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阜新发电厂冷却塔爆碳拆除工程

2013-07-05 责任编辑:朱亮亮

 

完成时间:19944

工程地点:辽宁阜新发电厂

完成单位:大连理工大学、辽宁工程技术大学

项目主持人及参加人员:崔玉璞、何庆志、李守巨、刘杰英、张立国、魏宏轩、潘天林、费鸿禄

撰稿人:李守巨

 

1   工程概况

阜新发电厂需拆除的14号冷却塔,塔高54m,底部最大直径46m,塔壁呈双曲面形,顶部直径265m,最大壁厚300mm,最小壁厚200mm  (见图1)结构长径比小,重心低,含筋率为05%,属于钢筋混凝土薄壳结构。冷却塔北毗邻主发电车间,距离母线桥22m,距热水循环管路5m;西侧距离主变电所25m,距消防泵房7m;东侧距离运行使用中的冷却塔19m,距供热管路8m;南侧距离保温材料厂11m。发电厂对爆破提出以下要求:

(1)周围厂房和设备的爆破振动速度小于1.2cms

(2)爆炸冲击波不能损坏周围建筑物;

(3)爆破飞石控制在10m范围内;

(4)爆破拆除工程不能影响发电厂正常发电和供电。

2   爆破方案和爆破缺口范围的确定

根据冷却塔的结构特点和爆破周围环境,可供选择的爆破方案为原地坍塌和定向倒塌。由于冷却塔已使用60余年,经过多次修复,四周风化程度、柱子的坚固程度很不对称,如果采用原地坍塌爆破,在坍落过程中四周破坏不均匀,将会出现任意方向的倒塌,这将会酿成爆破事故,造成重大的经济损失和不良的社会影响,因此决定采用定向倒塌爆破方案。爆破顺序及方向为:2号塔对着3号塔倾倒;4号塔对着1号塔倾倒;1号塔对着4号塔倾倒;3号塔对着2号塔倾倒。采用定向倒塌爆破时,缺口大小是冷却塔能否按设计方向倒塔的关键。若爆破缺口过小,倾倒力矩将小于结构的极限弯矩,会出现爆而不倒的现象。经过多次计算和论证,取爆破缺口圆角为0626×2π,保留部分圆心角为O374×2π,冷却塔爆破缺口处的周长115m,取爆破缺口长72m,保留部分长43m

为了保证定向倾倒的准确性,在爆破缺口两端预先用爆破与乙炔切割相结合的方法,各开了两个7m长的定向缺口,同时为了减少最后一次爆破的炮孔数,另开了5个预先缺口;除此之外,为了确保冷却塔壁触地后彻底解体,预先缺口中的两个缺口高度增加66m。由设计资料和试爆结果得知,钢筋搭接处正处于爆破缺口高度范围内,并且钢筋

与铅垂线成30°角布置,因此选择爆破缺口高度时,主要考虑触地解体问题,实际选取缺口高度为21m(见图2)

3   钢筋混凝土薄壁结构爆破参数的确定

冷却塔爆破部位大部分壁厚为250mm,只有最下面两排壁厚300350mm,倾倒爆破前进行了局部试爆。

在总结分析试爆结果的基础上,最后确定爆破参数如下:

(1)塔壁。上部6排孔距03m、排距03m、上部孔深015m、下部孔深018m、上

部药量30g、下部两排药量60g

(2)圈梁。孔距0. 3m、孔深0. 2、药量60g

(3)支撑腿。孔深022m、孔距03m、每孔药量50g

 

4   起爆网路设计

发电厂厂区内杂散电流较大,辐射电源较多,为了确保安全和提高准爆率,决定采用导爆索一导爆管雷管起爆系统。根据定向倒塌方向要求,起爆点选在爆破缺口中心,导爆索由中心向两侧方向传爆,由左右两根导爆索各引爆500发导爆管雷管,导爆管每簇8根,共125簇左右。采用毫秒导爆管雷管,共分五段,即13579段,每段之间起爆间隔时间50ms。使用13gm的普通工业导爆索和2号铵梯岩石炸药。

 

5   减少爆破振动与触地振动的措施

爆破拆除时引起周围建筑物振动的原因是:

(1)炸药爆炸时引起的爆破振动;

(2)建筑物在倾倒触地时引起的冲击振动波。

炸药爆炸引起的振动可按下式计算:

式中,vb为质点振动速度,cmsQ为最大一段药量,Q=10kg;尺为至药包几何中心的距离,m

由表1可以看出,爆区周围建筑物和关键机器设备的振动速度远小于发电厂所给定的临界振动速度,所以认为是安全的。为了降低落地振动,在触地部位铺设刚度小的缓冲材料,可以减少触地振动;除此之外,为了降低冷却塔塔壁本身的刚度,破坏其整体完整性,在中间部位开了三条高66m的缺口(见图2)。实践证明,这些技术措施取得了良好的减振效果。而实际上,待爆破的l4号冷却塔与主发电车间之间有一条深2m、宽15m、长200m的电缆沟,它能够大大降低爆破地震波和触地振动波的强度,起到屏障作用。

6   爆破飞石的安全防护问题

由于冷却塔壁较薄,配筋率较高,并且要求爆破后混凝土飞离钢筋网,因此炸药单耗大(g=1333gm3),则不可避免会产生爆破飞石,爆破飞石距离(L)与单耗(q)的关系为

L=71q0.58

为了更有效地防护和控制飞石产生的危害,采用防护排架挂金属网,且金属网上挂湿草袋子的1个防护排架,每一个防护排架有3层横杆、45根立柱,横杆与立柱之间用铁丝固定,每根立杆与塔壁之间用8号铁丝固定,塔壁上预先留有钻孔。

 

7   冷却塔倾倒过程中的下坐问题

冷却塔倾倒过程中下坐的原因有以下两个方面:

(1)下部35m高的柱子强度不够,在偏心力矩作用下,柱子与环形基础或者与冷却塔圈梁连接处被破坏,变成可以转动的铰链,如3号和4号冷却塔(底部72根人字柱)

(2)在爆破缺口水平处,在偏心力矩作用下,未爆破部分即保留部分的受拉和受压区相当一部分混凝土被破碎,同时冷却塔壁具有一定坡度,使得支撑部分的强度承担不了垂直方向的载荷被剪切破坏,导致冷却塔下坐,如l号和2号塔(底部108根柱子)3号冷却塔倾倒过程见图3

 

8   爆破效果

19932122号冷却塔试爆到330日第四个冷却塔爆破解体(地面以上部分),历时48天,共解体钢筋混凝土约3800m3,消耗炸药312kg、雷管8640发、导爆索400m,爆破飞石、爆破振动和空气冲击波的控制范围均在合同要求的范围之内,爆破时发电车间正常发电,主控制室正常供电,爆破4座冷却塔没有对发电厂的正常运行产生影响。爆破效果见表2

摘自《中国典型爆破工程与技术》