第29卷第2期 爆破 VoI.29 No.2 2012年6月 BLASTING Jun.2012 doi:10.3963/j.issn.1001—487X.2012.02.017 复杂环境下2座冷却塔控制爆破拆除 祁亚静 ,杨小林 褚怀保 ,张英才 (1.河南理工大学土木工程学院,焦作454003;2.洛阳理工学院土木工程系,洛阳471023) 摘要: 采用定向倾倒控制爆破技术成功地拆除了复杂环境下2座高度分别为75 m、底部直径为62.63 m 的冷却塔。针对冷却塔结构的特点,周围环境及安全要求,在冷却塔倾倒方向的正面塔体上开了9个减震窗 口,仅对冷却塔人字支柱进行爆破,实现冷却塔壁体轻着落,并采取了封闭式防护和开挖减振沟及铺设缓冲 垫层等安全防护措施。结合冷却塔爆破自身垮落原因,采取两冷却塔相向倒塌。此外,利用实测数据对触地 振动进行了分析,验证了控振措施减振效果明显,实测振速值小于理论计算振速。 关键词: 控制爆破; 冷却塔; 安全措施;振动测试 中图分类号:TU746.5 文献标识码:A 文章编号:1001—487X(2012)02—0063—04 Controlled Blasting Demolition of Two Cooling Towers under Complicated Environment QI ra-ji ̄g ,YANG Xiao.1in ,CHU Huai.bao ,ZHANG Ying.cai (1.School of Civil Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China; 2.Department of Civil Engineering,Luoyang Institute of Science and Technology, Luoyang 471023,China) Abstract:Two cooling towe ̄with 75 meters in hei ght and 62.84 meters in diameter in the c0mplicated cireum. stances were dem—olished by directional blasting.According to the structural features,the surrounding environment and safety requirements of the cooling tower,nine shock absorption windows were opened on the front tower in the dumped direction of cooling tower,only the pillar of the cooling tower was blasted SO that the wall of the cooling tower landing lightly,and the blasting take the Security measures such as duplex burst gap that pre-open a dormer and off- load tank.Combined with the collapsed reasons of bursting of the cooling tower,take the method of two cooling towers collapsed oppositely.In addition,the measured data are analyzed for the vibration,which verifies that the vibration damping effects are signiifcantly,the measured vibration value is less than the theoretical calculated value. Key words: controlled blasting;cooling towers;security measures;vibration test 1 工程概况 2500 m ,混凝土总量为2814.76 m ,总重量为 6755.42 t(含钢筋);冷却塔高度为75 m,下El半径 待爆破拆除的2座冷却塔位于宁夏大武口市某 为31.315 m,上口半径为17.86 m,中间最小半径为 电厂厂区内,2座冷却塔均为薄壁钢筋混凝土结构, 16.7 m;圈梁处壁厚为500 mm,上部最薄处为 结构形式及容量均相同,单塔技术参数如下:容量为 140 mm;底部有40对人字支柱,尺寸为450 mm× 450 mm的方柱;基础深一2.40 m,基础中心圆半径 为32.32 m。 收稿日期:2011一l1—22 作者简介:祁亚静(1987一),男,在读硕士研究生,从事爆破方面的 待爆破拆除的 冷却塔西32 ITI为正在使用的 研究,(E-mail)qiyajing507@163.COITI。 220 kV配电装置,需要保护;北侧32 m是需要保护 爆破 2012年6月 的加热站;东北15 m为新建蓄水池,100 m位置为 电厂家属楼;西南13 m为阀门井,阀门井以南为加 压管道,埋深约1.5 m,需要重点保护。#4冷却塔北 15 m为正在使用的水泵房,水泵房外有1个管道 沟,沟内有2条输水管道,埋深约1 m;东15 m为机 力塔及水泵房;南最近2 m处有一电缆沟,南60 m 为新建300 MW机组主厂房,均需要重点保护;东南 13.5 m为阀门井,阀门井以外为加压管道,埋深约 施多,保护级别各不相同,有的要求特殊的保护措 施,而且爆破拆除过程中要保证周边设备和设施正 常运行。 (2)对高大钢筋混凝土冷却塔倒塌原理认识不 够深入,爆破参数优化设计难度大。 (3)对高大钢筋混凝土冷却塔爆破拆除安全防 护措施有待进一步深入研究。 2.2冷却塔爆破方案的确定 1.5 m,需要重点保护。两冷却塔中心相距 96.54 m。见图1。 在确保周边建构物及设施安全使用和运行的前 提下,根据控制爆破原理,冷却塔的结构特点及其周 边环境情况,采用定向倾倒控制爆破拆除方案。根 物 据现场实际情况,并结合冷却塔爆破自身跨落原因, 考虑周围建(构)筑物,确定#3冷却塔倒向为东偏南 编号 32。,槲冷却塔倒向为北偏西48。,即两冷却塔相向 倒塌。 2.3冷却塔爆破缺口设计 根据冷却塔的结构,切口下沿距地面的高度取 人字支柱高度5.0 m。并在塔体倾倒正面塔身上增 设减震窗口,其作用是实现塔体连续倒塌和减小塔 图1爆区周围环境与测点布置示意图(单位:m) Fig.1 Sketch of measuring points and 体倒地震动,为确保倾倒方向准确无误,预开2个三 角形的定向窗口 ,2 J。圈梁部分每间隔一跨机械破 ambience of chimney(unit:m) 碎,与预处理减荷槽相联通;减震窗口开设在倾倒中 心线中间向两侧对称,减荷槽共有9个,开挖尺寸为 2爆破拆除设计方案 2.1冷却塔爆破难点 上宽0.8 m,下宽1.5 m,高度从中间一个高18 m, 两侧高度分别为14 m、10 m、8 m、6 m。减荷槽预处 理时隔一跨处理一跨。缺口示意图见图2。 (1)周边环境复杂,需要保护的建构筑物和设 厂 ]3\ 厂\ 。 18 5 O 善lo i= 5 ,= 0 ■: 图2爆破缺口示意图(单位:m) Fig.2 Decorate blasting gap diagram(unit:m) 2.4冷却塔爆破缺口孔网参数设计 冷却塔为薄壁钢筋混凝土结构,含筋量高(双 层钢筋),长细比小,重心低,外观为双曲线形。本 方案采用高卸荷槽爆破缺口,仅对冷却塔人字支柱 第29卷第2期 祁亚静,杨小林,褚怀保,等复杂环境下2座冷却塔控制爆破拆除 进行爆破,实现冷却塔壁体轻着落。冷却塔爆破参 数如表1所示。 表1冷却塔爆破拆除爆破参数表 Table 1 Parameter table for cooling tower blasting demolition 3减少触地冲击振动的技术措施 向铺设2道5.0 m厚的黄土减震墙,以起缓冲作用。 采用分区分段起爆,各分区之间毫秒间隔起爆,每个 预先开出减震窗以改变塔体倾倒的着地状态, 区又分段装药,这样使同时爆炸的各段药量相对分 延长触地时间,使能量转换向有利于减小因爆破而 散,起到了减震的作用。在冷却塔触地范围四周开 产生振动的方向发展 。在冷却塔倾倒方向的正 挖减振沟,阻断触地振动的传播,重点防护建筑物和 面塔体上缺口基础上增开了9个减震窗口(在倾倒 机器设备周围可增加减振沟,见图3。 中心线的两侧)。铺设缓冲垫层,沿着塔体倾倒方 (a)爆破前 (b)爆破中 (C)爆破后 图3冷却塔爆破全过程 Fig.3 The whole process of cooling towers blasting 4爆破效果 表2部分振动监测值与理论计算值 Table 2 Vibration and regressive value 起爆后,冷却塔按照设计方向倾倒,倒向准确、 爆堆低、解体充分,周围建筑物安然无恙,附近民房 溅测点 。 烹 未受到影响,达到了安全、快速、经济爆破拆除高耸 建筑物的目的。 5爆破振动监测结果分析 本次爆破振动监测,选用IDTS--3850型爆破振 动记录仪。布置12个测点,东侧围墙、北侧围墙、电 厂主厂房各布置4个测点,观测冷却塔倒塌触地所 产生的振动,测点布置见图1。 5.1触地振动监测数据 振动速度的理论计算值 和实测值 如表2。 5.2触地振动理论计算 由于冷却塔薄壁结构特点,其倒塌过程不像烟 按照周家汉教授总结的塌落振动速度 计算 囱和水塔等高耸建(构)筑物那样整体落地,而是在 公式 。 。 倒塌过程中发生扭曲变形后逐段落地,其落地冲击 振动比同等质量的烟囱水塔等建(构)筑物小 引。 _Kl ) 】卢 爆破 13(3):50-52. 2012年6月 HUANG Xiao—guang,CHU Huai—bao,GAI Si-hal,et a1. 1 ̄emolition of an 85 m high reinforced concrete cooling tower by controlled blasting[J].Engineeirng Blasting, 2007,13(3):50—52.(in Chinese) 瞿家林,谢兴博,王希之,等.90 m高冷却塔爆破拆除 安全防护设计[J].爆破,2011,28(2):72-75. Qu Jia-lin,XIE Xing—bo,WANG Xi—zhi,et a1.Security protection design of explosion demolition of 90 m cooling tower[J].Blasting,2011,28(2):72-75.(in Chinese) 褚怀保,余永强,杨小林,等.钢筋混凝土冷却塔爆破 拆除控振措施研究[J].河南理工大学学报,2010, 29(1):85・87. CHU Huai—bao,YU Yong-qiang,YANG Xiao-1in,et a1. Study on control measures of reinforced concrete cooling tower blasting vibration[J].Journal of Henan Polytechnic University,2010,29(1):85—87.(in Chinese) ]… ] ] ] ] ] 王]铁,刘立雷.冷却塔定向爆破拆除及爆破效果有 ] ] ] ] 限元数值模拟[J].爆破,2011,28(1):67-70. WANG Tie,LIU Li—lei.Directional explosive demolition of ] cooling tower and its numeircal simulation process[J]. Blstaing,2011,28(1):67-70.(in Chinese) 图4冷却塔塌落振速测量值和理论值 Fig.4 The measuring and the theoirzed of het collapse vibration velocities for Cooling Tower 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. XIA Wei—gno,WU Shuang—zhang,TANG Yong.Explosive 5.3爆破振动监测分析 demolition of two 1 10 m hyperbolic cooling towers[J]. Blasting,2011,28(2):68-71.(in Chinese) (1)实测的爆破振动速度均小于爆破安全规程 规定的允许震速值(2.3~2.8 cm/s),制定的爆破方 案和爆破参数科学正确; 沈立晋,汪旭光,于亚伦,等.100 m高烟囱拆除爆破冲 击振动测试与分析[J].工程爆破,2002,8(4):16—19. SHEN Li-jin,WANG Xu—nagng,YU Ya—lun,et 1.Moniato- ring and analysis of impact vibration caused by tippling of (2)实测的爆破振动速度比理论计算值减小了 84%一33%不等,减振效果明显,说明爆破减震措施 合理有效,起到了良好的减震效果。 a chimney with height of 100 meters[J].Engineering Blasting,2002,8(4):16-19.(in Chinese) 6 结语 (1)对钢筋混凝土冷却塔爆破拆除原理进行了 分析研究,制定了合理的爆破参数;对钢筋混凝土冷 却塔控制爆破拆除振动危害进行了深入研究,并制 定了有效的减振措施,取得了良好的爆破效果。 吕淑然,杨军,刘国振.高大建筑物定向爆破地震振 动效应监测与控制研究[J].爆破,2003,20(3):71-74. LU Shu—ran,YANG Jun,LIU Guo-zhen.Measurement and control of the seism vibration effect of the ediifce direc.. tional demolition[J].Blstaing,2003,20(3):7l-74.(in Chinese) (2)对钢筋混凝土冷却塔爆破缺口进行了优化 设计,在冷却塔的拆除爆破中,预开高卸荷槽(减荷 槽),只进行支柱爆破 简化爆破工艺,提高施工效 率,降低爆破成本,实现了安全与快速施工。 参考文献(References) [1]黄小广,褚怀保,盖四海,等.复杂条件下85 m高钢筋 混凝土冷却塔控制爆破拆除[J].工程爆破,2007, 周家汉.爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[J]. 工程爆破,2009,15(1):1-4,40. 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