烟囱其它拆除简述
90m钢筋混凝土烟囱其它拆除,有如下体会:
1)底部按设计方向倾倒,上部偏离设计方向。分析原因可能是烟囱上、下部混凝土标号和钢筋布置变化较大所致,也可能是起爆时忽然刮起西南大风所致。
2)高烟囱其它拆除受风荷载影响较大,应尽量选择在无风或风力较小时起爆。
3)沙袋堆能有效缓冲烟囱倾倒时的触地振动,并控制碎块的飞溅。
4)用混凝土钻孔取芯机将定向窗整体取出的方法与用密集孔、小药量松动预裂其它开定向窗的方法相比较,夹角更规整,时间更短,同时减少了对烟囱的损伤,值得大力推广。
1、工程概况
根据武汉市政府环保及环境治理的精神,按照工人村都市工业园区整体规划和建设施工要求,决定其它拆除一冶水泥厂烧成车间回转窑90m钢筋混凝土烟囱。该烟囱自1970年投产以来,已累计向大气中排放烟尘6648,t二氧化硫9024t、氮氧化物3360,t是武汉市的/污染大户0,被列为2006年武汉市改善大气环境整治行动的重中之重。拟爆烟囱南侧6.8m为铁路线,12.8m为武汉浩源公司,西南侧为一冶水泥厂泥浆罐和厂房,西侧100m为待拆厂房和设施,西北侧160m为一冶路桥公司制品厂;北侧11.8m为铁路线,16.8m为一冶水泥厂水泥仓库和灰罐,90m为5号路;东侧20m为3号公路,东北侧90m为武钢兴达公司。爆区周围环境见图1。
该烟囱建于1970年,系钢筋混凝土结构,烟囱地面以上高度为90m,烟囱50m高度以上部位风化腐蚀严重,有小鸟在裂缝中做窝。在+1.0m标高处烟囱周围是0.85m宽的水泥台。在+1.25m标高处,烟囱外径7.87m,砼壁厚400mm,砼内径7.05m,耐火砖厚240mm;在+90m标高处,烟囱外径4.30m,砼内径3.94m。烟囱正西±0m有一个宽3.0m、高2.2m的出灰口,出灰口上方+4.2m处有一个宽3.5m、高3.75m的烟道口,在烟囱内部出灰口和烟道口之间有钢筋混凝土的出灰漏斗,出灰漏斗由底部井字梁和圈梁支撑。烟囱东面外侧有钢结构爬梯延伸至烟囱顶部,烟囱顶部有一避雷针。烟囱混凝土的体积为414.2m3,耐火砖为240m3,钢筋重44.95,t质量约1800,t重心高度约在36.0m标高处。
烟囱从底至顶,钢筋均匀布置在接近烟囱外壁处,±0m标高处为<20mm螺蚊钢,竖向钢筋间距为130mm,环向钢筋间距为150mm,+10)+50m钢筋直径为<20mm,+50)+90m钢筋直径为<12mm。
2、其它方案
根据烟囱周围环境和现场勘察,对烟囱的结构进行了认真分析,并充分考虑到都市工业园区对武汉浩源公司、铁路线和一冶水泥厂水泥仓库保护的要求,确定烟囱倾倒范围在武汉浩源公司和一冶水泥厂水泥仓库之间的扇形区域内,所以在确保安全的前提下,为缩短工期,降低成本,烟囱拆除采用在+1.25m处开其它切口,使其向西偏北定向倒塌的其它方案。
3、其它技术设计
3.1烟囱倒塌方向确定
根据烟囱周围环境,确定烟囱倾倒方向为西偏北20°,允许倒塌范围为±20°的扇形区。
3.2其它前预处理
1)预先清除出灰漏斗内余灰和钢斗,用油炮机处理出灰漏斗,将钢筋割断。2)将出灰口立柱内外侧螺纹钢竖筋用油炮机剥离出来,并割断以防止烟囱倒塌时受力不对称而出现偏离。3)用混凝土钻孔取芯机开两侧定向窗,严格按照测量标定的界线进行施工,夹角部位用Φ22mm芯头,其它部位采用Φ28-108mm芯头,并使芯头和测量标定的界线相切,将定向窗整体取出来,再用凿子和风镐将定向窗的夹角二条边处理规整。4)把烟囱的爬梯和避雷线从±0-+4m全部割断。5)用竹子和竹排在靠近烟囱处做2排长25m、高5m的防护排架,防止烟囱倒塌时飞溅物破坏厂房。6)预拆除烟囱倒塌范围内的铁路线。
3.3其它切口设计
设计其它切口形状为正梯形。根据对余留部分的力学分析并结合类似的烟囱拆除经验,切口圆心角取220°。考虑到施工方便,切口开设在±1.25m处,此处烟囱外径D=7.87m,壁厚δ=400mm,耐火砖厚240mm,烟囱切口弧长L=πD(220/360)=7.87π×220/360=15.10m。切口高度H=(1/6-1/4)D,D为切口处烟囱外径,D=7.87m,切口高度H=D/4=1.97m,实际取H=2.25m。定向窗为直角三角形,角度为27°,底边长2.0m,高为1.02m。定向窗与烟道口的位置关系见图2。
3.4其它参数设计
1)切口其它参数
炮孔深度l=(0.6-0.85)D,D为其它切口处的筒壁厚度, δ=400mm,l=0.24-0.36m。由于钢筋在接近外壁处,炮孔深度间隔取0.25m和0.35m,孔距a=0.30m,排距b=0.25m,其它单耗q=3.0-3.5kg/m3,单孔装药量Q=qabδ=100g。
2)炮孔布置
炮孔布置在其它切口范围内,方向朝烟囱中心,采用梅花形布孔方式。其它切口布设8排炮孔,共156孔。
3)内衬处理其它参数
由于烟囱的内衬为240mm厚的耐火砖砌成,其强度较大,在施爆时,应将切口部位的内衬全部清理掉。其它参数为:孔深0.2m,孔距0.3m,排距0.25m,炸药单耗3kg/m3,单孔装药量50g。采用三角形布孔方式,分上、中、下3部分布孔,每部分布孔2排。
3.5起爆网路
为了确保安全准爆,采用非电导爆管微差起爆系统,分4段起爆。其它切口最中间80孔,采用MS1段非电lei guan,装药量为8kg;两侧分别采用MS3段非电lei guan,装药量为8kg,内衬处理用MS5、MS6段非电lei guan,装药量6kg。每个炮孔装2发非电lei guan,形成交叉复式网路,每18)20发非电lei guan组成一簇用2发瞬发电lei guan起爆。孔外电lei guan采用大串联起爆网路用qi bao qi起爆。
4、其它安全
4.1风力的影响
由于烟囱比较高,容易受风的影响,且其它当天的风向为西风,与倒塌方向正好相反,故不可忽视。根据流体力学的原理,作用在烟囱上的风力:
式中,r0为空气密度,1.29kg/m3;g=9.8m/s2;Vf为风速,根据气象台预告为5级风(风速为8-10.7m/s),取10m/s。计算得△P=4.61kg/m2,那么施加在烟囱上的风弯矩为:
式中,R为等效半径,R=(r地+r顶)/2;H为等效高,取烟囱高的0.7倍。求得M风=1.11×105kg·m,而烟囱自重产生的偏心受压弯矩M=2.59×106kg·m,所以风荷载对高烟囱其它的影响较大。风荷载是影响高大烟囱定向准确的重要影响因素之一,应尽量选择无风或风力较小、无雷电时起爆。
4.2其它拆除烟囱产生的地震效应
其它拆除烟囱产生的地震危害主要有3个部分:一是其它产生切口时炸药爆炸所产生的地震;二是切口形成之后,结构物倾倒,切口闭合时切口上部对地面或切口下沿产生强烈冲击而引起的振动;三是结构物主体倒塌撞击地面时所产生的地震效应。
4.2.1其它地震
在这次其它拆除工程中,最大装药量为8kg,根据下列公式可预测其它振动速度:
式中,K、A分别取100和2,则距烟囱12.8m处的振动速度为V=K(Q1/3R)a=2.44cm/s。计算结果说明:在烟囱其它时,其它地震对12.80m处的建(构)筑物均不会产生破坏。
4.2.2切口闭合冲击及主体塌落时的振动
主体塌落时冲击地面引起的地震可用冲击振动公式估算。根据冲量公式
式中,V为落地振动速度,cm/s;K为铺垫材料的减震系数;I为爆体落地冲量,N·s,I=M(2gZc)1/2;M为爆体的有效质量,kg;Zc为烟囱的重心高度,m;R为重心落地点至被保护建(构)筑物的距离,m。计算得,烟囱倒塌触地在厂房处所产生的振动速度为V=1.53cm/s,没有超过安全振速5cm/s,故不会对周围建(构)筑物造成破坏。
4.3烟囱其它降震措施
1)其它地震
通过微差起爆,减小段药量,以减小其它地震的能源。
2)烟囱筒体触地地震
烟囱倾倒时其顶部以数10m/s的速度冲击地面,冲击力很大,为了减小振动,防止烟囱直接撞击地面或压缩筒身下面空气造成烟囱顶部砸入地面,以及引起周围泥土及杂物飞溅,预防的主要措施有:
爆前将烟囱倒塌范围内的碎渣清理干净,并通过铺设缓冲层减缓筒体直接冲击地面的速度。缓冲材料为煤灰、炉渣、黄沙等,首先在倒塌方向50)100m处垂直于倾倒轴线成条状堆放宽约1.5m、长约15-20m、厚度为1.0m的缓冲材料,条与条的间距为10m左右,再将用编织袋装好的缓冲材料整齐堆放在条状堆上。
4.4其它飞石控制
1)严格检查和验收炮孔质量;
2)避免超量装药;
3)保证良好的填塞质量;
4)加强对装药部位的覆盖,对装药部位用胶皮、密目安全网进行悬挂式覆盖,并在离炮孔一定距离之处用竹子和竹排在靠近烟囱处做2排长25m、高5m的防护排架,以防飞石的溢出。
5)控制筒体触地飞溅,爆前对烟囱倒塌范围内的碎渣进行清理,并通过铺设缓冲层减小冲击或避免筒体直接冲击地面。
4.5空气冲击波
本次其它药量小,且分散在孔内,在保证良好堵塞和覆盖的情况下,空气冲击波可降低到允许的范围内,不会对周围环境造成危害。
5、其它效果及分析
随着一声闷响,烟囱根部喷出一团尘雾,烟囱先向下沉,同时向预定方向略有倾斜,缓慢倾斜约3s,烟囱下坐在3-3.5s内完成,从3.5s开始加速,5.5s以后以更快的速度倾倒落地,同时烟囱出现断裂,整个其它历时10s,无后坐现象。爆堆长度102m,落地烟囱分3段:根部0-15m基本完好,为圆筒状,上下和两侧有裂纹;15-50m筒体压扁破碎;50-57m没有砼外壳,只有烟囱的内衬耐火砖;其它部位砼外壳全部摔碎,箍筋断开,钢筋外露。0-50m烟囱按设计方向倾倒,50m以上部位向南偏离,倾倒方向与设计方向偏差3°。
