上海市高80m钢结构烟囱控制爆破施工方案
(工程兵工程学院南京工程爆破技术服务部)
1)工程概况
该拆除工程委托单位为上海绿地建设有限公司,施工地点位于宝山区长江西路735号,拆除对象为宝钢不锈钢公司1号烧结车间的钢结构烟囱该烟囱高8αm,其结构为外部三角形钢管塔架,中间为钢质圆形烟囱。外部塔架底部边长2m,主力钢管直径8m,壁厚20mm,烟囱底部直径5.2m,壁厚18mm,上部主体直径4m,壁厚16mm、l4mm、12mm。烟囱主材为Q235钢,总质量为450t,其中塔架240t,烟囱210t周边环境:东侧为拆除区;南侧为拆除区;西侧为2号中央变电站;北侧20m为须保护的地下电缆沟。爆破时重点保护对象为西侧的2号中央变电站及现场的电缆。地下(上)管线及危险品处理:管道、架空电缆线、设备等由指挥部委托相关单位拆除,危险品容器及场所已由厂方清理干净,并在施工前出具相关证明
2)施工方案总体设计
(1)爆破设计必须解决的几个问题
该烟囱的结构复杂决定了该烟囱不能像一般钢筋混凝土烟囱进行常规的爆破设计,必须予以特殊对待,爆破设计必须解决好以下几个问题
①圆形钢管的爆破切割问题;
②倒塌时,塔架与烟囱筒体的同步问题;
③双层烟囱筒壁的聚能切割问题;
④烟囱倒塌时振动对?号中央变电站影响冋题,如何保护2号中央变电站?
(2)倒塌方向确定
烟囱的三角形结构及周边环境条件,决定了此次爆破的烟囱倒塌方向必须垂直于烟囱西北侧边长,沿中心线方向向东南向定向倒塌。其倒塌范围为:两侧偏离约1°即两侧约5m以内,前方向约90m。如图12-24所示。
图12-24爆破倒塌方向图
(3)预处理
为确保烟囱倒塌可靠,必须对烟囱进行预处理。由于塔架与烟囱筒体在爆破后倒塌时,将围绕不同的支点转动,为防止塔架与烟囱简体在倒塌过程中的不同步,必须对塔架的检修平台进行预处理,将15m、30m、40m、50m及60m平台影响倒塌的部分预切除掉;对70m、75m平台进行加固,每层焊3处,每处焊接长度不小于300mm。由于烟囱壁为双层结构,一次聚能装药无法实现双层切割,采用人工法将烟囱壁预切出缺口,人工进入烟囱内将其内部隔热层预处理掉,对爆破部位只爆破外层钢壁。对塔架倒塌方向的角撑架,即前肢,保留主撑管,将两个斜撑管人工预切割处理。对于后肢的两个角撑,对主撑管切除1/3,形成倒塌转运铰。平行倒塌方向的斜撑管预处理下部,垂直倒塌方向的斜撑管不做处理。
(4)塔架爆破部位的设计与装药形式
为确保烟囱的定向倒塌,须在塔架及筒体上进行爆破切割。塔架的切割部位如图12-25所示。
①切割部位1、切割部位2的装药形式由于塔架的圆形钢管结构,聚能切割爆破后,切割位置不能移位,必须将筒形结构简化为板方便其爆破后位移,即在爆破前采用人工法沿轴线方向预切缝,经过强度校核,确保最大允许切缝长度为1.2m,切缝宽3cm。
图12-25塔架聚能切割部位
实爆试验发现,由于雷管起爆时间的离散性,相邻两个装药之间会相互干扰,即先爆装药影响后爆装药的切割效果,为确保其同步,两个装药之间用一条聚能切割装药进行连接。具体装药如图12-26所示。
②切割部位3的装药形式
由于部位3的斜拉杆没有预拆除,经安全校核,可以多切一些,缺口部位形式如图12-27所示。各装药之间采用导爆索进行连接,确保同时起爆。
图12-26第一、第二个缺口部位预处理及装药示意图(尺寸单位:m)
图12-27切割部位3的装药形式(尺寸单位:cm)
(5)烟囱筒体的缺口设计及装药形式
由于烟囱筒体自身成圆形,结构稳定且与塔架不连接,可将其视为高耸构筑物进行爆破方案设计。经强度校核及倒塌过程模拟,若只考虑烟囱筒体,则缺口圆心角应为288,保留部分圆心角为72°由于烟囱底部烟道管上沿高为4.82m,为避开烟道口及方便施工,选择缺口下底边高程为5.21若按钢筋混凝土烟囱及砖烟囱缺口高度计算公式进行计算,则爆破缺口宽度为4cm,为方便施工,确保烟囱倒塌,缺口宽度设计为1m。根据强度校核计算,对称保留3片宽度为3m的烟囱筒壁,可以保证烟囱预处理时的安全。烟囱筒体的爆破缺口部位如图12-28所示。
缺口部位技术参数如下。
①缺口部位加圆周长:15m
②缺口圆心角:288°。
③缺口周长:12m。
④保留部分圆心角:72°。
图12-28烟囱筒体的爆破缺口部位图(尺寸单位:m)
⑤保留部分周长:3m⑥缺口角:45°。
⑦预处理三处:2m×3。
⑧缺口下底高:5.4m
⑨缺口高:1.0m
(6)起爆网路
采用复式非电起爆网路。每个切割器装2发雷管,在连接起爆网路时,两个雷管分别连到两个网路上,用两套起爆器分别起爆每个网路,以确保整个系统的可靠准爆。起爆顺序:
①烟囱筒体:MS3。
②塔架前肢:MS5。
③塔架后肢:HS4
(7)减振措施
由于钢结构烟囱结构坚固,在其倒塌过程中,不易解体,倒塌振动较大,为保护2号中央变电站,必须采取减振措施。措施之一是开挖减振沟铺设缓冲垫层。如图12-29所示。
3)技术点评
(1)本次拆除爆破的主要对象是钢结构烟囱,结构特殊,必须运用聚能装药切割爆破技术进行施工,钢结构烟囱的拆除爆破在国内尚属首次应用。在设计和爆破实施过程中,应充分认识这类结构的特殊性,并采取有针对性的措施。
图12-29减振沟示意图
(2)爆破结果按预定方向倒塌,没有产生房屋的破坏和人员的伤亡,爆破是成功的。
3)该烟囱结构复杂,其外部为塔架结构,中间为圆筒状烟囱,塔架与烟囱相互脱离;烟囱内部为双层分离式隔热层,隔热层为喷射混凝土、钢丝网等。它的成功拆除为类似工程提供了有益的经验。
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