镇海电厂150m高烟囱双向折叠爆破拆除工程

完成时间：2003年12月

工程地点：浙江省宁波市镇海电厂

完成单位：广东宏大­球探篮球比分_球探体育app下载-直播|官网有限公司

项目主持人及参加人员：郑炳旭、王永庆、傅建秋、魏晓林、钟伟平、唐涛、林再坚、

                      肖文雄、李萍丰、吴平

撰稿人：郑炳旭、傅建秋、魏晓林

1  工程概况

    150m高烟囱为整体现浇钢筋混凝土筒体结构，底部外径11．66m，壁厚400mm；顶部外径6．54m，壁厚150mm，混凝土标号300号，混凝土体积1053．47m³，粒状炉渣隔热层112m³，红砖内衬454．4m³，整体重量3400t。

    烟囱底部正北方向有一个宽×高=1．8m×2．5m的出灰口，正东和正西+5．Om～+12．5m各有一个宽×高=3．42m×7．5m的烟道口。

烟囱四周环境是：北离1号、2号机主厂房9．2m，东离振电路120m，离变压器130m，南离金海路68m，西离中电路60m。周围环境如图1所示。安镇路上位于振电路东侧电缆沟处于运行状态，金海路上的电缆沟全部处于运行状态。

本工程的特点：其一，该烟囱是迄今为止亚洲地区爆破拆除的最高烟囱；其二，环境复杂，四周均为生产厂房及电厂电缆沟，倒塌范围狭小，仅限于东偏南18。范围内倒塌；其三，烟囱壁薄，根部壁厚仅40cm。

2   方案选择

2．1  150m烟囱爆破拆除

  有以下两种拆除方案

  (1)150m高一次爆倒方案，从烟囱根部开缺口，一次爆倒150m高烟囱，倒塌方向是安镇路和金海路之间一条狭长地带，倒塌范围仅18⁰。

(2)双向折叠爆破方案：利用+30．Om的工作平台，在+30．Om处开设一个缺口：在地面开设一个缺口，实现双向折叠倒塌。+30．Om以上的烟囱向东倒塌，+30．Om以下烟囱向西倒塌，倒塌在变压器以西金海路以北的范围内，倒塌范围增大到29⁰。

2．2  方案比较

    2．2．1方案一的优缺点

    (1)优点：从烟囱底部开缺口，施工简单，造价低。

    (2)缺点：

    1)需要拆除排涝泵房；

    2)倒塌范围小，由于受安镇路和金海路上两条正在运行的电缆沟的限制，烟囱只能向东南方向、金海路和安镇路之间的一条狭长地带倒塌，拆除排涝泵房以后，倒塌范围只有18⁰；

    3)从理论上分析，可以实现150m全高一次性定向倒塌，但是由于筒身导致的不确定因素太多，因而倒向容易发生偏转，定向不准确，风险大；

4)对变压器及安镇路、金海路上的电缆沟均构成严重威胁。

    2．2．2方案二的优缺点

    (1)优点：

    1)倒塌范围大；

    2)不需拆除排涝泵房；

    3)可以在电厂运行状态下实施爆破；

    4)不波及到电缆沟、变压器的安全，风险小，安全性高；

    5)缺口位置离烟道口的高度为17．5m，排除了烟囱底部烟囱口、出灰口、缺口区结构不对称这些不利因素的影响，定向准确；

  6)工程造价适中。

  (2)缺点：

  1)需要搭设30m高的工作平台；

  2)30m高爆破缺口处，要对爆破飞石进行加强防护。

  从以上分析比较可以看出，方案二为最优方案，最终选择方案二，即在+30．0m和+0．6m处各开一个爆破缺口的双向折叠爆破方案。上下缺口倒塌方向中心线在一条直线上。

3  双向折叠爆破方案

3．1上缺口爆破设计

3．1．1  倒塌方向   

上部120m高烟囱倾倒方向为东偏南12。(东西烟道轴线为正东、正西方向)。

    3．1．2缺口位置

    缺口位于+30．Om处。

    3．1．3爆破缺口数据

    (1)缺口区结构尺寸：+30．Om处，壁厚30cm，外半径508cm，内半径478cm；外周长3190em，单层钢筋网布置在简体外侧，竖筋f20@165，环筋f18@200；耐火砖内衬厚12cm，与筒内壁混凝土间隙5cm。

    (2)缺口区以下重量：缺口区以上烟囱钢筋混凝土体积597．36m³，耐火砖体积320．6m³，总重量1978．7t。

    (3)缺口形状：正梯形，梯形底角30⁰。

    (4)缺口高度：2．Om。

    (5)尺寸：缺口对应圆心角a=210⁰，梯形下底长L=18．6m，上底长s=10．Om。

    3．1．4预处理及定向窗的开设

分别在缺口左右两侧各开一个定向窗，在缺口中央开设一个中间窗。定向窗为直角三角形，宽2．5m，高1．5m，中间窗宽3．Om，高2．5m。缺口尺寸、形状及定向窗、中间窗如图2所示。

    3．1．5爆破参数

    孔距a=25cm，排距b=25cm，孔深L=1．5cm，炸药单耗K=3600g／m³，单孔药量g=67g，炮孔共352个，炸药23．6kg。

3．2下缺口爆破设计

    3．2．1  倒塌方向

    下部30m高烟囱倾倒方向为西偏北12⁰。

    3．2．2缺口位置

    缺口位于+0．6m处。

    3．2．3爆破缺口数据

    (1)缺口区尺寸：+0．6m处：壁厚40cm，外半径576cm，内半径536cm；外周长1808cm。

    (2)布筋情况：双层钢筋网。外层钢筋网：竖筋f25@180，环筋f2O@200。内层钢筋网：竖筋f25@180，环筋f20@200。

(3)缺口形状：正梯形，梯形底角45⁰。

(4)缺口高度：4．8m。

(5)尺寸：缺口对应圆心角a=240⁰，梯形下底长L=24m，上底长S=14．4m。

3．2．4预处理及定向窗的开设

    分别在缺口左右两侧各开一个定向窗，在缺口中央开设一个中间窗。定向窗为直角三角

形，宽2m、高2m；中间窗宽3．44m，高4．4m，加上烟道口高7．5m，中间窗高达11．9m。

  3．2．5爆破参数

  孔距a=30cm，排距b=30cm，孔深L=25cm，炸药单耗K=2700g／m³，单孔药量q=100g，共布置18排炮孔：炮孔共738个，药量73．8kg。

3．3上下缺口之间时间差的选择

    3．3．1烟囱倒塌过程数值模拟计算结果

    假设地面不开缺口，+30．Om以上120m高烟囱倒塌过程数值模拟计算得出不同时刻烟囱倾倒角度见表l。

表l数值模拟不同时刻倾倒角度

3．3．2  以往120m高烟囱爆破倾倒过程实测结果

根据本公司以前对两座120m烟囱爆破摄像观测结果，倾倒过程主要分为以下三个阶段：

 (1)断裂微倾阶段。从缺口形成到预留支撑部位开始贯通，此阶段无肉眼可见倾倒，此阶段自起爆算起历时2080ms(三、四部炉)和4200ms(沸腾炉)。

(2)初始倾倒阶段。从预留支撑部位开始贯通到缺口闭合，此阶段筒体可见倾倒，速度由小到大，此阶段历时2170ms(三、四部炉)和2lOOms(沸腾炉)。

(3)加速倾倒阶段。从缺口闭合到筒体触地，此阶段历时6630ms(三、四部炉)和6600ms(沸腾炉)。    因此，这两条烟囱倾倒的前两个阶段，即断裂微倾阶段和初始阶段，共历时5250ms(三、四部炉)和6300ms(沸腾炉)。

3．3．3本次150m烟囱折叠爆破上下缺口时差选择

上下缺口时差的选择从两个方面考虑：一是上缺口支撑部位已断裂，二是上段烟囱已倾倒一定的角度，下缺口才能开始起爆。根据烟囱倾倒过程数值模拟计算结果及参照以往120m烟囱倾倒过程实测结果，选择上下缺口之间的时差为7．0s。

  当下缺口起爆时，上缺口以上120m烟囱已倾倒11．12⁰，烟囱顶部已平移23．1m。此时烟囱倒向大局已定，可完全保证上部120m烟囱的倒塌方向。

4  安全防护措施

4．1爆破缺口作业安全措施

自±0．OOm～+30．Om沿烟囱四周搭设脚手架，铺设+30．Om作业平台，平台宽度不小于3．Om，平台外侧设有2m高的护栏，护栏用安全防护网围住。

    人员通往+30．Om平台的上下采用旋转楼梯或“之”字形楼梯。

4．2烟囱爆破瞬间个别飞石防护的安全措施

    采用三层防护体：第一层为密竹排栅，第二层为双层竹笆，第三层为尼龙安全网。

4．3烟囱囱体着地倒塌时,防止泥土及碎块侧向飞溅的措施

烟囱囱体倾倒水平着地时，对地面的冲击作用很大，地面松软时，泥土易被抛出，且抛距较大，若不采取措施，烟囱上半部分着地时破碎较充分，烟囱囱体内的压缩空气可能将囱体混凝土碎块抛出。因此，本方案设计在烟囱的倒塌中心线方向左右9⁰范围内，从根部50m开始，每隔8～10m铺设一道用沙包、稻草垒成的缓冲带，并且在缓冲带两端设高4．6m高的排栅，这样可以使囱体塌落着地时不会直接与地面接触，而是经过了沙包缓冲带，可以大大减小泥土和碎块侧向飞溅距离。

4．4对电缆沟、变压器房、3号物资仓库、船队办公楼的防护措施

为了防止烟囱倒塌时飞溅的石块对设备设施的威胁，对变压器、3号物资仓库、船队办公楼均要进行遮挡，在上述设施外墙搭设密竹排栅，排栅上挂竹笆，对2条电缆沟的防护措施是：在电缆沟上盖2cm厚的钢板，再在钢板上叠4层砂包。

4．5防护飞溅物前冲的措施

    为了防止烟囱倒塌时砸到地面飞溅物往前冲，在烟囱倒塌方向烟囱顶部落点前方搭设一道密竹排栅，排栅长40m，高8m。

5 爆破网路设计

5．1起爆器材

    本工程考虑到杂电及射频电干扰因素，决定采用先进和安全性最优的塑料非电爆管起爆系统。

5．2起爆能及起爆方法

    (1)起爆能：电火花击发枪。

    (2)起爆方法：用发爆器引爆导爆管雷管®孔内延时非电雷管®炸药。

5．3起爆网路设计

    全部采用四通连接形式。

6  全警戒范围

爆破警戒范围以爆破振动，冲击波、飞石、噪声和粉尘对人体影响半径为界，将界内人员疏散到界外。本次爆破的爆破振动、冲击波、飞石及噪声比较容易得到有效控制。

  本次爆破警戒范围是：东350m，西、南、北各250m。

  起爆站位置位于烟囱北侧约350m处。

7  爆破效果

烟囱按设计方向倾倒，上段倾倒方向向北偏离1．5⁰，根部下坐向南外移8．5m，爆堆长一10m～+94．3m。可分为四段：

    (1)残留下段简体整体变形、破裂区，在一lOm～+5m范围；

    (2)上段筒体下坐破碎区，在+5m～+28．5m；

    (3)上段简体大块破坏区，在+28．5m～+88．5m，该段筒体压扁，横向破裂为4～5块，钢筋外露，大块砸入地下O．5m～1．3m；

    (4)简体顶部碎裂区，在+88．5m～+94．5m顶部碎裂成小块，内衬飞出。

飞石分两类：一类是囱壁压扁高压气体携带混凝土块和内衬砖，其抛角较小，约12⁰，用高4．6m的竹排栅已经防护，在未防护处，这类飞石沿地抛射约40～50m；另一类是烟囱触地飞溅物，其抛角较大，约40⁰～25⁰，但沙袋墙、稻草层和沙垫层缓冲了烟囱砸入地下的速度，降低了飞溅物的射速，在排栅内溅起泥土最高达9m，射程在20m内。因此，在排栅外没有飞石。   

8  结论

(1)1．50m高烟囱在倒塌场地狭窄，允许偏转限于18⁰以内，倒塌长度范围不足150m条件下，成功实施爆破拆除，烟囱安全落地，倒塌中心线与设计仅偏差1．5⁰。

(2)地震监测表明，距爆点80m的网控楼，质点峰值振速小于1．03cm／s，达到了确保电厂安全运行的目的。

(3)沙袋墙和稻草层缓冲安全措施，缓和烟囱倾倒触地的冲击，控制了飞石和飞溅，地震监测证明，削弱了触地振动。因此，它是高烟囱爆破拆除时有效的减振措施，可以在类似工程中推广。

(4)鉴于爆前对支撑部大偏心受压破坏机理认识不足，由于下缺口起爆延时过长，造成起爆后烟囱上段压塌下坐。摄像观测烟囱上段下坐在4．39s。