2座105m高冷却塔爆破拆除振动测试及分析

2015-11-26改造者

中国科技信息 2015年22期

改造者:殷凯顾欣杨婷

改造者:殷凯顾欣杨婷

在黔北发电厂内2座105高双曲线冷却塔爆破拆除中，对地震波强度进行了监测，测量了爆破缺口内炸药爆炸和冷却塔触地冲击振动的振速和主振频率。经对测试数据分析得出结论:各测点的振动强度都低于安全允许振速；在冷却塔的爆破倒塌过程中，触地冲击振动的频率普遍小于爆破的振动频率；冷却塔倒塌触地引起的振动强度一般略大于爆破缺口炸药爆炸产生的振动强度。测试结果可为类似工程提供参考。

工程概况

爆破对象（1#、2#冷却塔）位于贵州黔北发电厂厂内，两座冷却塔并立且间距为43m。冷却塔属于薄壁双曲线双层钢筋网混凝土结构，由环形基础、人字形柱、环形梁和通风筒四部分构成。冷却塔总高05.25m，基础最外面直径为82.06m，基础地面直径80.00m，人字形立柱横截面尺寸是0.6m×0.6m的正方形，人字形柱的上部是高1.2m×0.7m的钢筋混凝土圈梁，通风筒为双曲线形，高约98m。筒壁底部直径82.06m，顶部直径49.49m，通风筒底部混凝土壁厚0.7m。

1#冷却塔的底部西侧25m处有水泵房、生活水池；底部南侧30m处电厂围墙外面有一排民房。2#冷却塔的底部东南侧20m处山坡上有一架高压线，底部南侧30m处电厂围墙外面有民房。距两座冷却塔东南侧200m处有3组冷却塔在正常运行，冷却塔的四面均有管线，北侧、东侧、西侧道路地面下有污水和热力管线，而南侧有水处理管线和澄水池，北侧、东侧的生产车间及水处理房内有精密仪器，因此周围环境十分复杂。

冷却塔拆除采用定向爆破拆除方案，倒塌方向为对向倒塌，采用正梯形爆破切口，爆破切口圆心角为2200，切口高度为13.5m，爆破总装药量为300kg，最大单响药量15kg。两塔起爆时差:880ms。在冷却塔西南侧（即靠近居民区一侧）围墙内开挖了减震沟，减震沟宽2m、深1.5m、长100m；在两塔之间敷设了3条减震缓冲堤，用以减缓筒体触地速度，降低塌落冲击振动。1#、2#冷却塔周围环境及测点的布置具体情况见图1所示。

测试仪器及测试方法

测试仪器的特征

随着爆破理论及技术的发展，国内外的研究者发现除了震动强度对设施物破坏有影响外，振动频率对设施物破坏也有影响，采用单一强度参数作为爆破振动破坏的评定标准具有很大的局限性，我国于2003年起将质点振速峰值和主振频率作为爆破振动安全的评判指标。本次测试采用成都中科测控有限公司制造的TC-4850爆破测振仪，TC-4850爆破测振仪不仅可用于现场爆破振动、主振频率等测试，而且可以对信号进行记录和分析。该仪器可以检测x、y、z三个方向的质点振动速度。本次1#、2#冷却塔爆破振动检测共用检测仪器9台，所用的TC-4850爆破测振仪均经过权威检测机构检定为合格。

测点的布置

测点位置一般布置在重点被保护目标的附近，其中在冷却塔东北面厂区内重要建筑物前布设了3个测试点，在西南侧厂区围墙外最近民房及结构较差具有代表性的建筑物基础上共设6个测试点；每台仪器同时检测采集水平径向、水平切向、垂直向的爆破振动速度和主振频率。布点位置详见表1

表1 布点平面示意图

图1 周围环境及测点的布置

测试结果

1#、2#冷却塔于2014年9月14日11点30分起爆，按设计方向倒塌，爆破达到预期效果。9个测点都测量到了数据，所测的数据见表2、3。

表2 爆破振动观测结果（触地振动引起）

表3 爆破振动观测结果（炸药爆炸引起）

冷却塔部分测点波形图见图2。

测试结果分析及结论

（1）各测点处所测得的最大振动速度为Vmax=0.506cm/s，远低于一般房屋的安全允许振速值2.0～3.0cm/s，说明爆破产生的振动对周围民房没有影响。这说明了所采取了减振措施效果很好，振动强度得到了较好的控制，爆破振动对周围民房是安全的。

（2）从波形图可以看出，爆破振动由三个部分组成:炸药爆炸引起的振动、爆破缺口前沿触地引起的振动及冷却塔主体触地引起的振动。爆破缺口触地的时间大约是炸药爆炸后2-3s，冷却塔主体着地时间大约是炸药爆炸后7-8s，如波形图a，b所示。

（3）以表2、3中测试数据进行比较，在冷却塔东北方向一侧的3个测点（测点2～4号）所测得最大振动速度为0.506cm/s，而在冷却塔西南方向一侧的另外6个测点（测点5～10号）处，所测得最大振动速度为0.096cm/s，西南侧振动强度明显减少；从两侧相对的测点位置的数据也可看出，西南侧的振动强度至少比东北侧的少50%，说明减振沟减振的效果明显。

（4）从振动强度看，爆破缺口前沿触地引起的振动强度少于冷却塔主体着地引起的振动强度，触地振动的强度一般大于炸药爆炸引起的振动强度，但振动强度相差不多，个别测点炸药爆炸引起的振动强度还大，如波形图c所示，这与烟囱水塔类高耸构造物有明显不同。但炸药爆炸引起的振动频率大（41～85Hz），而触地振动的频率少（9～26Hz）.触地振动的频率更接近建筑物自身的频率，对建筑物更易造成损伤，所以，对于冷却塔这样的拆除爆破来说，如何减小冲击振动要比控制炸药爆炸所造成的振动更重要。