王　琪，李本偉，陳德志，周應(yīng)軍，李克菲，何國(guó)敏

(中鋼集團(tuán) 武漢安全環(huán)保研究院有限公司，武漢 430081)

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臺(tái)州電廠210 m鋼筋混凝土煙囪40 m高切口爆破拆除

王琪，李本偉，陳德志，周應(yīng)軍，李克菲，何國(guó)敏

(中鋼集團(tuán) 武漢安全環(huán)保研究院有限公司，武漢 430081)

摘要:在傾倒空間不足的情況下，采用40 m高切口爆破成功拆除了臺(tái)州電廠210 m鋼筋混凝土煙囪。重點(diǎn)介紹了傾倒方向、爆破切口、爆破參數(shù)、網(wǎng)路參數(shù)、安全防護(hù)措施等。對(duì)振動(dòng)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，爆破未對(duì)周?chē)ㄖ镌斐晌：?。良好的爆破效果表明：高切口爆破能將煙囪“化高為低”，大大減小爆堆長(zhǎng)度，避免底部結(jié)構(gòu)不一、強(qiáng)度不均的缺點(diǎn)，確保爆破安全；鉆孔取芯機(jī)預(yù)處理，有利于確保傾倒方向的精準(zhǔn)；腳手架的加固措施，充分保證了腳手架的安全。

關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土煙囪；控制爆破；高切口；觸地振動(dòng)；安全措施

1工程概況

浙江臺(tái)州發(fā)電廠為響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排，上大壓小”的政策號(hào)召，需將1～3期135 MW發(fā)電機(jī)組進(jìn)行整體拆除，廠房及配套設(shè)備設(shè)施已基本拆除完畢，僅余1期汽機(jī)房主體建筑，1期150 m、2期210 m、3期210 m鋼筋混凝土煙囪。重點(diǎn)介紹2期210 m鋼筋混凝土煙囪的控制爆破拆除技術(shù)。

1.1工程環(huán)境

待拆除2期煙囪位于椒江區(qū)前所街道辦事處轄區(qū)臺(tái)州發(fā)電廠內(nèi)，東側(cè)距1期機(jī)組煤倉(cāng)間106 m，距室外升壓站193 m；東南側(cè)距網(wǎng)絡(luò)中心210 m，距生產(chǎn)辦公樓199 m；南側(cè)距電纜溝214 m，距檢修維護(hù)倉(cāng)庫(kù)228 m；西南側(cè)距洗衣房218 m，距雷達(dá)站268 m；西側(cè)距鐘山山體9 m；西北側(cè)距4期機(jī)組綜合水泵房91 m，距4期機(jī)組脫硫廠房112 m；北側(cè)距冷卻塔192 m，見(jiàn)圖1。其中室外升壓站為本次爆破拆除工程的重點(diǎn)防護(hù)目標(biāo)，除1期汽機(jī)房外其他建構(gòu)筑物也均需保留，1期汽機(jī)房為專(zhuān)門(mén)預(yù)留用于阻擋觸地飛濺物飛向室外升壓站的屏障。

1.2煙囪結(jié)構(gòu)

煙囪為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高210.00 m，底部外半徑10.75 m。±0.00～+7.93 m處煙囪壁厚700 mm，無(wú)隔熱層、無(wú)內(nèi)襯、雙層鋼筋網(wǎng)；+7.93～+17.15 m處，有80 mm厚的隔熱層和230 mm內(nèi)襯；+17.15 m以上隔熱層為80 mm，內(nèi)襯厚度均為120 mm；+40.00 m處外半徑7.95 m，壁厚530 mm；+210 m處外半徑3.60 m，壁厚380 mm。+7.93 m處沿南北方向布置有兩個(gè)煙道口，煙道口寬3.94 m、高9.22 m；±0.00 m處東西側(cè)有兩個(gè)出灰口，寬1.80m、高2.50 m。+40.00 m以上，筒身混凝土體積1935.693 m3，內(nèi)襯624.1 m3，煙囪自重6087.43 t，重心高度+109.7 m。+40.00 m處豎向筋布置：雙層布筋、外側(cè)鋼筋布置規(guī)格為58 φ 28，內(nèi)側(cè)鋼筋布置規(guī)格為46 φ 16。+40.00 m處環(huán)向筋布置：環(huán)向筋采用螺旋式箍筋布置方式，外側(cè)鋼筋布置規(guī)格為φ 22@150，內(nèi)側(cè)鋼筋布置規(guī)格為φ 12@200。

2爆破技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1爆破總體方案

根據(jù)煙囪周?chē)沫h(huán)境特點(diǎn)，為保證室外升壓站的安全，煙囪的傾倒方向只能為南偏東方向[1-4]，同時(shí)考慮到煙囪傾倒方向上的空間有限以及煙囪的結(jié)構(gòu)特征，為保證爆破安全，煙囪采用40 m高切口定向爆破方案，傾倒中心線(xiàn)方向?yàn)槟掀珫|6°。

2.2爆破切口設(shè)計(jì)

煙囪切口的設(shè)計(jì)尺寸應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足以下條件[5-8]：在切口形成瞬間，煙囪自重作用于余留截面上的壓應(yīng)力必須小于鋼筋混凝土的抗壓強(qiáng)度；在切口閉合過(guò)程中，煙囪自重力矩在余留截面上的拉應(yīng)力必須大于鋼筋混凝土的抗拉強(qiáng)度；切口上下閉合時(shí)，煙囪的重心偏移距離必須大于切口處煙囪外半徑。根據(jù)相似工程的經(jīng)驗(yàn)并經(jīng)力學(xué)分析驗(yàn)證，取切口形狀為正梯形，位于煙囪+40.00 m處，定向窗為直角三角形，中心導(dǎo)向窗和側(cè)導(dǎo)向窗均為矩形，爆破切口設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1，爆破切口設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖2。

表1　爆破切口設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

炮孔深度L=(0.6-0.85)δ，其中δ為爆破切口處的筒壁厚度，δ=530 mm，L=0.32～0.45 m，炮孔深度L取0.37 m，孔距a=0.40 m，排距b=0.40 m，共布置9排孔。上部3排和下部2排單孔裝藥量Q=200 g，炸藥單耗q=2.36 kg/m3。中間4排加強(qiáng)裝藥，單孔裝藥量Q=250 g，炸藥單耗q=2.95 kg/m3。中間4排裝雙發(fā)雷管，其他排裝單發(fā)雷管。對(duì)于煙囪內(nèi)襯及隔熱層，鉆孔時(shí)中間3排孔每間隔一孔，將混凝土筒壁穿透，并打入內(nèi)襯及隔熱層中，保證內(nèi)襯及隔熱層中孔深不小于其壁厚的2/3，并采用分層裝藥[9-14]。

2.4預(yù)處理

預(yù)處理工作主要是定向窗和導(dǎo)向窗的開(kāi)鑿。爆破切口兩端的定向窗為寬2.00 m，高1.15 m，角度30°的直角三角形。首先利用鉆孔取芯機(jī)自定向窗頂角處開(kāi)始鉆孔(鉆頭直徑不大于28 mm)，孔中心位于定向窗頂角平分線(xiàn)上，鉆頭邊與頂角標(biāo)注點(diǎn)對(duì)齊。頂角鉆孔完畢后，依次鉆孔三條邊線(xiàn)，孔與孔相切(鉆頭直徑10 cm)，最后利用滑輪將切下的混凝土構(gòu)件(可作試爆體)推入煙囪內(nèi)側(cè)，再利用風(fēng)鎬將殘余部分清除。同理可開(kāi)鑿出中心導(dǎo)向窗和側(cè)導(dǎo)向窗。具體開(kāi)鑿操作見(jiàn)圖3。

2.5起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

采用非電導(dǎo)爆管微差起爆系統(tǒng)，分二段起爆。爆破切口中間采用MS-1段非電雷管，兩側(cè)分別采用MS-3段非電雷管。其中中間四排孔為雙發(fā)起爆雷管，并形成交叉復(fù)式網(wǎng)路，每18～20發(fā)非電雷管組成一簇用2發(fā)MS-1導(dǎo)爆管雷管連接，再形成交叉復(fù)式網(wǎng)路，由此依次接力，最后用起爆器起爆，見(jiàn)圖4。

3爆破安全措施

3.1飛散物防護(hù)措施

(1)爆破切口采用覆蓋防護(hù)，由內(nèi)至外分別為5層6針密目防曬網(wǎng)、3層網(wǎng)格為3 cm×3 cm的土工格柵、2層6針密目防曬網(wǎng)，然后用鐵絲捆扎牢固[15-17]。

(2)緩沖層敷設(shè)防曬網(wǎng)、漁網(wǎng)，并在防曬網(wǎng)上堆放沙袋。

(3)對(duì)重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，采用雙層防曬網(wǎng)進(jìn)行遮擋防護(hù)。

(4)傾倒方向正前方堆設(shè)高6 m、寬4 m防沖層。

(5)預(yù)留1期汽機(jī)房阻擋觸地飛散物(見(jiàn)圖5)。

3.2觸地振動(dòng)控制措施

(1)采用黃沙、泥土等，在距煙囪60～190 m以及傾倒中心線(xiàn)19°范圍內(nèi)，堆設(shè)下寬12.0 m，上寬6.0 m，高3.0 m的緩沖層，并敷設(shè)防曬網(wǎng)、漁網(wǎng)，堆放沙袋，見(jiàn)圖5。

(2)在重要保護(hù)對(duì)象與傾倒區(qū)域之間，開(kāi)挖寬2 m，深3 m的減振溝槽。

3.3腳手架安全措施

(1)腳手架為雙層腳手架，覆蓋煙囪2/3筒體，雙層腳手架中間搭建爬梯。

(2)每根連接兩層腳手架的鋼管全部抵住煙囪壁，保證腳手架剛性。

(3)取長(zhǎng)度適宜鋼管，在端部焊接打孔鐵片，采用膨脹螺絲固定于煙囪壁，一端采用扣件固定于腳手架，每隔一個(gè)方格網(wǎng)固定一個(gè)。

(4)每10 m高用鋼絲繩穿過(guò)腳手架網(wǎng)格環(huán)繞煙囪筒體一圈進(jìn)行加固。

(5)鉆孔平臺(tái)搭鋼管護(hù)欄，并用安全網(wǎng)圍擋。(見(jiàn)圖6)

3.4其他安全措施

(1)對(duì)電纜溝地下管線(xiàn)，首先覆蓋10 mm厚鋼板，鋼板覆蓋范圍延伸至網(wǎng)溝兩側(cè)50 cm，然后在鋼板上碼放5層汽車(chē)外輪胎。

(2)爆破前停運(yùn)雷達(dá)站，采用彩條布對(duì)雷達(dá)站天線(xiàn)進(jìn)行包裹，隔絕粉塵。

4觸地振動(dòng)分析

采用TC-4850測(cè)振儀測(cè)得的振動(dòng)數(shù)據(jù)如表2所示。通過(guò)對(duì)3個(gè)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)煙囪觸地振動(dòng)要大于爆破振動(dòng)，煙囪傾倒正前方檢修倉(cāng)庫(kù)處觸地振動(dòng)速度最大，最大振速為0.88 cm/s，遠(yuǎn)小于《爆破安全規(guī)程》[9]規(guī)定的安全振動(dòng)速度2 cm/s，不會(huì)對(duì)周?chē)?構(gòu))筑物造成危害。主振頻率為42～58 Hz，不會(huì)引起周?chē)?構(gòu))筑物共振。峰值振速均出現(xiàn)在12～13 s之間，說(shuō)明此時(shí)煙囪主體觸地，與高速攝影錄像記錄相吻合。

表2　振動(dòng)監(jiān)測(cè)表

5爆破效果分析

通過(guò)分析高速攝影錄像發(fā)現(xiàn)，起爆后約2 s內(nèi)，煙囪幾乎沒(méi)有發(fā)生傾斜，隨后緩慢傾斜，預(yù)留截面支撐良好，6 s時(shí)切口完全閉合。此后，煙囪的下坐和傾倒動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，下坐和傾倒都有一個(gè)加速的過(guò)程，下坐速度要大于傾倒速度。9 s時(shí)，煙囪下坐到達(dá)積灰平臺(tái)后，不再下坐。之后煙囪開(kāi)始快速傾倒，13 s左右煙囪完全傾倒，且無(wú)折斷，煙囪與緩沖層接觸部分充分解體，鋼筋外露。

煙囪傾倒方向與設(shè)計(jì)方向基本沒(méi)有偏差，傾倒后實(shí)際爆堆長(zhǎng)度僅為165 m(正常底部爆破應(yīng)為煙囪高度的1.2倍)。正前方檢修倉(cāng)庫(kù)無(wú)損傷，防沖層效果良好。預(yù)留1期汽機(jī)房充分發(fā)揮了對(duì)側(cè)向觸地飛濺物的遮擋作用，室外升壓站無(wú)損傷。

6結(jié)語(yǔ)

(1)采用高切口爆破不僅能克服傾倒空間的不足，而且能大大減小煙囪傾倒的爆堆長(zhǎng)度，將煙囪“化高為低”，更有利于控制飛石、振動(dòng)等危害，保證安全。

(2)采用高切口爆破，能保證切口范圍內(nèi)各部分結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的相同，避免在底部爆破時(shí)，由于煙囪煙道、積灰平臺(tái)等造成切口各部分結(jié)構(gòu)不一、強(qiáng)度不均，易造成傾倒方向偏離的缺點(diǎn)。

(3)鉆孔取芯機(jī)開(kāi)鑿定向窗和導(dǎo)向窗，形狀、角度規(guī)整，高程相同，為保證傾倒方向的精準(zhǔn)提供利有利條件。

(4)緩沖層和減振溝對(duì)振動(dòng)、飛石等危害能起到有效控制的作用。

(5)實(shí)際效果證明，腳手架采用的加固措施，能充分保證腳手架的穩(wěn)固和安全，為同類(lèi)工程提供了借鑒。

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Explosive Demolition of 210 m High Reinforced Concrete Chimney with Blast Cut at 40 m Height in Taizhou Power Plant

WANGQi,LIBen-wei,CHENDe-zhi,ZHOUYing-jun,LIKe-fei,HEGuo-min

(SINOSTEEL Wuhan Safety & Environmental Protect Research Institute Co Ltd，Wuhan 430081，China)

Abstract:A 210 m reinforced concrete chimney in Taizhou Power Plant was demolished successfully with blast cut at 40m height in limited collapse distance.The collapse direction,blasting cut,blasting parameters,network parameters and security measures are introduced in detail.Through monitoring the blasting vibration,no damage was made to destroy the surrounding buildings.The blasting result shows that high blasting cut could reduce height and the length of the rock piles.Meanwhile,the weakness of the varied structures and the uneven strength of the bottom were avoided.The pretreatment by using coring machine kept the accuracy of collapse direction and the reinforcement measures of scaffolding ensured the operation safety effectively.

Key words:reinforced concrete chimney; controlled blasting; high blasting cut; touchdown vibration; safety measures

doi:10.3963/j.issn.1001-487X.2016.02.018

收稿日期:2016-04-16

作者簡(jiǎn)介:王琪(1989-)，男，湖北荊門(mén)人，工程師，主要從事爆破工程及研究工作，(E-mail)578333824@qq.com。

中圖分類(lèi)號(hào):TU746.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1001-487X(2016)02-0092-05