王　琪，李本偉，陳德志，周應軍，李克菲，何國敏

(中鋼集團 武漢安全環(huán)保研究院有限公司，武漢 430081)

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臺州電廠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，周應軍，李克菲，何國敏

(中鋼集團 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州電廠210 m鋼筋混凝土煙囪。重點介紹了傾倒方向、爆破切口、爆破參數(shù)、網(wǎng)路參數(shù)、安全防護措施等。對振動進行了監(jiān)測，爆破未對周圍建筑物造成危害。良好的爆破效果表明：高切口爆破能將煙囪“化高為低”，大大減小爆堆長度，避免底部結構不一、強度不均的缺點，確保爆破安全；鉆孔取芯機預處理，有利于確保傾倒方向的精準；腳手架的加固措施，充分保證了腳手架的安全。

關鍵詞:鋼筋混凝土煙囪；控制爆破；高切口；觸地振動；安全措施

1工程概況

浙江臺州發(fā)電廠為響應國家“節(jié)能減排，上大壓小”的政策號召，需將1～3期135 MW發(fā)電機組進行整體拆除，廠房及配套設備設施已基本拆除完畢，僅余1期汽機房主體建筑，1期150 m、2期210 m、3期210 m鋼筋混凝土煙囪。重點介紹2期210 m鋼筋混凝土煙囪的控制爆破拆除技術。

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)臺州發(fā)電廠內，東側距1期機組煤倉間106 m，距室外升壓站193 m；東南側距網(wǎng)絡中心210 m，距生產(chǎn)辦公樓199 m；南側距電纜溝214 m，距檢修維護倉庫228 m；西南側距洗衣房218 m，距雷達站268 m；西側距鐘山山體9 m；西北側距4期機組綜合水泵房91 m，距4期機組脫硫廠房112 m；北側距冷卻塔192 m，見圖1。其中室外升壓站為本次爆破拆除工程的重點防護目標，除1期汽機房外其他建構筑物也均需保留，1期汽機房為專門預留用于阻擋觸地飛濺物飛向室外升壓站的屏障。

1.2煙囪結構

煙囪為鋼筋混凝土結構，高210.00 m，底部外半徑10.75 m。±0.00～+7.93 m處煙囪壁厚700 mm，無隔熱層、無內襯、雙層鋼筋網(wǎng)；+7.93～+17.15 m處，有80 mm厚的隔熱層和230 mm內襯；+17.15 m以上隔熱層為80 mm，內襯厚度均為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煙道口，煙道口寬3.94 m、高9.22 m；±0.00 m處東西側有兩個出灰口，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、外側鋼筋布置規(guī)格為58 φ 28，內側鋼筋布置規(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，外側鋼筋布置規(guī)格為φ 22@150，內側鋼筋布置規(guī)格為φ 12@200。

2爆破技術設計

2.1爆破總體方案

根據(jù)煙囪周圍的環(huán)境特點，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]，同時考慮到煙囪傾倒方向上的空間有限以及煙囪的結構特征，為保證爆破安全，煙囪采用40 m高切口定向爆破方案，傾倒中心線方向為南偏東6°。

2.2爆破切口設計

煙囪切口的設計尺寸應同時滿足以下條件[5-8]：在切口形成瞬間，煙囪自重作用于余留截面上的壓應力必須小于鋼筋混凝土的抗壓強度；在切口閉合過程中，煙囪自重力矩在余留截面上的拉應力必須大于鋼筋混凝土的抗拉強度；切口上下閉合時，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)驗并經(jīng)力學分析驗證，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，中心導向窗和側導向窗均為矩形，爆破切口設計參數(shù)見表1，爆破切口設計圖見圖2。

表1　爆破切口設計參數(shù)

2.3爆破參數(shù)設計

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。對于煙囪內襯及隔熱層，鉆孔時中間3排孔每間隔一孔，將混凝土筒壁穿透，并打入內襯及隔熱層中，保證內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預處理

預處理工作主要是定向窗和導向窗的開鑿。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自定向窗頂角處開始鉆孔(鉆頭直徑不大于28 mm)，孔中心位于定向窗頂角平分線上，鉆頭邊與頂角標注點對齊。頂角鉆孔完畢后，依次鉆孔三條邊線，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件(可作試爆體)推入煙囪內側，再利用風鎬將殘余部分清除。同理可開鑿出中心導向窗和側導向窗。具體開鑿操作見圖3。

2.5起爆網(wǎng)路設計

采用非電導爆管微差起爆系統(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，并形成交叉復式網(wǎng)路，每18～20發(fā)非電雷管組成一簇用2發(fā)MS-1導爆管雷管連接，再形成交叉復式網(wǎng)路，由此依次接力，最后用起爆器起爆，見圖4。

3爆破安全措施

3.1飛散物防護措施

(1)爆破切口采用覆蓋防護，由內至外分別為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)緩沖層敷設防曬網(wǎng)、漁網(wǎng)，并在防曬網(wǎng)上堆放沙袋。

(3)對重點保護對象，采用雙層防曬網(wǎng)進行遮擋防護。

(4)傾倒方向正前方堆設高6 m、寬4 m防沖層。

(5)預留1期汽機房阻擋觸地飛散物(見圖5)。

3.2觸地振動控制措施

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

(2)在重要保護對象與傾倒區(qū)域之間，開挖寬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，每隔一個方格網(wǎng)固定一個。

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

(5)鉆孔平臺搭鋼管護欄，并用安全網(wǎng)圍擋。(見圖6)

3.4其他安全措施

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

(2)爆破前停運雷達站，采用彩條布對雷達站天線進行包裹，隔絕粉塵。

4觸地振動分析

采用TC-4850測振儀測得的振動數(shù)據(jù)如表2所示。通過對3個測點實測的振動數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)煙囪觸地振動要大于爆破振動，煙囪傾倒正前方檢修倉庫處觸地振動速度最大，最大振速為0.88 cm/s，遠小于《爆破安全規(guī)程》[9]規(guī)定的安全振動速度2 cm/s，不會對周圍建(構)筑物造成危害。主振頻率為42～58 Hz，不會引起周圍建(構)筑物共振。峰值振速均出現(xiàn)在12～13 s之間，說明此時煙囪主體觸地，與高速攝影錄像記錄相吻合。

表2　振動監(jiān)測表

5爆破效果分析

通過分析高速攝影錄像發(fā)現(xiàn)，起爆后約2 s內，煙囪幾乎沒有發(fā)生傾斜，隨后緩慢傾斜，預留截面支撐良好，6 s時切口完全閉合。此后，煙囪的下坐和傾倒動作同時進行，下坐和傾倒都有一個加速的過程，下坐速度要大于傾倒速度。9 s時，煙囪下坐到達積灰平臺后，不再下坐。之后煙囪開始快速傾倒，13 s左右煙囪完全傾倒，且無折斷，煙囪與緩沖層接觸部分充分解體，鋼筋外露。

煙囪傾倒方向與設計方向基本沒有偏差，傾倒后實際爆堆長度僅為165 m(正常底部爆破應為煙囪高度的1.2倍)。正前方檢修倉庫無損傷，防沖層效果良好。預留1期汽機房充分發(fā)揮了對側向觸地飛濺物的遮擋作用，室外升壓站無損傷。

6結語

(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度，將煙囪“化高為低”，更有利于控制飛石、振動等危害，保證安全。

(2)采用高切口爆破，能保證切口范圍內各部分結構、材質的相同，避免在底部爆破時，由于煙囪煙道、積灰平臺等造成切口各部分結構不一、強度不均，易造成傾倒方向偏離的缺點。

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

(4)緩沖層和減振溝對振動、飛石等危害能起到有效控制的作用。

(5)實際效果證明，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

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

中圖分類號:TU746.5

文獻標識碼:A

文章編號:1001-487X(2016)02-0092-05