囪順利倒塌，裝藥前在爆破切口兩端各開設1個高1.2m、寬1.5m的三角形定向窗（定向窗頂角39°），將立筋切斷；并在倒塌中心部位開一個高
2.4m、寬3m的矩形定向窗，將立筋切斷。
2.3 爆破參數(shù)
水平鉆孔，炮孔呈三角形布置，孔徑為40mm。炮孔深度：切口外部，L=（0.6～0.7）δ =45cm～52.5cm，實取50cm；內襯，L=（0.6～0.7）δ =14.4cm～16.8cm，實取15cm：炮眼間距：煙囪筒身a=40cm，內襯a=20cm；排距：煙囪筒身b=30cm，內襯b=20cm。單孔裝藥量按體積公式[3]，即Q=qabδq計算，煙囪筒身Q1=135g，內襯Q2=14.4g，取20g�？偹幜繛�23.04kg。
2.4 起爆網路
非電起爆網路操作簡單且極安全，在每個炮孔中裝入2發(fā)雷管，一般情況下不會發(fā)生盲炮情況。沿倒塌中心線往兩側分別裝入3、更多內容請訪問久久建筑網
5、7段非電毫秒雷管，形成孔內微差，將孔外的導爆管按20根左右一組族聯(lián)起來。最大單響藥量6kg。
3 安全校核與防護
3.1 爆破振動和塌落振動校核
3.1.1 爆破振動
爆破振動速度按公式[4]計算，即：
式中，v為距爆源R處建筑物的爆破振動速度，cm/s；R為爆源到建筑物邊距離，m；Q為對應R的最大單響藥量，kg；K’、K、α分別為與爆破點地形、地質條件有關的系數(shù)和衰減指數(shù)，分別取0.2更多內容請訪問久久建筑網
5、150、1.5；將R=20m，Q=6kg代入公式得v=1.0cm/s，遠小于5cm/s。
3.1.2 塌落振動
觸地振動的大小與煙囪質量、重心高度和土體剛度有關，按中國科學院工程力學所提供的塌落振動速度公式[5]計算，即
式中，v為塌落引起的地表振動速度，I為觸地沖量，R’為觸地中心到被保護物的距離，M為塌落構件的質量，t；σ為地面介質的破壞強度，一般取10MPa；H為構件質心高度，m；g為重力加速度，9.8m/s2。將R=45m，K=3.37，β=1.66，M=1364t，H=28m，代入公式[5]計算得v=2.06cm/s，在允許范圍內。
3.2 安全防護措施
3.2.1 飛石防護
對爆破飛石的防護采取直接覆蓋防護，具體做法是：爆破切口部位的炮孔首先用棉絮全部包裹并固定，緊貼棉絮外面鋪一層鐵絲網，鐵絲網外面掛上密目安全網，最后用鐵絲固定好。這樣的防護方式，既可防護飛散物，又可阻擋一定的爆塵及沖擊波。
3.2.2 塌落振動防護
用砂土在煙囪預定塌落部位每隔20m鋪設一道長10m、寬10m、高1.8m的減震帶，以降低煙囪傾倒塌落對地面的沖擊。在煤氣管道外側搭設一座單邊長20m、高6m的雙排鋼管腳手架，并滿掛一面腳手板，以阻擋煙囪塌落沖擊地面產生的飛濺物對煤氣管道造成傷害。
4 爆破效果及體會
起爆后，煙囪按設計倒塌方向順利傾倒，歷時約10s；無后座，爆堆橫向寬10m，煙囪筒身0m～13.5m未破裂，13.5m～20m破裂，20m～80m充分破碎；個別飛散物最遠距離15m，未對周圍管道及設施造成損壞，得到了廠區(qū)及居民的
一致好評。
通過本次爆破，主要有以下幾點體會：
第一點，是對鋼筋混凝土煙囪，在設計爆破方案前應調閱煙囪原始施工圖，對確無施工圖的，應現(xiàn)場實地勘查、測繪煙囪結構圖，以保證設計的準確性、可靠性。
第二點，煙囪倒塌方向應架設儀器精心測量，確保減震帶沿倒塌中心線鋪設。
第三點，定向窗開鑿時，事先要精確放樣，嚴格按放樣開鑿，并保證平整度。
第四點，煙囪類薄壁體爆破拆除時，對爆破切口必須進行直接覆蓋防護。
參考文獻
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