安玉東 李本偉 胡浩川 周應(yīng)軍
武鋼燒結(jié)廠由于技術(shù)落后,為適應(yīng)現(xiàn)代燒結(jié)技術(shù)發(fā)展,需將原生產(chǎn)系統(tǒng)拆除,并就地建設(shè)新系統(tǒng),在新建工程中,需使用控制爆破法拆除一座高為80m的鋼筋混凝土煙囪。
煙囪東側(cè)距煙囪中心53m為高架皮帶通廊,西側(cè)65m為轉(zhuǎn)運站,皮帶通廊在煙囪南面2m處,高于地面6.37m,煙囪北側(cè)距煙囪中心84m處為地下皮帶通廊,倒塌區(qū)域地面以下無其它需保護管線,環(huán)境圖如圖1所示。
煙囪地面以上高度80m,煙囪底部煙囪外徑8.28m,混凝土壁厚0.44m,混凝土內(nèi)徑7.48m,耐火磚厚240mm;煙囪頂部外徑5.76m,混凝土壁厚05mm,混凝土內(nèi)徑4.76m。經(jīng)計算煙囪總重P=1200t,重心高度ZC=32m。
圖1 爆區(qū)環(huán)境平面圖
依據(jù)此次待爆武鋼廠內(nèi)煙囪現(xiàn)場情況,煙囪倒塌方向定為正北向。
根據(jù)切口高度的理論計算公式[1],合理切口高度公式為:
h=K·(3/8)·[1+(7/4)·(бs/P)·S]·(D/Zc)
式中:
P——煙囪重量,kg;
σs——余留區(qū)鋼筋的抗拉破壞強度;
S——斷面總面積;
D——煙囪切口標高處的外直徑;
Zc——煙囪的重心高度;
K——保險系數(shù),取K=1~1.5。
式子中 P=1200×108kg,σs=387.8MPa,S=385cm2,D=8.28m,Zc=3.2m,K取1.5。
得:h≈1.46m
經(jīng)理論計算的爆破切口h=1.46m對100m以上鋼筋混凝土煙囪爆破拆除工程的實際經(jīng)驗,現(xiàn)場施工時,被爆體煙囪的切口高度應(yīng)采取大于理論計算值1.5倍,即實際切口高度h=2.2m寸主要是考慮到一方面缺口尺寸的大小影響初始傾倒的速度,缺口尺寸大時煙囪倒地時動能較大,可以保證煙囪完全解體;另一方面較大的缺口尺寸有利于爆破切口產(chǎn)生后缺口余留區(qū)混凝土與鋼筋脫離。
施工時把定向窗布置成三角形是煙囪能按預(yù)設(shè)方向精準倒塌的前提條件[2~3],取兩邊定向窗三角形底邊長為1.948m,高為1.1m。
在爆破切口范圍內(nèi)把炮孔布置為梅花形,炮孔沿被爆煙囪傾倒中心線兩側(cè)盡量對稱布置。
鉆眼深度取L=0.85δ
式中:δ——煙囪混凝土壁厚。則:L=0.85×0.4=0.34m
孔距:a=0.95L=0.95×0.34=0.32m排距:b=0.85L=0.85×0.34=0.29m
據(jù)實際類似工程,此次爆破取炸藥單耗3.0kg/m3
單孔裝藥量為 Q=qabδ=3.0×0.32×0.29×0.4=111g
總裝藥量W=Q·W
式中:N——鉆孔數(shù)目,經(jīng)計算,應(yīng)鉆炮孔個數(shù)為289個。
則:W=Q·W=111×289=32.08kg。
孔內(nèi)延時的非電起爆網(wǎng)路為本次采用的爆破網(wǎng)絡(luò)方式??變?nèi)采用非電雷管,孔外采用“一把抓”的聯(lián)接方式,每把20發(fā)以內(nèi),用兩發(fā)非電毫秒雷管傳爆,每4-16發(fā)傳爆雷管“一把抓”,最后用四通聯(lián)入主網(wǎng)路。孔內(nèi)裝Ms5、Ms7段非電雷管,孔外用MS1段非電雷管接力,是為了減小振動。爆破網(wǎng)路示意圖如圖2所示。
圖2 起爆網(wǎng)路示意圖
(1)爆破地震危害
此次設(shè)計的最大段裝藥量為20kg,計算理論爆破振動速度可根據(jù)下列公式:
式中:K、α 分別取 150,1.6;
則:距煙囪50m處的振動速度為v=1.42cm/s。
分析了計算所得的值,說明此次爆破時,對煙囪所處位置50m以外的廠方要求保護的物體均不會產(chǎn)生危害。
(2)切口閉合沖擊振動危害
國內(nèi)外目前尚未有成熟的理論方法確定切口閉合沖擊時產(chǎn)生振動的數(shù)值,但通過本單位多次對類似施工范例的實際經(jīng)驗與監(jiān)測結(jié)果,表明切口閉合時的沖擊振動遠小于主體塌落的振動,故不會對周圍建構(gòu)筑物造成影響。
(3)煙囪塌落振動預(yù)防措施
炸藥起爆后,煙囪主體開始沿倒塌方向倒塌,以極快的速度沖擊地面,對地面極大產(chǎn)生的沖擊力,給周圍待保護建筑物帶來了安全隱患。為了減小煙囪主體觸地倒塌產(chǎn)生的振動,為防止煙囪在觸地過程中引起混凝土、周圍泥土及雜物到處飛濺,爆破前沿煙囪傾倒軸線方向平行放三~四條減震堤,高1.5m、寬約2.0m,長約12m。對于煙囪正前方地下皮帶通廊的防護見圖3。
圖3 減振措施示意圖
(4)飛石
懸掛膠管簾將切口處的所有炮孔密實遮擋住,并用高于切口高度1m的竹跳板當安全墻,環(huán)視圍繞在煙囪周圍1m之外,以防飛石的溢出。
起爆后煙囪緩慢傾倒,約10s完全落地。倒塌的煙囪正好在傾倒中心線上,無后坐,保證了煙囪南面2m處皮帶通廊的安全。煙囪頂部、中部破碎、底部被壓扁,減震堤被擠壓,產(chǎn)生了良好的減振效果。經(jīng)檢查,煙囪正前方地下皮帶通廊未損傷,爆破飛石得到了很好的控制。爆破煙塵4min漂散完畢,爆破沒有對附近運行設(shè)備、建筑產(chǎn)生負面影響。