镇海电厂150m高烟囱双向折叠爆破拆除工程

镇海电厂150m高烟囱双向折叠爆破拆除工程发布时间：2008-02-2914:28

完成时间：2003年12月工程地点：浙江省宁波市镇海电厂完成单位：广东宏大爆破工程有限公司项目主持人及参加人员：郑炳旭、王永庆、傅建秋、魏晓林、钟伟平、唐涛、林再坚、肖文雄、李萍丰、吴平撰稿人：郑炳旭、傅建秋、魏晓林1工程概况150m高烟囱为整体现浇钢筋混凝土筒体结构，底部外径11．66m，壁厚400mm；顶部外径6．54m，壁厚150mm，混凝土标号300号，混凝土体积1053．47m3，粒状炉渣隔热层112m3，红砖内衬454．烟囱底部正北方向有一个宽×高=1．8m×2．5m的出灰口，正东和正西+5．Om～+12．5m各有一个宽×高=3．42m×7．5m的烟道口。烟囱四周环境是：北离1号、2号机主厂房9．2m，东离振电路120m，离变压器130m，南离金海路68m，西离中电路60m

本工程的特点：其一，该烟囱是迄今为止亚洲地区爆破拆除的最高烟囱；其二，环境复杂，四周均为生产厂房及电厂电缆沟，倒塌范围狭小，仅限于东偏南18。范围内倒塌；其三，烟囱壁薄，根部壁厚仅40cm。2方案选择2．1150m烟囱爆破拆除有以下两种拆除方案(1)150m高一次爆倒方案，从烟囱根部开缺口，一次爆倒150m高烟囱，倒塌方向是安镇路和金海路之间一条狭长地带，倒塌范围仅180。(2)双向折叠爆破方案：利用+30．Om的工作平台，在+30．Om处开设一个缺口：在地面开设一个缺口，实现双向折叠倒塌。+30．Om以上的烟囱向东倒塌，+30．Om以下烟囱向西倒塌，倒塌在变压器以西金海路以北的范围内，倒塌范围增大到290。2．2方案比较2．2．1方案一的优缺点(1)优点：从烟囱底部开缺口，施工简单，造价低。(2)缺点：1)需要拆除排涝泵房；2)倒塌范围小，由于受安镇路和金海路上两条正在运行的电缆沟的限制，烟囱只能向东南方向、金海路和安镇路之间的一条狭长地带倒塌，拆除排涝泵房以后，倒塌范围只有180；3)从理论上分析，可以实现150m全高一次性定向倒塌，但是由于筒身导致的不确定因素太多，因而倒向容易发生偏转，定向不准确，风险大；4)对变压器及安镇路、金海路上的电缆沟均构成严重威胁。2．2．2方案二的优缺点(1)优点：1)倒塌范围大；2)不需拆除排涝泵房；3)可以在电厂运行状态下实施爆破；4)不波及到电缆沟、变压器的安全，风险小，安全性高；5)缺口位置离烟道口的高度为17．5m，排除了烟囱底部烟囱口、出灰口、缺口区结构不对称这些不利因素的影响，定向准确；6)工程造价适中。(2)缺点：1)需要搭设30m高的工作平台；2)30m高爆破缺口处，要对爆破飞石进行加强防护。从以上分析比较可以看出，方案二为最优方案，最终选择方案二，即在+30．0m和+0．6m处各开一个爆破缺口的双向折叠爆破方案。上下缺口倒塌方向中心线在一条直线上。3双向折叠爆破方案3．1上缺口爆破设计3．1．1倒塌方向上部120m高烟囱倾倒方向为东偏南12。(东西烟道轴线为正东、正西方向)。3．1．2缺口位置缺口位于+30．Om处。3．1．3爆破缺口数据(1)缺口区结构尺寸：+30．Om处，壁厚30cm，外半径508cm，内半径478cm；外周长3190em，单层钢筋网布置在简体外侧，竖筋f20@165，环筋f18@200；耐火砖内衬厚12cm，与筒内壁混凝土间隙5cm。(2)缺口区以下重量：缺口区以上烟囱钢筋混凝土体积597．36m3，耐火砖体积320．6m(3)缺口形状：正梯形，梯形底角300。(4)缺口高度：2．Om。(5)尺寸：缺口对应圆心角a=2100，梯形下底长L=18．6m，上底长s=10．Om。3．1．4预处理及定向窗的开设分别在缺口左右两侧各开一个定向窗，在缺口中央开设一个中间窗。定向窗为直角三角形，宽2．5m，高1．5m，中间窗宽3．Om，高2．5m。缺口尺寸、形状及定向窗、中间窗如图2所示。

3．1．5爆破参数孔距a=25cm，排距b=25cm，孔深L=1．5cm，炸药单耗K=3600g／m3，单孔药量g=67g，炮孔共352个，炸药23．6kg。3．2下缺口爆破设计3．2．1倒塌方向下部30m高烟囱倾倒方向为西偏北120。3．2．2缺口位置缺口位于+0．6m处。3．2．3爆破缺口数据(1)缺口区尺寸：+0．6m处：壁厚40cm，外半径576cm，内半径536cm；外周长1808cm。(2)布筋情况：双层钢筋网。外层钢筋网：竖筋f25@180，环筋f2O@200。内层钢筋网：竖筋f25@180，环筋f20@200。(3)缺口形状：正梯形，梯形底角450。(4)缺口高度：4．8m。(5)尺寸：缺口对应圆心角a=2400，梯形下底长L=24m，上底长S=14．4m。3．2．4预处理及定向窗的开设分别在缺口左右两侧各开一个定向窗，在缺口中央开设一个中间窗。定向窗为直角三角形，宽2m、高2m；中间窗宽3．44m，高4．4m，加上烟道口高7．5m，中间窗高达11．9m。3．2．5爆破参数孔距a=30cm，排距b=30cm，孔深L=25cm，炸药单耗K=2700g／m3，单孔药量q=100g，共布置18排炮孔：炮孔共738个，药量73．8kg。3．3上下缺口之间时间差的选择3．3．1烟囱倒塌过程数值模拟计算结果假设地面不开缺口，+30．Om以上120m高烟囱倒塌过程数值模拟计算得出不同时刻烟囱倾倒角度见表l。表l数值模拟不同时刻倾倒角度时刻／s倾倒角度／(0)时刻／s倾倒角度／(0)1O．11467，16520．573711．12131．318816．8542．58923．9654．4143．3．2以往120m高烟囱爆破倾倒过程实测结果根据本公司以前对两座120m烟囱爆破摄像观测结果，倾倒过程主要分为以下三个阶段：(1)断裂微倾阶段。从缺口形成到预留支撑部位开始贯通，此阶段无肉眼可见倾倒，此阶段自起爆算起历时2080ms(三、四部炉)和4200ms(沸腾炉)。(2)初始倾倒阶段。从预留支撑部位开始贯通到缺口闭合，此阶段筒体可见倾倒，速度由小到大，此阶段历时2170ms(三、四部炉)和2lOOms(沸腾炉)。(3)加速倾倒阶段。从缺口闭合到筒体触地，此阶段历时6630ms(三、四部炉)和6600ms(沸腾炉)。因此，这两条烟囱倾倒的前两个阶段，即断裂微倾阶段和初始阶段，共历时5250ms(三、四部炉)和6300ms(沸腾炉)。3．3．3本次150m烟囱折叠爆破上下缺口时差选择上下缺口时差的选择从两个方面考虑：一是上缺口支撑部位已断裂，二是上段烟囱已倾倒一定的角度，下缺口才能开始起爆。根据烟囱倾倒过程数值模拟计算结果及参照以往120m烟囱倾倒过程实测结果，选择上下缺口之间的时差为7．0s。当下缺口起爆时，上缺口以上120m烟囱已倾倒11．120，烟囱顶部已平移23．1m。此时烟囱倒向大局已定，可完全保证上部120m烟囱的倒塌方向。4安全防护措施4．1爆破缺口作业安全措施自±0．OOm～+30．Om沿烟囱四周搭设脚手架，铺设+30．Om作业平台，平台宽度不小于3．Om，平台外侧设有2m高的护栏，护栏用安全防护网围住。人员通往+30．Om平台的上下采用旋转楼梯或“之”字形楼梯。4．2烟囱爆破瞬间个别飞石防护的安全措施采用三层防护体：第一层为密竹排栅，第二层为双层竹笆，第三层为尼龙安全网。4．3烟囱囱体着地倒塌时,防止泥土及碎块侧向飞溅的措施烟囱囱体倾倒水平着地时，对地面的冲击作用很大，地面松软时，泥土易被抛出，且抛距较大，若不采取措施，烟囱上半部分着地时破碎较充分，烟囱囱体内的压缩空气可能将囱体混凝土碎块抛出。因此，本方案设计在烟囱的倒塌中心线方向左右90范围内，从根部50m开始，每隔8～10m铺设一道用沙包、稻草垒成的缓冲带，并且在缓冲带两端设高4．6m高的排栅，这样可以使囱体塌落着地时不会直接与地面接触，而是经过了沙包缓冲带，可以大大减小泥土和碎块侧向飞溅距离。4．4对电缆沟、变压器房、3号物资仓库、船队办公楼的防护措施为了防止烟囱倒塌时飞溅的石块对设备设施的威胁，对变压器、3号物资仓库、船队办公楼均要进行遮挡，在上述设施外墙搭设密竹排栅，排栅上挂竹笆，对2条电缆沟的防护措施是：在电缆沟上盖2cm厚的钢板，再在钢板上叠4层砂包。4．5防护飞溅物前冲的措施为了防止烟囱倒塌时砸到地面飞溅物往前冲，在烟囱倒塌方向烟囱顶部落点前方搭设一道密竹排栅，排栅长40m，高8m。5爆破网路设计5．1起爆器材本工程考虑到杂电及射频电干扰因素，决定采用先进和安全性最优的塑料非电爆管起爆系统。5．2起爆能及起爆方法(1)起爆能：电火花击发枪。(2)起爆方法：用发爆器引爆导爆管雷管®孔内延时非电雷管®炸药。5．3起爆网路设计全部采用四通连接形式。6全警戒范围爆破警戒范围以爆破振动，冲击波、飞石、噪声和粉尘对人体影响半径为界，将界内人员疏散到界外。本次爆破的爆破振动、冲击波、飞石及噪声比较容易得到有效控制。本次爆破警戒范围是：东350m，西、南、北各250m。起爆站位置位于烟囱北侧约350m处。7爆破效果烟囱按设计方向倾倒，上段倾倒方向向北偏离1．50，根部下坐向南外移8．5m，爆堆长一10m～+94．3m。可分为四段：(1)残留下段简体整体变形、破裂区，在一lOm～+5m范围；(2)上段筒体下坐破碎区，在+5m～+28．5m；(3)上段简体大块破坏区，在+28．5m～+88．5m，该段筒体压扁，横向破裂为4～5块，钢筋外露，大块砸入地下O．5m～1．3m；(4)简体顶部碎裂区，在+88．5m～+94．5m顶部碎裂成小块，内衬飞出。飞石分两类：一类是囱壁压扁高压气体携带混凝土块和内衬砖，其抛角较小，约120，用高4．6m的竹排栅已经防护，在未防护处，这类飞石沿地抛射约40～50m；另一类是烟囱触地飞溅物，其抛角较大，约400～250，但沙袋墙、稻草层和沙垫层缓冲了烟囱砸入地下的速度，降低了飞溅物的射速，在排栅内溅起泥土最高达9m，射程在20m内。因此，在排栅外没有飞石。8结论(1)1．50m高烟囱在倒塌场地狭窄，允许偏转限于180以内，倒塌长度范围不足150m条件下，