| 阜新發電廠冷卻塔爆碳拆除工程 |
完成時間：1994年4月 工程地點：遼寧阜新發電廠 完成單位：大連理工大學、遼寧工程技術大學 項目主持人及參加人員：崔玉璞、何慶志、李守巨、劉杰英、張立國、魏宏軒、潘天林、費鴻祿 撰稿人：李守巨 1 工程概況 阜新發電廠需拆除的1～4號冷卻塔，塔高54m，底部最大直徑46m，塔壁呈雙曲面形，頂部直徑26．5m，最大壁厚300mm，最小壁厚200mm； (見圖1)結構長徑比小，重心低，含筋率為0．5％，屬于鋼筋混凝土薄殼結構。冷卻塔北毗鄰主發電車間，距離母線橋22m，距熱水循環管路5m；西側距離主變電所25m，距消防泵房7m；東側距離運行使用中的冷卻塔19m，距供熱管路8m；南側距離保溫材料廠11m。發電廠對爆破提出以下要求： (1)周圍廠房和設備的爆破振動速度小于1.2cm／s； (2)爆炸沖擊波不能損壞周圍建筑物； (3)爆破飛石控制在10m范圍內； (4)爆破拆除工程不能影響發電廠正常發電和供電。
2 爆破方案和爆破缺口范圍的確定 根據冷卻塔的結構特點和爆破周圍環境，可供選擇的爆破方案為原地坍塌和定向倒塌。由于冷卻塔已使用60余年，經過多次修復，四周風化程度、柱子的堅固程度很不對稱，如果采用原地坍塌爆破，在坍落過程中四周破壞不均勻，將會出現任意方向的倒塌，這將會釀成爆破事故，造成重大的經濟損失和不良的社會影響，因此決定采用定向倒塌爆破方案。爆破順序及方向為：2號塔對著3號塔傾倒；4號塔對著1號塔傾倒；1號塔對著4號塔傾倒；3號塔對著2號塔傾倒。采用定向倒塌爆破時，缺口大小是冷卻塔能否按設計方向倒塔的關鍵。若爆破缺口過小，傾倒力矩將小于結構的極限彎矩，會出現爆而不倒的現象。經過多次計算和論證，取爆破缺口圓角為0．626×2π，保留部分圓心角為O．374×2π，冷卻塔爆破缺口處的周長115m，取爆破缺口長72m，保留部分長43m。 為了保證定向傾倒的準確性，在爆破缺口兩端預先用爆破與乙炔切割相結合的方法，各開了兩個7m長的定向缺口，同時為了減少最后一次爆破的炮孔數，另開了5個預先缺口；除此之外，為了確保冷卻塔壁觸地后徹底解體，預先缺口中的兩個缺口高度增加6．6m。由設計資料和試爆結果得知，鋼筋搭接處正處于爆破缺口高度范圍內，并且鋼筋 與鉛垂線成30°角布置，因此選擇爆破缺口高度時，主要考慮觸地解體問題，實際選取缺口高度為2．1m(見圖2)。
3 鋼筋混凝土薄壁結構爆破參數的確定 冷卻塔爆破部位大部分壁厚為250mm，只有最下面兩排壁厚300～350mm，傾倒爆破前進行了局部試爆。 在總結分析試爆結果的基礎上，最后確定爆破參數如下： (1)塔壁。上部6排孔距0．3m、排距0．3m、上部孔深0．15m、下部孔深0．18m、上 部藥量30g、下部兩排藥量60g； (2)圈梁�？拙�0. 3m、孔深0. 2、藥量60g； (3)支撐腿�？咨�0．22m、孔距0．3m、每孔藥量50g。 4 起爆網路設計 發電廠廠區內雜散電流較大，輻射電源較多，為了確保安全和提高準爆率，決定采用導爆索一導爆管雷管起爆系統。根據定向倒塌方向要求，起爆點選在爆破缺口中心，導爆索由中心向兩側方向傳爆，由左右兩根導爆索各引爆500發導爆管雷管，導爆管每簇8根，共125簇左右。采用毫秒導爆管雷管，共分五段，即1、3、5、7、9段，每段之間起爆間隔時間50ms。使用13g／m的普通工業導爆索和2號銨梯巖石炸藥。 5 減少爆破振動與觸地振動的措施 爆破拆除時引起周圍建筑物振動的原因是： (1)炸藥爆炸時引起的爆破振動； (2)建筑物在傾倒觸地時引起的沖擊振動波。 炸藥爆炸引起的振動可按下式計算：
式中，vb為質點振動速度，cm／s；Q為最大一段藥量，Q=10kg；尺為至藥包幾何中心的距離，m。 由表1可以看出，爆區周圍建筑物和關鍵機器設備的振動速度遠小于發電廠所給定的臨界振動速度，所以認為是安全的。為了降低落地振動，在觸地部位鋪設剛度小的緩沖材料，可以減少觸地振動；除此之外，為了降低冷卻塔塔壁本身的剛度，破壞其整體完整性，在中間部位開了三條高6．6m的缺口(見圖2)。實踐證明，這些技術措施取得了良好的減振效果。而實際上，待爆破的l～4號冷卻塔與主發電車間之間有一條深2m、寬1．5m、長200m的電纜溝，它能夠大大降低爆破地震波和觸地振動波的強度，起到屏障作用。
6 爆破飛石的安全防護問題 由于冷卻塔壁較薄，配筋率較高，并且要求爆破后混凝土飛離鋼筋網，因此炸藥單耗大(g=1333g／m3)，則不可避免會產生爆破飛石，爆破飛石距離(L)與單耗(q)的關系為 L=71q0.58 為了更有效地防護和控制飛石產生的危害，采用防護排架掛金屬網，且金屬網上掛濕草袋子的1個防護排架，每一個防護排架有3層橫桿、4～5根立柱，橫桿與立柱之間用鐵絲固定，每根立桿與塔壁之間用8號鐵絲固定，塔壁上預先留有鉆孔。 7 冷卻塔傾倒過程中的下坐問題 冷卻塔傾倒過程中下坐的原因有以下兩個方面： (1)下部3．5m高的柱子強度不夠，在偏心力矩作用下，柱子與環形基礎或者與冷卻塔圈梁連接處被破壞，變成可以轉動的鉸鏈，如3號和4號冷卻塔(底部72根人字柱)； (2)在爆破缺口水平處，在偏心力矩作用下，未爆破部分即保留部分的受拉和受壓區相當一部分混凝土被破碎，同時冷卻塔壁具有一定坡度，使得支撐部分的強度承擔不了垂直方向的載荷被剪切破壞，導致冷卻塔下坐，如l號和2號塔(底部108根柱子)。3號冷卻塔傾倒過程見圖3。 8 爆破效果 從1993年2月12日2號冷卻塔試爆到3月30日第四個冷卻塔爆破解體(地面以上部分)，歷時48天，共解體鋼筋混凝土約3800m3，消耗炸藥312kg、雷管8640發、導爆索400m，爆破飛石、爆破振動和空氣沖擊波的控制范圍均在合同要求的范圍之內，爆破時發電車間正常發電，主控制室正常供電，爆破4座冷卻塔沒有對發電廠的正常運行產生影響。爆破效果見表2。
摘自《中國典型爆破工程與技術》 |
