2座105m高冷卻塔爆破拆除振動測試及分析

改造者:殷 凱 顧 欣 楊 婷

2座105m高冷卻塔爆破拆除振動測試及分析

改造者:殷 凱 顧 欣 楊 婷

在黔北發(fā)電廠內(nèi)2座105高雙曲線冷卻塔爆破拆除中，對地震波強(qiáng)度進(jìn)行了監(jiān)測，測量了爆破缺口內(nèi)炸藥爆炸和冷卻塔觸地沖擊振動的振速和主振頻率。經(jīng)對測試數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論:各測點(diǎn)的振動強(qiáng)度都低于安全允許振速；在冷卻塔的爆破倒塌過程中，觸地沖擊振動的頻率普遍小于爆破的振動頻率；冷卻塔倒塌觸地引起的振動強(qiáng)度一般略大于爆破缺口炸藥爆炸產(chǎn)生的振動強(qiáng)度。測試結(jié)果可為類似工程提供參考。

工程概況

爆破對象（1#、2#冷卻塔）位于貴州黔北發(fā)電廠廠內(nèi)，兩座冷卻塔并立且間距為43m。冷卻塔屬于薄壁雙曲線雙層鋼筋網(wǎng)混凝土結(jié)構(gòu)，由環(huán)形基礎(chǔ)、人字形柱、環(huán)形梁和通風(fēng)筒四部分構(gòu)成。冷卻塔總高05.25m，基礎(chǔ)最外面直徑為82.06m，基礎(chǔ)地面直徑80.00m，人字形立柱橫截面尺寸是0.6m×0.6m的正方形，人字形柱的上部是高1.2m×0.7m的鋼筋混凝土圈梁，通風(fēng)筒為雙曲線形，高約98m。筒壁底部直徑82.06m，頂部直徑49.49m，通風(fēng)筒底部混凝土壁厚0.7m。

1#冷卻塔的底部西側(cè)25m處有水泵房、生活水池；底部南側(cè)30m處電廠圍墻外面有一排民房。2#冷卻塔的底部東南側(cè)20m處山坡上有一架高壓線，底部南側(cè)30m處電廠圍墻外面有民房。距兩座冷卻塔東南側(cè)200m處有3組冷卻塔在正常運(yùn)行，冷卻塔的四面均有管線，北側(cè)、東側(cè)、西側(cè)道路地面下有污水和熱力管線，而南側(cè)有水處理管線和澄水池，北側(cè)、東側(cè)的生產(chǎn)車間及水處理房內(nèi)有精密儀器，因此周圍環(huán)境十分復(fù)雜。

冷卻塔拆除采用定向爆破拆除方案，倒塌方向?yàn)閷ο虻顾捎谜菪伪魄锌?，爆破切口圓心角為2200，切口高度為13.5m，爆破總裝藥量為300kg，最大單響藥量15kg。兩塔起爆時(shí)差:880ms。在冷卻塔西南側(cè)（即靠近居民區(qū)一側(cè)） 圍墻內(nèi)開挖了減震溝，減震溝寬2m、深1.5m、長100m；在兩塔之間敷設(shè)了3條減震緩沖堤，用以減緩?fù)搀w觸地速度，降低塌落沖擊振動。1#、2#冷卻塔周圍環(huán)境及測點(diǎn)的布置具體情況見圖1所示。

測試儀器及測試方法

測試儀器的特征

隨著爆破理論及技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外的研究者發(fā)現(xiàn)除了震動強(qiáng)度對設(shè)施物破壞有影響外，振動頻率對設(shè)施物破壞也有影響，采用單一強(qiáng)度參數(shù)作為爆破振動破壞的評定標(biāo)準(zhǔn)具有很大的局限性，我國于2003年起將質(zhì)點(diǎn)振速峰值和主振頻率作為爆破振動安全的評判指標(biāo)。 本次測試采用成都中科測控有限公司制造的TC-4850爆破測振儀，TC-4850爆破測振儀不僅可用于現(xiàn)場爆破振動、主振頻率等測試，而且可以對信號進(jìn)行記錄和分析。該儀器可以檢測x、y、z三個方向的質(zhì)點(diǎn)振動速度。本次1#、2#冷卻塔爆破振動檢測共用檢測儀器9臺，所用的TC-4850爆破測振儀均經(jīng)過權(quán)威檢測機(jī)構(gòu)檢定為合格。

測點(diǎn)的布置

測點(diǎn)位置一般布置在重點(diǎn)被保護(hù)目標(biāo)的附近，其中在冷卻塔東北面廠區(qū)內(nèi)重要建筑物前布設(shè)了3個測試點(diǎn)，在西南側(cè)廠區(qū)圍墻外最近民房及結(jié)構(gòu)較差具有代表性的建筑物基礎(chǔ)上共設(shè)6個測試點(diǎn)；每臺儀器同時(shí)檢測采集水平徑向、水平切向、垂直向的爆破振動速度和主振頻率。布點(diǎn)位置詳見表1

表1 布點(diǎn)平面示意圖

圖1 周圍環(huán)境及測點(diǎn)的布置

測試結(jié)果

1#、2#冷卻塔于2014年9月14日11點(diǎn)30分起爆，按設(shè)計(jì)方向倒塌，爆破達(dá)到預(yù)期效果。9個測點(diǎn)都測量到了數(shù)據(jù)，所測的數(shù)據(jù)見表2、3。

表2 爆破振動觀測結(jié)果（觸地振動引起）

表3 爆破振動觀測結(jié)果（炸藥爆炸引起）

冷卻塔部分測點(diǎn)波形圖見圖2。

測試結(jié)果分析及結(jié)論

（1）各測點(diǎn)處所測得的最大振動速度為Vmax=0.506cm/s，遠(yuǎn)低于一般房屋的安全允許振速值2.0～3.0cm/s，說明爆破產(chǎn)生的振動對周圍民房沒有影響。這說明了所采取了減振措施效果很好，振動強(qiáng)度得到了較好的控制，爆破振動對周圍民房是安全的。

（2） 從波形圖可以看出，爆破振動由三個部分組成:炸藥爆炸引起的振動、爆破缺口前沿觸地引起的振動及冷卻塔主體觸地引起的振動。爆破缺口觸地的時(shí)間大約是炸藥爆炸后2-3s，冷卻塔主體著地時(shí)間大約是炸藥爆炸后7-8s，如波形圖a，b所示。

（3）以表2、3中測試數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在冷卻塔東北方向一側(cè)的3個測點(diǎn)（測點(diǎn)2～4號）所測得最大振動速度為0.506cm/s，而在冷卻塔西南方向一側(cè)的另外6個測點(diǎn)（測點(diǎn)5～10號）處，所測得最大振動速度為0.096cm/s，西南側(cè)振動強(qiáng)度明顯減少；從兩側(cè)相對的測點(diǎn)位置的數(shù)據(jù)也可看出，西南側(cè)的振動強(qiáng)度至少比東北側(cè)的少50%，說明減振溝減振的效果明顯。

（4）從振動強(qiáng)度看，爆破缺口前沿觸地引起的振動強(qiáng)度少于冷卻塔主體著地引起的振動強(qiáng)度，觸地振動的強(qiáng)度一般大于炸藥爆炸引起的振動強(qiáng)度，但振動強(qiáng)度相差不多，個別測點(diǎn)炸藥爆炸引起的振動強(qiáng)度還大，如波形圖c所示，這與煙囪水塔類高聳構(gòu)造物有明顯不同。但炸藥爆炸引起的振動頻率大（41～85Hz），而觸地振動的頻率少（9～26Hz）.觸地振動的頻率更接近建筑物自身的頻率，對建筑物更易造成損傷，所以，對于冷卻塔這樣的拆除爆破來說，如何減小沖擊振動要比控制炸藥爆炸所造成的振動更重要。

圖2 實(shí)測振動波形圖

殷 凱 顧 欣 楊 婷

貴州省銘豪爆破監(jiān)理有限公司

殷凱（1970-）男，本科，工程師，主要從事工程爆破的施工及管理工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.22.001