台州电厂210 m钢筋混凝土烟囱40 m高切口爆破拆除

王　琪，李本伟，陈德志，周应军，李克菲，何国敏

(中钢集团 武汉安全环保研究院有限公司，武汉 430081)



台州电厂210 m钢筋混凝土烟囱40 m高切口爆破拆除

王琪，李本伟，陈德志，周应军，李克菲，何国敏

(中钢集团 武汉安全环保研究院有限公司，武汉 430081)

摘要:在倾倒空间不足的情况下，采用40 m高切口爆破成功拆除了台州电厂210 m钢筋混凝土烟囱。重点介绍了倾倒方向、爆破切口、爆破参数、网路参数、安全防护措施等。对振动进行了监测，爆破未对周围建筑物造成危害。良好的爆破效果表明：高切口爆破能将烟囱“化高为低”，大大减小爆堆长度，避免底部结构不一、强度不均的缺点，确保爆破安全；钻孔取芯机预处理，有利于确保倾倒方向的精准；脚手架的加固措施，充分保证了脚手架的安全。

关键词:钢筋混凝土烟囱；控制爆破；高切口；触地振动；安全措施

1工程概况

浙江台州发电厂为响应国家“节能减排，上大压小”的政策号召，需将1～3期135 MW发电机组进行整体拆除，厂房及配套设备设施已基本拆除完毕，仅余1期汽机房主体建筑，1期150 m、2期210 m、3期210 m钢筋混凝土烟囱。重点介绍2期210 m钢筋混凝土烟囱的控制爆破拆除技术。

1.1工程环境

待拆除2期烟囱位于椒江区前所街道办事处辖区台州发电厂内，东侧距1期机组煤仓间106 m，距室外升压站193 m；东南侧距网络中心210 m，距生产办公楼199 m；南侧距电缆沟214 m，距检修维护仓库228 m；西南侧距洗衣房218 m，距雷达站268 m；西侧距钟山山体9 m；西北侧距4期机组综合水泵房91 m，距4期机组脱硫厂房112 m；北侧距冷却塔192 m，见图1。其中室外升压站为本次爆破拆除工程的重点防护目标，除1期汽机房外其他建构筑物也均需保留，1期汽机房为专门预留用于阻挡触地飞溅物飞向室外升压站的屏障。

1.2烟囱结构

烟囱为钢筋混凝土结构，高210.00 m，底部外半径10.75 m。±0.00～+7.93 m处烟囱壁厚700 mm，无隔热层、无内衬、双层钢筋网；+7.93～+17.15 m处，有80 mm厚的隔热层和230 mm内衬；+17.15 m以上隔热层为80 mm，内衬厚度均为120 mm；+40.00 m处外半径7.95 m，壁厚530 mm；+210 m处外半径3.60 m，壁厚380 mm。+7.93 m处沿南北方向布置有两个烟道口，烟道口宽3.94 m、高9.22 m；±0.00 m处东西侧有两个出灰口，宽1.80m、高2.50 m。+40.00 m以上，筒身混凝土体积1935.693 m3，内衬624.1 m3，烟囱自重6087.43 t，重心高度+109.7 m。+40.00 m处竖向筋布置：双层布筋、外侧钢筋布置规格为58 φ 28，内侧钢筋布置规格为46 φ 16。+40.00 m处环向筋布置：环向筋采用螺旋式箍筋布置方式，外侧钢筋布置规格为φ 22@150，内侧钢筋布置规格为φ 12@200。

2爆破技术设计

2.1爆破总体方案

根据烟囱周围的环境特点，为保证室外升压站的安全，烟囱的倾倒方向只能为南偏东方向[1-4]，同时考虑到烟囱倾倒方向上的空间有限以及烟囱的结构特征，为保证爆破安全，烟囱采用40 m高切口定向爆破方案，倾倒中心线方向为南偏东6°。

2.2爆破切口设计

烟囱切口的设计尺寸应同时满足以下条件[5-8]：在切口形成瞬间，烟囱自重作用于余留截面上的压应力必须小于钢筋混凝土的抗压强度；在切口闭合过程中，烟囱自重力矩在余留截面上的拉应力必须大于钢筋混凝土的抗拉强度；切口上下闭合时，烟囱的重心偏移距离必须大于切口处烟囱外半径。根据相似工程的经验并经力学分析验证，取切口形状为正梯形，位于烟囱+40.00 m处，定向窗为直角三角形，中心导向窗和侧导向窗均为矩形，爆破切口设计参数见表1，爆破切口设计图见图2。

表1　爆破切口设计参数

2.3爆破参数设计

炮孔深度L=(0.6-0.85)δ，其中δ为爆破切口处的筒壁厚度，δ=530 mm，L=0.32～0.45 m，炮孔深度L取0.37 m，孔距a=0.40 m，排距b=0.40 m，共布置9排孔。上部3排和下部2排单孔装药量Q=200 g，炸药单耗q=2.36 kg/m3。中间4排加强装药，单孔装药量Q=250 g，炸药单耗q=2.95 kg/m3。中间4排装双发雷管，其他排装单发雷管。对于烟囱内衬及隔热层，钻孔时中间3排孔每间隔一孔，将混凝土筒壁穿透，并打入内衬及隔热层中，保证内衬及隔热层中孔深不小于其壁厚的2/3，并采用分层装药[9-14]。

2.4预处理

预处理工作主要是定向窗和导向窗的开凿。爆破切口两端的定向窗为宽2.00 m，高1.15 m，角度30°的直角三角形。首先利用钻孔取芯机自定向窗顶角处开始钻孔(钻头直径不大于28 mm)，孔中心位于定向窗顶角平分线上，钻头边与顶角标注点对齐。顶角钻孔完毕后，依次钻孔三条边线，孔与孔相切(钻头直径10 cm)，最后利用滑轮将切下的混凝土构件(可作试爆体)推入烟囱内侧，再利用风镐将残余部分清除。同理可开凿出中心导向窗和侧导向窗。具体开凿操作见图3。

2.5起爆网路设计

采用非电导爆管微差起爆系统，分二段起爆。爆破切口中间采用MS-1段非电雷管，两侧分别采用MS-3段非电雷管。其中中间四排孔为双发起爆雷管，并形成交叉复式网路，每18～20发非电雷管组成一簇用2发MS-1导爆管雷管连接，再形成交叉复式网路，由此依次接力，最后用起爆器起爆，见图4。

3爆破安全措施

3.1飞散物防护措施

(1)爆破切口采用覆盖防护，由内至外分别为5层6针密目防晒网、3层网格为3 cm×3 cm的土工格栅、2层6针密目防晒网，然后用铁丝捆扎牢固[15-17]。

(2)缓冲层敷设防晒网、渔网，并在防晒网上堆放沙袋。

(3)对重点保护对象，采用双层防晒网进行遮挡防护。

(4)倾倒方向正前方堆设高6 m、宽4 m防冲层。

(5)预留1期汽机房阻挡触地飞散物(见图5)。

3.2触地振动控制措施

(1)采用黄沙、泥土等，在距烟囱60～190 m以及倾倒中心线19°范围内，堆设下宽12.0 m，上宽6.0 m，高3.0 m的缓冲层，并敷设防晒网、渔网，堆放沙袋，见图5。

(2)在重要保护对象与倾倒区域之间，开挖宽2 m，深3 m的减振沟槽。

3.3脚手架安全措施

(1)脚手架为双层脚手架，覆盖烟囱2/3筒体，双层脚手架中间搭建爬梯。

(2)每根连接两层脚手架的钢管全部抵住烟囱壁，保证脚手架刚性。

(3)取长度适宜钢管，在端部焊接打孔铁片，采用膨胀螺丝固定于烟囱壁，一端采用扣件固定于脚手架，每隔一个方格网固定一个。

(4)每10 m高用钢丝绳穿过脚手架网格环绕烟囱筒体一圈进行加固。

(5)钻孔平台搭钢管护栏，并用安全网围挡。(见图6)

3.4其他安全措施

(1)对电缆沟地下管线，首先覆盖10 mm厚钢板，钢板覆盖范围延伸至网沟两侧50 cm，然后在钢板上码放5层汽车外轮胎。

(2)爆破前停运雷达站，采用彩条布对雷达站天线进行包裹，隔绝粉尘。

4触地振动分析

采用TC-4850测振仪测得的振动数据如表2所示。通过对3个测点实测的振动数据进行分析，发现烟囱触地振动要大于爆破振动，烟囱倾倒正前方检修仓库处触地振动速度最大，最大振速为0.88 cm/s，远小于《爆破安全规程》[9]规定的安全振动速度2 cm/s，不会对周围建(构)筑物造成危害。主振频率为42～58 Hz，不会引起周围建(构)筑物共振。峰值振速均出现在12～13 s之间，说明此时烟囱主体触地，与高速摄影录像记录相吻合。

表2　振动监测表

5爆破效果分析

通过分析高速摄影录像发现，起爆后约2 s内，烟囱几乎没有发生倾斜，随后缓慢倾斜，预留截面支撑良好，6 s时切口完全闭合。此后，烟囱的下坐和倾倒动作同时进行，下坐和倾倒都有一个加速的过程，下坐速度要大于倾倒速度。9 s时，烟囱下坐到达积灰平台后，不再下坐。之后烟囱开始快速倾倒，13 s左右烟囱完全倾倒，且无折断，烟囱与缓冲层接触部分充分解体，钢筋外露。

烟囱倾倒方向与设计方向基本没有偏差，倾倒后实际爆堆长度仅为165 m(正常底部爆破应为烟囱高度的1.2倍)。正前方检修仓库无损伤，防冲层效果良好。预留1期汽机房充分发挥了对侧向触地飞溅物的遮挡作用，室外升压站无损伤。

6结语

(1)采用高切口爆破不仅能克服倾倒空间的不足，而且能大大减小烟囱倾倒的爆堆长度，将烟囱“化高为低”，更有利于控制飞石、振动等危害，保证安全。

(2)采用高切口爆破，能保证切口范围内各部分结构、材质的相同，避免在底部爆破时，由于烟囱烟道、积灰平台等造成切口各部分结构不一、强度不均，易造成倾倒方向偏离的缺点。

(3)钻孔取芯机开凿定向窗和导向窗，形状、角度规整，高程相同，为保证倾倒方向的精准提供利有利条件。

(4)缓冲层和减振沟对振动、飞石等危害能起到有效控制的作用。

(5)实际效果证明，脚手架采用的加固措施，能充分保证脚手架的稳固和安全，为同类工程提供了借鉴。

参考文献(References)

[1]夏卫国,武双章,唐勇.2 座110 m 高双曲线冷却塔爆破拆除[J].爆破,2011,28(2):68-71.

[1]XIA Wei-guo,WU Shuang-zhang,TANG Yong.Explosive demolition of two 110 m hyperbolic cooling towers[J].Blasting,2011,28(2):68-71.(in Chinese)

[2]李本伟,陈德志,张萍,等.180 m 高钢筋混凝土烟囱爆破拆除[J].爆破,2011,28(4):57-60.

[2]LI Ben-wei,CHEN De-zhi,ZHANG Ping,et al.Demolition of a 180-meter-superheight reinforced concrete chimney by directional blasting[J].Blasting,2011,28(4):57-60.(in Chinese)

[3]张修玉,张义平,池恩安,等.烟囱绕爆破切口直径转动惯量的解法[J].爆破,2010,27(4):81-84.

[3]ZHANG Xiu-yu,ZHANG Yi-ping,CHI En-an,et al.Calculation methods of rotational inertia of chimney around blasting cut diameter[J].Blasting,2010,27(4):81-84.(in Chinese)

[4]马红卫,郑健礼,刘鹏虎.125 m高钢筋砼排气塔定向爆破拆除[J].爆破,2010,27(4):85-87.

[4]MA Hong-wei,ZHENG Jian-li,LIU Peng-hu.Directional explosive demolition of 125 m reinforced concrete exhaust tower[J].Blasting,2010,27(4):85-87.(in Chinese)

[5]王斌,梁开水,张建华.高耸建筑物定向爆破中切口长度安全范围的研究[J].中国安全科学学报,2004(5):14-20.

[5]WANG Bin,LIANG Kai-shui,ZHANG Jian-hua.Study on the safe range of blasting cut length in directionally blasting the towery building[J].China Safety Science Journal,2004(5):14-20.(in Chinese)

[6]夏军,周明安,丁育青.烟囱爆破切口角度高度数值模拟研究[J].爆破,2009,26(4) :70-73.

[6]XIA Jun,ZHOU Ming-an,DING Yu-qing.Numerical simulation of precutting's angle and height of chimney blasting[J].Blasting,2009,26(4):70-73.(in Chinese)

[7]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京:冶金工业出版社,2004.

[7]YU Ya-lun.Engineering blasting theory and technology[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,2004.(in Chinese)

[8]王玉杰.爆破工程[M].武汉:武汉理工大学出版社,2007.

[9]中华人民共和国标准.GB6722—2003爆破安全规程[S].北京:中国标准出版社,2004.

[9]The Standard of the People′s Republic of China.GB6722—2003 Safety specifications of blasting operation[S].Beijing:Standards Press of China,2004.(in Chinese)

[10]潘涛，陶铁军，赵明生，等.未确知测度理论在爆破飞石安全评价中的应用[J].爆破,2014,31(3):145-25.

[10]PAN Tao,TAO Tie-jun,ZHAO Ming-sheng,et al.Application of unascertained measurement method in safety evaluation of blasting fly-rock[J].Blasting,2014,31(3):145-25.(in Chinese)

[11]周勇，程浩伦，夏森林，等.V 型钢筋混凝土结构拱桥的控制爆破拆除[J].爆破,2013,30(2):146-149.

[11]ZHOU Yong，CHNG Hao-lun，XIA Sen-lin，et al.Controlled explosive demolition of V rigid arch reinforced concrete bridge[J].Blasting ,2013,30(2):146-149.(in Chinese)

[12]谭雪刚，贺五一，杨智旭，等.大直径浅孔爆破技术在高架桥拆除中的应用[J].爆破,2014,31(1):96-99.

[12]TAN Xue-gang，HE Wu-yi，YANG Zhi-xu,et al.Application of explosive demolition with large diameter shallow hole in viaduct[J].Blasting ,2014,31(1):96-99.(in Chinese)

[13]高黎，张英才，袁绍国.连霍高速天桥爆破拆除技术[J].爆破,2014,31(3):111-113.

[13]GAO Li，ZHANG Ying-cai，YUAN Shao-guo.Explosive demolition of Lian-huo highway overpass bridge[J].Blasting ,2014,31(3):111-113.(in Chinese)

[14]魏忠义，邵鹏.沛城东风桥爆破拆除[J].爆破,2014,31(2):115-118.

[14]WEI Zhong-yi，SHAO Peng.Explosive demolition of Peicheng Dongfeng Bridge[J].Blasting,2014,31(2):115-118.(in Chinese)

[15]赵飞，赵明生，池恩安，等.石拱桥的爆破拆除实践[J].爆破,2014,31(1):115-118.

[15]ZHAO Fei，ZHAO Ming-sheng，CHI En-an，et al.Demolition of stone arch bridge by basting in complex surroundings[J].Blasting,2014,31(1):100-102.(in Chinese)

[16]李科斌，谢兴华，邱明灿，等.事故树法在高耸构筑物爆破事故预防中的应用[J].爆破,2013,30(3):150-151.

[16]LI Ke-bin，XIE Xin-hua，QIU Ming-can,et al.Application of FTA in accident prevention of explosive demolitionof towering building[J].Blasting,2013,30(3):150-151.(in Chinese)

[17]李本伟，陈德志，张萍，等.180 m高烟囱爆破拆除减震措施分析[J].爆破,2011,26(4):41-45.

[17]LI Ben-wei,CHEN De-zhi,ZHANG Ping,et al.Demolition of a 180-meter-superheight reinforced concrete chimney by directional blasting[J].Blasting,2011,26(4):41-45.(in Chinese )

Explosive Demolition of 210 m High Reinforced Concrete Chimney with Blast Cut at 40 m Height in Taizhou Power Plant

WANGQi,LIBen-wei,CHENDe-zhi,ZHOUYing-jun,LIKe-fei,HEGuo-min

(SINOSTEEL Wuhan Safety & Environmental Protect Research Institute Co Ltd，Wuhan 430081，China)

Abstract:A 210 m reinforced concrete chimney in Taizhou Power Plant was demolished successfully with blast cut at 40m height in limited collapse distance.The collapse direction,blasting cut,blasting parameters,network parameters and security measures are introduced in detail.Through monitoring the blasting vibration,no damage was made to destroy the surrounding buildings.The blasting result shows that high blasting cut could reduce height and the length of the rock piles.Meanwhile,the weakness of the varied structures and the uneven strength of the bottom were avoided.The pretreatment by using coring machine kept the accuracy of collapse direction and the reinforcement measures of scaffolding ensured the operation safety effectively.

Key words:reinforced concrete chimney; controlled blasting; high blasting cut; touchdown vibration; safety measures

doi:10.3963/j.issn.1001-487X.2016.02.018

收稿日期:2016-04-16

作者简介:王琪(1989-)，男，湖北荆门人，工程师，主要从事爆破工程及研究工作，(E-mail)578333824@qq.com。

中图分类号:TU746.5

文献标识码:A

文章编号:1001-487X(2016)02-0092-05