42.5m高相鄰兩冷卻塔定向爆破拆除

趙楚 孫偉

摘要：介紹了在距離被保護建筑物僅12m的環(huán)境下，利用定向控制爆破拆除技術(shù)拆除兩座高42.5m的冷卻塔的工程實例。詳細論述了爆破參數(shù)、切口的的設(shè)計；起爆網(wǎng)路的設(shè)計及安全校核和相關(guān)保護措施。結(jié)果表明：冷卻塔發(fā)生了扭曲變形，按計劃順利倒塌，爆破塊度均勻，利于后期清渣。

Abstract： This paper introduces the engineering example of removing two cooling towers with 42.5 m high by means of directed controlled blasting demolition technology at a distance of only 12 m from the protected buildings. The design of blasting parameters and incisions is discussed in detail. Design， safety check and protection measures of detonation network are discussed. The results showed that the cooling tower was distorted， collapsed smoothly according to plan， and the blasting block was uniform， which was conducive to the later cleaning of slag.

關(guān)鍵詞：定向爆破；冷卻塔；爆破切口；振動速度；安全校核

Key words： directional blasting；cooling tower；blasting incisions；vibration speed；security audit

中圖分類號：TU746.5 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）03-0099-03

1 工程概況

1.1 工程環(huán)境

待拆除建（構(gòu)）筑物位于電廠廠區(qū)中東部，靠近周圍保留建筑物最近的為1號冷卻塔，距離休息室為12m，距離西面辦公樓為20m，距離西南邊辦公樓為28m。1號冷卻塔和2號冷卻塔之間距離11.75m。具體周圍環(huán)境見圖1。

1.2 冷卻塔的結(jié)構(gòu)

兩個自然通風(fēng)冷卻塔每個塔高42.5m?；壮乇谥行木€直徑31.25m，冷卻塔底部外圈為鋼筋混凝土“人”字立柱支承（立柱共計50根、25組），立柱高為3.0m，“人”字立柱上部為圈梁（鋼筋加密部分），圈梁高度0.5 m，壁厚δ12=0. 6m；圈梁上部（標高3.5m）處圓筒，壁厚δ13=0.3m。冷卻塔內(nèi)部設(shè)有高4.8m的淋水平臺，平臺由鋼筋混凝土獨立立柱支承（立柱共計80根）；立柱上部為縱橫梁聯(lián)接。冷卻塔“人”字立柱、筒身、圈梁、立柱等均為C30整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。筒身鋼筋混凝土方量約為488m3，總重約1170t。

2 爆破設(shè)計

2.1 爆破方案及倒塌方向

待拆除的冷卻塔的自身結(jié)構(gòu)比較特殊，為高徑比小、重心低的薄壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，雙曲線型的外形。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不利于拆除。因此采用預(yù)開切槽，拆除支撐柱的大炸高的定向爆破[1]拆除方案。為了避開冷卻塔西面、西北方向的需要保護的建筑物，其倒塌方向確定為正東方向。

2.2 爆破切口

①切口[2]高度H。

切口高度大小是保證冷卻塔倒塌變形的重要參數(shù)，切口高度包括立柱高度h1、圈梁高度h2及塔身切口高度h3，即：H=h1+h2+h3

根據(jù)昆明電廠工程實際經(jīng)驗和有關(guān)資料介紹，當塔身傾斜角度大于15度時，冷卻塔即能順利倒塌和破壞。

②切口長度L。

根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，冷卻塔的切口圓心角？琢取220°，則切口長度采用L=（？琢/360）？仔D計算。切口尺寸見表1、切口側(cè)立面示意圖見圖2。

2.3 預(yù)處理

2.3.1 倒塌范圍建（構(gòu)）物的預(yù)處理

拆除范圍：倒塌方向中心線兩側(cè)30°～45°范圍所有建（構(gòu)）物拆除。拆除構(gòu)件：塔身檢修爬梯、避雷針和連接管道等，預(yù)先拆除或切斷，以保冷卻塔順利倒塌。

2.3.2 冷卻塔內(nèi)部預(yù)拆除

冷卻塔內(nèi)部淋水平臺、導(dǎo)水槽、次梁、支撐淋水平臺的立柱等，采用爆破、機械、人工等方式進行拆除，將冷卻塔內(nèi)部掏空，并將破碎的廢碴清運至外圍，以免影響倒塌效果。

2.3.3 圈梁及塔身切口的預(yù)處理

本次爆破對切口內(nèi)圈梁采取6個段，將圈梁分成5等份，每段長度1.0m，高度0.5m，進行松動爆破解除其剛度。對塔身的切口部分分段按開窗口形式將其約一半預(yù)先拆除，拆除高度2.5m，部分窗口可加高至3.0m。

2.3.4 預(yù)拆除方法

預(yù)拆除采用爆破、機械、人工方式進行。拆除順序：內(nèi)部設(shè)施—塔身—圈梁。

3 爆破參數(shù)及起爆網(wǎng)絡(luò)

3.1 爆破參數(shù)

冷卻塔爆破時的參數(shù)，孔深L=（0.6-0.85）δ，抵抗線w=0.5δ，孔距a=（1.2-1.5）w，排距b=（0.85-0.9）a，炸藥單耗q=（1.5-2.0）kg/m3。其中δ1、δ2、δ3為爆破切口處的人字架、圈梁、筒身的厚度，δ1=0.35m，δ2=0.60m，δ3=0.30m。炸藥單耗選取應(yīng)根據(jù)冷卻塔不同位置的結(jié)構(gòu)特征、抵抗線、和爆破需求等。冷卻塔爆破參數(shù)統(tǒng)計表，見表2。

為了確保切口內(nèi)混凝土徹底破碎，人字架裝藥時，下部4孔加大藥量80～100克；塔身下部3排在防護條件較好時，加大到50～80克；圈梁可預(yù)先進行爆破，預(yù)拆除長度按1.0m計，以保整個切口貫通；上述藥量通過試爆后進行調(diào)整。

3.2 起爆網(wǎng)路

3.2.1 起爆網(wǎng)路選擇

為使冷卻塔能夠按設(shè)計倒塌方向，準確地坍塌在預(yù)定范圍，選擇安全可靠的起爆網(wǎng)是十分必要的。因本次爆破炮孔多，加之在電廠內(nèi)施工，采用電雷管起爆系統(tǒng)較難保證眾多藥包安全準確，故選擇多通道閉合非電起爆網(wǎng)路。

3.2.2 起爆網(wǎng)路設(shè)計

①非電導(dǎo)爆管雷管選擇：孔內(nèi)選用1～9段毫秒雷管，孔外全部選用1段毫秒雷管。

②起爆網(wǎng)路設(shè)計。采用導(dǎo)爆管雷管毫秒延期起爆設(shè)計，該起爆系統(tǒng)由起爆雷管、四通和孔內(nèi)導(dǎo)爆管雷管組成。首先由2枚導(dǎo)爆管雷管連接成一簇（10～15枚），再由2枚導(dǎo)爆管雷管進行第二次連接，用四通將第2次連接的導(dǎo)爆管雷管接入導(dǎo)爆管主干線。自倒塌中心線向切口兩邊的起爆順序，下部人字切口分別為：1段（0ms），3段（25ms），5段（110ms），7段（200ms），上部塔身切口分別為：3段（25ms），5段（110ms），7段（200ms），9段（310ms）。起爆網(wǎng)路見圖3。

4 安全校核和相關(guān)保護措施

4.1 爆破震動的控制

4.1.1 采用計算公式

拆除爆破振動計算可按薩道夫斯基公式：

（1）

式中：Q— 最大單響藥量， kg；k=150，？琢=1.6；R—爆心與被保護物的間距，m；V—被保護建筑允許的振動速度，cm/s。

4.1.2 不同振速不同距離單響藥量計算

根據(jù)周圍被保護建筑物的情況，質(zhì)點允許振動速度按1cm/s、2cm/s計算出不同距離所允許的單響最大藥量，見表3。

此次爆破中，冷卻塔規(guī)模最大的單響藥量不超過20kg。從周圍環(huán)境分析，50m距離內(nèi)質(zhì)點振動速度小于1cm/s，對周圍建（構(gòu)）筑物不會產(chǎn)生危害。

4.2 塌落震動的控制

4.2.1 采用計算公式

塌落振動引起的地面質(zhì)點震動速度可按中科院力學(xué)所經(jīng)驗公式計算：

（2）

式中：V—塌落震動引起的地面質(zhì)點振動速度，cm/s；I—觸地沖量，I=M ；M—塌落質(zhì)量，常按最大物體整體下落的質(zhì)量計算，kg；g—重力加速度，g=9.8m/s2；h—最大構(gòu)件整體下落高度，m；R—為塌落點到保護目標的最大距離，m。

4.2.2 計算

整體倒塌在不同距離的最大振動速度計算見表4。

雖然計算所得到振動速度較大，但實際爆破過程中，冷卻塔是扭曲變形[3-4]中漸漸倒塌，故倒塌觸地產(chǎn)生的振動速度比計算值小，在安全要求之內(nèi)。

4.3 飛石控制

由于待爆破冷卻塔周圍還有需要保留的建筑物，所以要在切口處懸掛草簾，使炮孔密室擋住。對距離較近的建筑物進行主動防護，覆蓋竹柵欄。警戒距離適當?shù)脑龃蟆?/p>

5 爆破效果與分析

冷卻塔起爆后，經(jīng)過短暫的扭曲變形，筒體基本破碎，倒塌過程共歷時約10s。未對周圍建筑及人員造成損害，飛石現(xiàn)象也得到了很好控制，爆破效果較好，利于現(xiàn)場清渣。

參考文獻：

[1]汪旭光.拆除爆破理論與工程實例[M].人民交通出版社，2008.

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