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复杂潮下的排气筒爆破拆除

2016-12-29 09:15:43.0 责任编辑:崔玮娜

李  伟  胡晓艳  顾  江  王  强

(沈阳肖应爆破有限公司,辽宁沈阳,110036)

摘要:待爆破拆除排气筒高55m,处于抚顺钛业有限公司院内,现场十分环境复杂,为确保安全和工期,决定采用两侧偏南30°方向定向倾倒的爆破法将其拆除。

关键词:烟囱;精确定位;措施;定向爆破

 

1工程概况

抚顺钛业有限公司生产改造,现将厂区内一座氯气排气筒拆除。为确保安全和工期,决定采用爆破法将其拆除。该排气筒高55m,排气筒底部直径在标高+0.5m处为5.5m,周长17.3m,复合壁厚0.54m。外层为现浇钢筋混凝土结构,壁厚度均为30cm厚,内衬(防腐层)为24砖到顶,两层之间没有空隙。在东北和西南方向各有同样大小人孔一个,其高宽为1.3m和0.8m,在排气筒内部有挡风墙(返风墙),为24砖墙,高2m。排气筒位于厂区南侧,排气筒南侧距土堤28m,东距空置厂房32m,北邻厂内铁路围墙4m,墙外是两条厂区铁路,铁路北侧有氯气罐和氯气管道,西边86m处有四个储罐。周围环境如图1所示。

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2工程难点

2.1爆破重点及难点

由于周围环境复杂,排气筒北侧距离23m处有氯气罐,振动过大以及飞石、倒塌方向不准确都会造成氯气泄漏事故。氯气一旦泄漏会迅速扩散,防护困难,毒性极强,危害范围广,持续时间长,对社会影响大,大大增加了爆破的难度。要想成功爆破该排气筒必须做好“三控” 才能确保氯气罐的安全,一要保证烟囱倒塌的方向位置准确,二要保证爆破振动及触地振动值小于安全允许值,三是必须控制飞石距离。

2.2爆破作业施工难点

被拆除的排气筒内有残留的氯气,氯气是一种有毒气体,它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里,生成次氯酸和盐酸,对上呼吸道黏膜造成有害的影响。1L空气中最多可允许含氯气0.001mg,超过这个量就会引起人体中毒。所以在施工时给爆破施工增加了难度。为了避免施工人员中毒受伤,爆破作业人员作业时都配带有防毒面具进行施工,并且进行轮流作业制度,2h一交班,防止氯气中毒。

3方案选择与设计

3.1方案选择

根据排气筒结构和周围环境,现场只有西南侧有一空场地适合倒塌,此方向可满足倒塌要求。因此该排气筒采用西偏南30°方向定向倾倒的爆破拆除方案。

若想烟囱爆破后倒塌方向及位置精准,首先要在待爆的烟囱上确定倒塌中心线,这是是否按设计方向及位置倒塌的关键。利用测距仪和全站仪等科学仪器在西偏南30°方向对烟囱倒塌中心线精准定位,确保倒塌方向及位置准确。

3.2爆破缺口及预处理

3.2.1  切口位置的确定

爆破切口位置以倾倒中心线为中心,在地面标高0.5m处设置倒梯形爆破切口。倒梯形有利于防止后坐。

3.2.2爆破切口长度确定

本次拆除排气筒特点,外层是壁厚0.3m的钢筋混凝土,里面紧套一个壁厚0.24m砖层(防腐层),中间有一道V型挡风墙,结构带来的特点是自重大,里外强度不一。因此爆破圆心角不宜过大,根据实践经验选取圆心角220°。切口长度L=220°πD/360°≈10.6m,D取5.5m。

3.2.3缺口高度的确定

为了确保爆破缺口形成后排气筒能够顺利倒塌,以便大部解体,根据大量的类似工程实践,按经验取炸高h=5.5δ=5.5×0.30=1.65m,排气筒缺口高度取1.7m。

3.2.4定向窗的确定

为了确保排气筒倒塌时定向准确,一般在爆破缺口两侧开定向窗。排气筒定向窗底角α=40°,定向窗的底边长为0.5m;爆破缺口中间开倒向槽,其高度为1.7m,宽为0.4m。图2和图3所示为爆破切口圆心角、定向窗、倒向槽位置示意图,切口展开示意图。

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  3.2.5预拆除

  (1)爆破前将排气筒上的避雷针、有碍施工的爬梯和与地面连接的一切设备割断。

  (2)将定向窗人工拆除。

  (3)在梯形窗口中心线对称掏槽。

  (4)内衬按开口形状拆除。

  (5)挡风墙爆破缺口部分预拆。

3.3爆破参数设计[2]

  最小抵抗线为:

W=δ/2

外层(钢筋混凝土层):W=30/2=15cm。

孔深:通常取孔深l=(0.65~0.68) δ,此次取l=270mm。

孔距:a=1.5W≈300mm;采用梅花型布孔。

排距:b=0.87a=260,取250mm。

单孔药量:药量由Q=qabδ,此次取q=1.4。

钢筋混凝土层:Q=qabδ,取Q=50g。

3.4起爆网络[3]

为确保爆破网络的安全性、准爆性、科学性以及避免杂散电流等因素影响,此次爆破采用非电导爆管毫秒延期雷管,分三个段别起爆,控制一次单响药量,减少振动。每个药包放两只同段别导爆管雷管,起爆网络采用四通连接复式环形网路,提高网路的准爆性。

4全全技术措施[4]

4.1爆破振动计算[4]

质点峰值振动速度由下式确定:

v=K·K′(Q1/3/R)α

式中  R——爆破振功安全允许距离,m;

  Q——炸药量.kg,延时爆破为最大一段药量,取4kg;

   v——保护对象所在地质点振动安全允许速度,cm/s;

    R——爆破中心到建筑物的距离,m,本设计R取32m;

K,α,K′——地震波传播的介质的系数,根据工程实际,类比相关工程,K=250;α=1.8;

    K′=0.3

    v=0.34cm/s<2.8cm/s(一般砖房非抗震大型砖砌建筑物安全允许振速2.8cm/s)。

4.2塌落振动核算[4]

塌落振动速度采用以下公式计算:

1228111531.jpg 

式中vt——爆破坍塌物触地引起的地表振动速度,cm/s;

 R——坍塌物重心触地点距建筑物的距离,取32m;

 M——坍塌物的质量,根据体积公式(πR2一πr2)H,忽略排气筒上部变径因素,排气筒外径5.5m,壁厚0.54m,高55m,M=ρv,估算排气筒总质量1020t,触地质量一般取总质量的1/3,即M=340t;

  g——重力加速度,m/s2,g=9.8m/s2

  σ——地面截止的破坏强度,一般取10MPa;

  H——爆破坍塌建筑物重心落差,m,取18.5m;

  Kt,β——衰减参数,分别取Kt=3.37,β=1.66。

经计算得vt=1.34cm/s。

为了减小爆破触地振动对周围建筑物的影响,在爆破前,在倒塌范围30m处用土堆成0.5m高,10m宽,15n,长的减振层,在土层上铺垫草帘子防止烟囱倒塌时溅起飞石。

4.3飞石及振动的防护[4]

    根据中科院力学所实例资料分析得到公式为:

R=70K0.58=104m

校对结果:需对爆破飞散进行严密的防护,确保飞散物控制5m左右。为了防止爆破飞石造成损害,此次爆破采用的飞石防护措施主要用多层草帘子和铁丝捆绑的方法防护。具体方法如下:

(1)防护范围四边要比炮孔范围最少大于0.5m以上。

(2)上下层草帘子搭接长度不少于0.5m。

(3)每铺3层草帘子捆绑一次,间隔0.5m捆绑一道铁丝,要捆紧绑牢。

(4)上述操作重复5次即用15层草帘子,五层捆绑。确保控制飞散物不超5m,确保周围环境的安全。

(5)在北侧围墙上设置安全网作围挡。

5爆破效果

在当地公安机关的配合下,排气筒按照预定时刻实施了爆破。起爆后约3s,排气筒按照预定的西南方向倒下,并准确地倒塌在了预定的范围内,无爆破飞石出现,而且倒地振动非常小。

6结论

通过对55m高钢筋混凝土排气筒成功爆破拆除的实践,得出以下结论:

(1)利用科学仪器精准定线,设定向窗、定位窗施工方法提高了在爆破目标倒塌方向及位置准确度。

(2)设置减振层能减小触地振动10%~20%左右。

(3)近体防护可有效地控制飞石飞散距离。

(4)在减振土层表面覆盖草帘、沙袋等材料,可有效地控制二次飞溅物。

参考文献

[1]汪旭光,于亚伦.拆除爆破理论与工程实例[M].北京:人民交通出版社,2008.5.

[2]汪旭光,于亚伦.爆破设计与施工[M].北京:冶金工业出版社,2011.

[3]汪旭光,于亚伦,刘殿中.爆破安全规程实施手册[M].北京:人民交通出版社。2004.

[4]吴腾芳,丁文,李裕春,杨莎.爆破材料与起爆技术[M].北京:国防工业出版社,2008.

摘自《中国爆破新进展》