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某砖混结构烟囱定向爆破拆除实践

时间:2016-05-03来源: 作者: 点击: 504次



杨明山1,2,李尚辉1,罗福友2,周浩仓2,3,付玉华1,饶运章1

(1江西理工大学资环境工程学院,江西 赣州 342100,2江西国泰五洲爆破工程有限公司,江西 南昌 330038,3长沙矿山研究院有限责任公司,湖南 长沙410012)

摘要:介绍了贵定县某砖混结构烟囱采用定向控制爆破技术拆除,该烟囱一高24m,底部外径4m,壁厚70cm砖混结构烟囱,针对烟囱结构和周边环境特点,主爆前处理耐火层,提高爆破准确性,开定向窗,选择合理爆破参数选择和爆破方案、爆前预处理及防护措施确保爆破拆除达到了预期设计的效果,与与与往不同是根据现场情况设计可行性研究和应急预案,可为此类爆破拆除工程提供参考。

关键词:烟囱爆破;定向拆除;爆破设计;应急预案

中图分类号:TUD746.5            文献标识码A      

THE LOW OF DIRECTIONAL DEMOLITION BLASTINGRICK CHIMNEY

 

YANGmingshan1,2 FUyuhua1RAOyunzhang,1Lishanghui1,Zhouhaocang2,3,Luofuyou2

(1. Jiangxi University of Science and Technology ganzhou341000;2.Jiangxi Cathay Pacific Wuzhou Blasting Engineering Co. Ltd., Nanchang 330038; 3. Changsha Institute of Mining Research Co. Ltd, Changsha 410012.)

Abstract; Introduces the Guiding County of a brick concrete structure chimney by Directional Controlled blasting, the chimney of a high 24m, the bottom diameter 4m, wall thickness 70cm brick structure chimney, on the chimney structure and the surrounding environment characteristics and burst of treating refractory layer, to improve the accuracy of blasting, directional window, choose the reasonable selection of blasting parameters and blasting scheme, detonation pretreatment and the protective measures of ensuring blasting demolition to achieve the desired effect, and with different is according to the site feasibility study for the design and contingency plans, which to offer a reference for such blasting demolishing engineering.

Key words; Chimney blastingDirectional removalBlasting designEmergency plan

 


1 工程概况

1.1烟囱的环境介绍


烟囱位于贵定境内,其四周环境为;烟囱东侧为厂房、居民楼,距建筑物最近距离150m;南面200m范围内无被保护建筑,距电线80m(已经经过处理无电,待拆);西侧距离电线(已经经过处理无电,待拆)10m,距施工便道约30m;北侧距离厂房约120m;东北方向距离居民楼约90m,烟囱周围无带电高压线详见图1,图二烟囱东南西北现场环境实图。


1 烟囱环境平面图


图二烟囱东南西北现场环境实图

 1.2烟囱结构类型

 待拆烟囱为砖混结构,普通红砖和水泥砂浆砌成,烟囱结构完好较为坚固,无明显外表损伤和裂纹,筒形圆柱体。根据对烟囱外部测量烟囱高约24m,底部外径约4m,内径约2.4m,底部总壁厚70cm(由试爆后得知外层厚度约0.45m,内层由约0.22m厚耐火层,外层和耐火层之间有约0.03m空隙,空隙呈现不规则状态,时大时小,空隙内有松散的白灰和黑灰),烟囱正东方向有一个宽0.8m,1m的烟道,西侧有一个宽0.3m,高0.4m的出灰口,出灰口在窑体底层,烟囱顶部为混凝土结构,避雷针由钢筋圈定,有一条焊接的钢筋约23m固定人行钢筋台阶,约0.5m就有一层钢筋内嵌于烟囱壁,烟囱在总体周边环境较好,定向倾倒空间充分。


2爆破拆除方案

2.1拆除方案的选择


对于高耸建筑物的拆除,主要有人工法、机械法及爆破法三种。由于烟囱为高耸构筑物,若采用机械拆除必须由上到下,而且还必须在远距离操作,目前世界上还没有满足此要求的机械设备,因而采用机械法在理论上不可行。烟囱虽为砖混结构,但壁厚、强度大,在24m的高空人工拆除难度大,费用高、工期长、安全隐患大。

烟囱拆除采用技术上成熟、安全上可靠的爆破法,在烟囱底部炸开一定长度的缺口,使烟囱按设计倒塌方向定向倾倒并破碎解体。对于烟囱的定向爆破拆除方式来说.爆破法确有安全、经济、高效的特点。其具备理论和技术较为成熟,因此采用定向爆破进行拆除。


2.2爆破倒塌方向的确定


根据烟囱当前的环境特点以及爆破的合理性和最大安全性,由于烟囱周围无重要保护设施,同时为减少搬移工程量,确保安全性,选择将烟囱倾倒方向定为正东方向,该方向倒塌位置较为开阔,距离烟囱150m处有废旧厂房,综合考虑周边环境,该方向为最佳倒塌方向。再安排测量人员确定好烟囱倒塌方向后确定倒塌中心线,然后在梯形下角两侧用炸药炸开三角形定向窗,尺寸为底边1m、高0.7m。


3爆破技术设计

3.1 预拆除


在对烟囱实施爆破之前,厂区内错杂的电线网路亦提前拆除;另为保证烟囱严格按设计方向进行倾倒,事先必须开定向窗,预先拆除内衬。用人工采用手持风钻在爆破切口两边对应位置拆除同样大小的三角形。首先在三角形周边密打孔(将孔打穿),在中间再打几个通孔,然后用风镐、大锤、钢钎等将其打掉,形成两个对穿的三角形。预拆除后将烟囱的避雷线切断。定向窗拆除好后检查壁厚是否与设计相符,尽可能处理掉爆破切口处的耐火层,根据试爆结果和耐火层的处理情况,对爆区进行微调。




3.2 爆破切口参数


1)爆破切口形状确定

烟囱爆破拆除时,爆破切口一般采用正梯形切口、倒梯形切口和长方形切口三种。实践经验表明:正梯形切口控制倒塌方向较好,倒梯形切口烟囱后座效应较小,而长方形切口倒塌方向不易控制。 为保证倒塌方向的精度,依据实爆经验,梯形切口形式爆破准确,后坐较小、确保周边建构筑物安全,又能减少人工开口高度;方便施工;提高施工效率,确定选用正梯形切口装药爆破,详见图3-1

2)爆破切口底边弧长L

为有效地控制并减缓起爆后筒壁剩余部分的屈服过程,使筒身在倾倒前得到有效的支撑以控制导向,一般情况下爆破切口长度设计L=(12~23)2πR(其中R为烟囱底部切口处外径)或者设计爆破切口的开口的圆周角不超过220°。根据现场情况,为确保烟囱朝预定的正东向倾倒,取大值,即爆破切口长为:

   L=220°360°×2πR=7.68,取7.5m,开口圆周角216° 

3 )爆破切口高度H

烟囱在爆破拆除时,其切口高度一般为其开口部位壁厚δ1.53.0倍,即:

H=1.5~3.0δ=(1.05~2.1)m ;

实践证明爆破缺口高一点可防止烟囱在倾倒过程中出现偏转,该处爆破缺口高度取H=2.1m。

4)爆破切口定向窗

 采用爆破的方法在倒塌对称线两侧的切口开设定向窗,定向窗为边长约0.7m角度为30°本次爆破也作为主爆前试爆,用于测试炸药单耗和爆破参数。


3.4炮孔参数设计


1) 炮孔直径3842mm,取∅=42mm

2) 最小抵抗线WW=12δ=12×0.7=0.35m

3) 炮孔深度LL=23δ=23×0.7=0.46m;

4) 炮孔间距aa=1.2w=1.2×0.35=0.437m,取0.4m

5) 炮孔排距bb=0.85a=0.375m,0.35

6) 炮孔排数MM=h/b+1=2.1/0.35+1=7

7) 每排炮孔个数n1357排:14孔;246排:13

8) 总炮孔个数NN=95

9) 单孔炸药量qq=1.0kg/m3,由试爆得知;

10) 单孔装药量QQ=qabδ=98 g,取100g

11) 总装药量:9.5kg ,根据现场情况适当增减;


3.5炮孔布置


炮孔布置形式采用梅花形布孔,每排炮孔个数n1357排:14孔;246排:13孔 ,由对称中心开始布置第一排孔,具体见炮孔布置示意图,如图3-3所示



 

 


3.6 装药、填充设计

装药顺序自上而下。在爆破工程技术员现场监督和指导下,由熟练的爆破员加工药包并装入炮孔,然后用炮泥进行填塞。装药填塞过程中注意保护好雷管脚线,装药长度10cm,填充长度36cm。图3-4 炮孔装药、填塞示意图。

3.7 起爆网络

1) 爆破器材的选择

本工程使用炸药为防水性较好的Ф32mm乳化炸药;根据最新国标要求,针对该爆体周边环境,为避免杂散电流、射频电流和感应电流以及雷电对爆破网络的影响,在本次拆除爆破中选用安全可靠的非电导爆管雷管。

2) 起爆网路连接方法及起爆方式

起爆网路采用非电导爆管起爆网路,最后采用击发枪或起爆针激发起爆。根据现场的特有环境及最新安全要求和国家最新爆破安全的规定;针对该烟囱的爆破特点,采用毫秒导爆管雷管延期、分段起爆的延时方法。雷管采用MS-3,孔外接力起爆。孔内采用单发MS-3段导爆管雷管,孔外连接采用双发MS-3段导爆管雷管,下图烟囱起爆网路连接示意图。

烟囱起爆网路连接示意图

4爆破安全技术设计

4.1 爆破振动校核

炸药爆炸产生的振动控制:采用多打孔、少装药、采用微差延时起爆等技术来尽量避免能量集中,将能量进行分散,严格控制单孔药量;尽量避免同段起爆药量,根据控制爆破地面质点振动速度公式:

V=K1K(3QR)

式中,V为最大振动速度,单位cm/s;K为与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数,应通过现场试验确定,与炸药、地质地形有关的系数,本次爆破K值取200;为衰减系数,取1.6;

Q同时段爆破为总药量,延时爆破为最大单段药量,kg;本次爆破Q=9.5kg;R为爆破振动安全允许距离,本工程建筑物90m;K1为折减系数,K1=0.1~1.0,本次取K1=0.5。

经计算得Q=9.5kg时,不同距离的振动值v如下表所示:

 

根据最新2015年开始实施《爆破安全规程》GB6722-2014的规定,一般民用建筑物的安全振动速度为1.5~3cm/s,由于本次爆破所引起的振动对直线距离最近的建筑物90m,该处的爆破振动为0.25cm/s,处于安全状态。

4.2 塌落振动校核

高大建筑在倒塌触地时,对地面的冲击较大,产生落地振动,塌落震动速度根据中科院力学研究所总结的公式:Vt=Kt(MgHσ)13Rβ

式中:Vt为触地时振动速度,cm/s;M为坍塌构件的质量,t,取烟囱质量146.2t;G为重力加速度g=9.8m/s2;σ为刚性地面的介质破坏强度,Mpa,σ =10Mpa;H为构件质量重心到地面的垂直距离,m,烟囱高24m,重心取10m;kt,β均为衰减系数,一般取kt=3.37,β =1.66;R为观测点到冲击地面中心的距离,m。

上表中振动速度在周围建筑物的允许振动范围内。

4.3 个别飞散物安全校核

控制爆破个别飞石最大飞散距离,按最新版《爆破计算手册》设计中的相关公式计算:

Smax=Vf22g

式中:S——飞石最远距离,m;V为飞个别飞石的初始速度,m/s;(根据摄影观测资料飞石速度10~ 30m/s); g为重力加速度,g=9.8ms2

经计算得Smax=302/19.6=45m

为保证周边安全,先用稻草或者草席对内层进行捆扎,再用纱窗铁丝网或者更坚固的铁丝网对被爆破部位进行捆扎两层,确保无误后,飞石的产生和距离相对较小,可保证周围建筑物的安全。

4.4 爆破空气冲击波安全校核

爆炸产生的冲击波强度按下式进行校验:

RK=25Q13

式中:Rk为冲击波安全距离; Q为秒延时爆破为总药量,本次取9.5kg

计算得:Rk=53m 

在实际工程应用中,最近的物体直线距离大于53m,可保证该物体及周边安全。并且上述计算结果为裸露爆破时的空气冲击波的安全距离,实际上由于炮孔堵塞及防护,空气冲击波在一定程度上有所减弱.

4.5 塌落触地飞溅物及尘埃

烟囱塌落触地产生的飞溅物数量、距离决定于烟囱在自重作用下触地产生的冲量及场地表面状况以及防护。因此,在其倒塌方向铺垫一定厚度的松土和减震带,对烟囱落地冲击有卸载作用。具体方案见安全措施。

5安全技术措施

5.1施工保证一般安全措施

1)成立安全组织。此项工程的安全工作由项目负责人直接领导,每个作业组设安全员一名,做到安全工作,人人处处落实。

2)参加作业人员要严格遵守各项规章制度,严格按照爆破设计方案和技术人员具体指点和要求穿孔,对孔位、孔距、孔深等力求准确,以确保爆破最佳效果。

爆破警戒点的设置

3)戒点的设置

根据安全校核设计和爆破周围的环境,警戒范围内人员、设备必须撤离到警戒点以外,不能撤离设备应采取有效的安全防护措施。 根据周边环境情况共分为8个警戒点,各警戒点的警戒距离不小于200m: 爆破警戒时,每个警戒点派两个警戒人员(公安一名),警戒人员佩戴袖标、口哨,每个警戒点和起爆组、指挥部各配备一台对讲机。具体见下图

爆破警戒图

5.2 飞石及飞溅物防护措施

1)在爆破切口装药部位的外侧距筒壁0.5m处用毛竹搭设脚手架,用双层竹笆组成安全防护墙; 在烟囱头部混泥土结构处可能倒塌到的位置前方15m处搭设长20m高10m的防护墙来保护周边建筑;在烟囱倒塌的范围内铺设松软垫层,防止飞溅;在烟囱头部约5m左右处堆一道堵墙,防止头部落地时碰撞产生飞溅物;

5.4 震动防护措施

与烟囱倒塌方向平行开挖一条(住宅小区侧)长100m、深2m、宽2m的减震沟;在烟囱倒塌方向上自30m以外每隔15m用沙袋搭设一道减震墙(长15m、底宽2m、高1.5m,沿倾倒方向逐渐增高)。

5.5 施工机具配置

2.5m3柴油空压机        1台

YT-28手风钻           3台(1台备用)

风镐                  1台

起爆器                 2部

5.6 主要人员配置

6应急预案

为快速应对在工程施工中可能发生的爆破意外伤害安全事故和对周围厂房可能造成的断电事故,按照《中华人民共和国安全生产法》、《建设工程安全生产管理条例》和省、市、区人民政府有关加强安全工作的要求,结合实际,特制订此安全事故应急预案

6.1意外伤害事故应急处理指挥系统

成立重大事故应急处理指挥部,总指挥由项目经理担任;副总指挥分别由分管安全副经理、技术负责人担任;成员由公司工程部门负责人和管理人员组成。

6.2事故事件应急处理

1)若事故应急指挥部在接到现场事故情况信息后,必须第一时间完成以下工作:

a.根据事故严重程度,酌情立即将事故情况报告当地建设主管部门及相关部门,请求有关部门救援,并派人迅速赶赴现场。

b.事故应急指挥部根据事故险情,立即组织项目部应急救援小组人员和相关抢救人员、车辆、机械设备等,全力组织抢救力量。

7爆破效果

2016年3251600分准时起爆,起爆后烟囱向预定位置缓缓倾斜,倾斜5s后,开始加速倾11s左右完成倾倒全过程,倒塌控制在设计范围内,未发生偏移、后坐、折断等现象,未对周边建构构筑物造成影响,烟囱瓦全阶梯,达到预期效果并取得圆满成功,受到当地公安局和民爆公司的高度赞扬。

 

[1]  刘殿中. 工程爆破使用手册[M ] . 北京:冶金工业出版社, 1999.

[2]  150m钢筋混凝土烟囱爆破拆除张建平!王俊生!胡俊涛2016(3)

[3]  戴建毅.艮忠.周珉.叶进等.复杂环境45m砖烟囱爆破拆除[M],2015.4;37-39

[4]  葛恺55m 高烟囱的定向爆破拆除方案,2014(3):249-240;

[5]  中华人名共和国国家标准.爆破安全规程(GB6722-2014)[S].北京:中国标准出版社,2015.

[6]  张道振,何华伟,邵晓宁,王璞倾倒空间不足的低矮砖混结构烟囱爆破拆除2008(09)

[7]  金骥良;顾毅成;史雅语拆除爆破设计与施工 2004.

[8]  瓮志强.62 m高烟囱定向爆破拆除2007(9).

[9]  瓮志强.38 m 高砖混水塔定向爆破拆除[ J] . 爆破,2006.

[10]  焦永斌.高赛红砖烟囱的定向控制爆破拆除2006(8).



 

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