复杂环境下连体筒仓的控制拆除爆破.pdf

工程爆破 E N G I N E E R I N GB L A S T I N G 2 0 2 3年8月第2 9卷第4期h t t p:/g c b p.c b p t.c n k i.n e tA u g u s t 2 0 2 3|E n g i n e e r i n gB l a s t i n g|V o l.2 9,N o.4文章编号:1 0 0 6-7 0 5 1(2 0 2 3)0 4-0 1 0 1-0 6收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 3作者简介:罗 伟(1 9 8 2-),男,硕士,高级工程师,从事民用爆破技术与安全方面的研究。E-m a i l:2 1 7 5 8 7 8 8q q.c o m复杂环境下连体筒仓的控制拆除爆破罗 伟1,2,王明明3,路元军3,杨洪新3,李健康2,储云峰4(1.深圳市地健工程爆破有限公司,广东 深圳5 1 8 0 4 0;2.深圳市工程爆破协会,广东 深圳5 1 8 0 4 0;3.深圳市城投爆破工程有限公司,广东 深圳5 1 8 0 4 0;4.重庆市公安局两江新区分局 重庆4 0 0 0 2 0)摘 要:为了实现大型连体筒仓的定向拆除爆破,根据筒仓结构特点及周边环境情况,对筒仓顶部输煤栈桥和筒仓内部结构及切口范围进行了预拆除,在切口范围内的圈梁上部开凿了竖向切缝,并设计了合理的爆破切口范围和参数,采取了有效的安全防护措施。爆破效果表明,筒仓倒塌方向精准,爆破飞石和振动未对周边保护物造成破坏,确保了爆破期间电厂机组的正常运行发电,达到了预期效果,可为类似工程提供参考。关键词:复杂环境;连体筒仓;竖向切缝;控制爆破;安全防护中图分类号:T D 2 3 5 文献标志码:A d o i:1 0.1 9 9 3 1/j.E B.2 0 2 2 0 3 3 7C o n t r o l l e db l a s t i n gd e m o l i t i o no f j o i n t s i l o s i nc o m p l e xe n v i r o n m e n tL U O W e i1,2,WA N GM i n g-m i n g3,L UY u a n-j u n3,Y A N GH o n g-x i n3,L I J i a n-k a n g4,C H UY u n-f e n g4(1.S h e n z h e nD i j i a nE n g i n e e r i n gB l a s t i n gC o.,L t d.,S h e n z h e n5 1 8 0 4 0,G u a n g d o n g,C h i n a;2.S h e n z h e nS o c i e t yo fE n-g i n e e r i n gB l a s t i n g,S h e n z h e n5 1 8 0 4 0,G u a n g d o n g,C h i n a;3.S h e n z h e nC h e n g t o uB l a s t i n gE n g i n e e r i n g C o.,L t d.,S h e n z h e n5 1 8 0 4 0,G u a n g d o n g,C h i n a;4.L i a n g j i a n g N e w A r e a o fB r a n c ho fC h o n g q i n g P u b l i c S e c u r i t y B u r e a u,C h o n g q i n g4 0 0 0 2 0,C h i n a)A b s t r a c t:I no r d e r t or e a l i z et h ed i r e c t i o n a lb l a s t i n gd e m o l i t i o no f t h e l a r g ed i a m e t e r j o i n ts i l o s,a c c o r d i n gt ot h es t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i c so f t h es i l o sa n dt h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t,t h ec o a lh a n d l i n gt r e s t l ea tt h et o po ft h es i l o s,t h ei n t e r n a ls t r u c t u r ea n dt h ec u t r a n g eo f t h es i l o sw e r ep r e d e m o l i s h e d,t h ev e r t i c a l s l i t sw e r ec u to nt h eu p p e rp a r to f t h er i n gb e a mw i t h i nt h ec u tr a n g e,t h er e a s o n a b l eb l a s t i n gc u tr a n g ea n dp a r a m e t e r s w e r ed e s i g n e d,a n de f f e c t i v es a f e t yp r o t e c t i o nm e a s u r e sw e r e t a k e n.T h eb l a s t i n ge f f e c t s h o w s t h a t t h ec o l l a p s ed i r e c t i o no f t h es i l o sa r ea c c u r a t e,a n dt h eb l a s t i n gf l y i n gr o c k sa n dv i b r a t i o nd on o t d a m a g e t h e s u r r o u n d i n gp r o t e c t i v eo b j e c t s,w h i c he n s u r e s t h en o r m a l o p e r a t i o no f t h ep o w e rp l a n tu n i t sd u r i n gt h eb l a s t i n g,a n da c h i e v e s t h ee x p e c t e de f f e c t,w h i c hc a np r o v i d er e f e r e n c e f o r s i m i l a rp r o j e c t s.K e yw o r d s:c o m p l e xe n v i r o n m e n t;j o i n t s i l o s;v e r t i c a l s l i t s;c o n t r o l l e db l a s t i n g;s a f e t yp r o t e c t i o n 在“碳中和”“碳达峰”等国家战略行动路线图的指引下,深圳妈湾电力有限公司按照“等容量、减煤量、减排量”原则,在现有机组服役到期前,逐步将六台燃煤机组分期、分批替换为技术先进、高参数、大容量的清洁环保高效发电机组。深圳妈湾电力有限公司升级改造项目一期工程项目将在原址建设1台9 H级燃气机组和3台6 0 0MW级超临界二次再热燃煤机组。为了顺利实施此项目,决定对原有的储煤筒仓、#4输煤转运站、输煤栈桥、物资库、修配楼、商E n g i n e e r i n gB l a s t i n g工程爆破,2 0 2 3,2 9(4):1 0 1-1 0 6务楼等建筑物进行拆除,对其中的2个连体筒仓及转运站进行拆除爆破。1 项目概况1.1 连体筒仓结构2个连体筒仓(见图1)为圆筒形钢筋混凝土结构,直径2 2m,下部0.0 01 6.2 2m为出料漏斗范围,筒壁厚4 0c m,1 6.2 2 m以上部分壁厚3 0c m。筒仓顶部有盖板,顶板厚度1 2c m。高4 9m(主体结构4 4m、顶部钢结构厂房5m)。基础选用C 2 5级混凝土,筒壁自0.0 01 0.0 0m选用C 2 5混凝土,1 0.0 04 4.0 0m选用C 4 0级混凝土。下部漏斗部分结构有3.0m平台、5.4m平台及蘑菇体,选用C 2 5混凝土浇筑,钢筋选用、级钢筋。图1 连体筒仓F i g.1 J o i n t s i l o s1.2 周边环境连体筒仓沿厂区道路布置,从北向南依次为#2筒仓和#1筒仓。#1筒仓与#2筒仓间距2m,#1筒仓与#4转运站间距1 2m。连体筒仓东侧为待拆的厂房和电厂内部6k V的电缆沟,电缆沟宽度1.2m,深度1m,筒仓距离电缆沟6m;南侧紧邻待拆的#4转运站,距离危险品仓库5 7m;西侧距离保留厂房3 2m,距离地下#9输煤皮带廊道4m;西北侧距离生产车间2 5m;北侧距离厂房1 0 2m。周边环境及地下设施分别如图2和图3所示。图2 周边环境F i g.2 S u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t图3 地下设施F i g.3 U n d e r g r o u n df a c i l i t i e s1.3 工程难点连体筒仓具有直径大、高度高、高宽比小及内部结构复杂等特点,爆破施工存在以下难点:1)#7输煤栈桥和筒仓内部结构预拆除工作难度大。连体筒仓上部有#7输煤栈桥,一端与#4转运站连接,另一端与#1筒仓连接,重约2 6.3t,加混凝土重量约7 0t,最高点4 7m,最低点4 5.6m。连体筒仓内部还存在大型漏斗,与圈梁组成多连体结构,圈梁位于1 2.8 5 1 6.2 2m,厚约0.8 2.0m。2)爆破施工期间不能影响周边电厂电力设施的正常运转。连体筒仓周边地下分布很多电厂电力设施,须采用控制爆破技术,严格控制爆破飞石、振动等有害效应,确保地下相距4m的#9输煤皮带廊道、相距6m的6k V电缆沟及地表相距2 5m的生产车间等电力设施的正常运转。201工程爆破 E NG I N E E R I NGB L A S T I N G 第2 9卷h t t p:/g c b p.c b p t.c n k i.n e tA u g u s t 2 0 2 3|E n g i n e e r i n gB l a s t i n g|V o l.2 9,N o.42 方案设计2.1 倒塌方向根据连体筒仓高度、结构、周边环境等特点,选取机械拆除物资楼、商务楼及物资铁棚仓库后的东北侧空地 为 倒 塌 场 地,倒 塌 方 向 为 北 偏 东7 0。空地长8 0m,筒仓高度4 9m,符合倒塌范围要求。2.2 预处理1)采用8 0 0t汽车吊对连体筒仓相连的#7输煤栈桥进行了吊装预拆除;采用长臂炮机对内部3.0m平台、5.4m平台及漏斗蘑菇体进行了预拆除。筒仓内部结构预拆除如图4所示。图4 内部结构预拆除F i g.4 P r e l i m i n a r yd e m o l i t i o no f i n t e r n a l s t r u c t u r e2)采用绳锯和长臂炮机对筒壁切口(含圈梁)部分进行了预拆除,并开凿2个长3.1m、高3.5m的三角形定向窗。采用绳锯在连体简仓顶部中间位置进行了切缝,并在简仓上部开凿了3道竖向切缝,切缝宽1 5c m,高3m,简壁切口部分预处理如图5所示。图5 爆破切口F i g.5 T h eb l a s t i n gc u t2.3 爆破切口设计要使建筑结构倒塌,至少应满足2个条件。即:结构的承重立柱偏心失稳和重心偏移而导致结构倾倒触地解体1。2.3.1 切口形状爆破切口形式一般为“三角形切口”或“梯形切口”,为了确保爆破切口形成后筒仓有足够的倾覆力矩2,使筒仓绕切口转动、倾倒,爆破切口采用梯形切口。2.3.2 切口位置考虑到环境复杂以及场地条件有限,爆破切口位置选在地面0.0 0m以上0.3m的位置。2.3.3 切口尺寸1)切口长度。按经验公式,切口长度L=(1/22/3),筒仓直径=2 2m。经计算得L=(1/22/3)6 9.0 8=3 4.5 44 6.0 5m。选取切口圆心角=2 3 0,切口下沿展开长度4 4m。2)切口高度。筒仓尺寸高宽比很小,直径2 2m、高度4 4m,且顶部有钢结构厂房。为保证筒仓切口闭合时重心偏出轮廓线外,确保倒塌失稳,爆破切口高度按重心偏出计算:爆破切口投影的弦长:l1=Rc o s(3 6 0 -2 3 0 2)=1 1 c o s 6 5 =4.6m切口点直径上投影点至重心点的距离:l2=301第4期罗 伟,等:复杂环境下连体筒仓的控制拆除爆破E n g i n e e r i n gB l a s t i n g工程爆破,2 0 2 3,2 9(4):1 0 1-1 0 62 1.8 52+4.62=2 2.3 2m则切口高度为:H=2 2.3 22-1 5.62=1 6m鉴于圈梁位于1 2.8 51 6.2 2m,最厚处约2m,钻孔难度大,为避开圈梁位置施工,实际取切口高度为1 7.4m。2.4 爆破参数设计1)最小抵抗线W。W=1/2,(为壁厚),=4 0c m,计算得W=2 0c m。2)炮孔深度L。按经验公式计算:L=(+L1)/2,L1为药包长度,得L=2 5c m,取炮孔深度为2 6c m。3)炮孔间距a、排距b。钢筋混凝土结构一般取a=(0.81.1)L。炮孔间距a=2 0.82 8.6c m,取炮孔间距3 0c m;上下排采用方形布置,故排距b取3 0c m。4)单孔装药量Q。Q=q a b,q为单位体积用药量;钢筋混凝土结构、壁厚4 0c m时,q=1.52.5k g/m3,取2.5k g/m3;计算得:Q=9 0g,取Q=1 0 0g。筒仓扶壁柱横截面尺寸为7 0c m7 0c m,采用单排布置,孔深5 0c m、炮孔间距3 5c m,取q=1.6k g/m3,计算得:Q=2 9 0g,取Q=3 0 0g,爆破参数如表1所示。表1 爆破参数T a b l e1 B l a s t i n gp a r a m e t e r s构件名称断面尺寸/c m孔深/c m间排距/c m单孔药量/g筒壁4 0壁厚2 63 03 01 0 0扶壁柱7 07 04 5单排3 53 0 03 起爆网路采用导爆管雷管起爆网路,炮孔内分别装入1发M S 3、M S 5、M S 7、M S 9段导爆管雷管,孔内雷管与孔外传爆雷管采用簇联,毎组捆绑2发雷管,最后由M S 1段雷管接入激发针起爆。起爆网路如图6所示。图6 起爆网路F i g.6 D e t o n a t i o nc i r c u i t4 爆破飞石与振动控制4.1 爆破飞石根据个别飞石距离的经验公式3:R=7 0q0.5 8式中:R为无覆盖条件下拆除爆破飞石的飞散距离,m。计算得:R=1 1 9.0 9m。为防止爆破飞石,对于#1和#2连体筒仓的爆破筒壁部位,采用在筒壁外侧用竹排搭设防护排架,并悬挂4层密目网进行防护。4.2 爆破振动大量观测结果表明4:爆破振动参数受装药量、爆源距离、传播介质性质及周边场地等多种因素的影响,通常使用的经验公式为v=KK(Q13R)(1)式中:v为质点爆破允许振动速度,c m/s;Q为单段最大药量,k g;R为保护物与筒仓之间的距离,m;K、为与爆破振动传播区域地形地质条件有关的系数,取K=1 6 0、=1.6;K为修正系数,取0.3。本工程单段最大药量为1 6 0k g,最重要的电厂中心控制设备距离筒仓约1 2 0m,将有关数据代入计算得:v=0.3 4c m/s,小于爆破安全规程5中电厂运行中的发电站及发电厂中心控制设备的允401工程爆破 E NG I N E E R I NGB L A S T I N G 第2 9卷h t t p:/g c b p.c b p t.c n k i.n e tA u g u s t 2 0 2 3|E n g i n e e r i n gB l a s t i n g|V o l.2 9,N o.4许振动速度值0.70.9c m/s,符合安全要求。4.3 触地塌落振动筒仓倒塌触地时,一般对地面的冲击较大,为了降低爆破塌落振动速度,确保地下6k V电缆沟、输煤皮带廊道及其他保护物的安全,采用了钢板、砂子全覆盖电缆沟和倒塌区域软土缓冲、开挖减震沟等综合隔振的防护方案。塌落振动质点速度按下式进行计算6:v1=ktR(m gH/)1/3(2)式中:v1为塌落引起的地面振动速度,c m/s;m为筒仓的质量,t;H为筒仓的重心高度,m;g为重力加速度,9.8m/s2;为地面介质的破坏强度,一般取1 0MP a;R为保护物到冲击地面中心的距离,m;kt、分别为塌落振动速度衰减系数和指数,取kt=3.3 7,=-1.8。根据筒仓施工图及现场实测资料,计算筒仓钢筋混凝土体积为9 8 2m3(除去预拆的下部漏斗部分及爆破切口部分),按2.6t/m3计算,质量约25 5 3.2t,重心高度约2 0m,西北侧生产车间到冲击地面中心的距离约5 0m。经计算:塌落振动速度:v1=1.9 4c m/s,实际施工时在倒塌范围内采取铺设缓冲垫层、开挖减振沟等减振措施后,衰减系数能折减至3 0%7,即西北侧生产车间塌落振动速度为v1=0.5 8c m/s,符合安全要求。5 爆破效果与分析起爆后1s内,切口上部筒体倾倒趋势不明显;1s之后,筒体上部开始倾斜,进入定向倾倒阶段;起爆后2s,筒体旋转,倾倒加速,切口支撑部分被逐步压垮,约5s后筒体开始触地,整个倒塌过程约持续6s。筒体后坐约2m,最终爆堆长度约5 0.9m。周边电力生产设施、地下输煤设备和管线安然无恙,确保了爆破期间电厂机组的正常运行发电。爆破效果如图7所示。图7 爆破效果F i g.7 B l a s t i n ge f f e c t 起爆时,采用爆破振动记录仪对#9输煤皮带廊道、6k V电缆沟及生产车间进行了爆破振动质点速度和主振频率测试,爆破振动监测结果如表2所示,都小于爆破安全规程允许的振动速度值,未对周边建构筑物造成破坏。501第4期罗 伟,等:复杂环境下连体筒仓的控制拆除爆破E n g i n e e r i n gB l a s t i n g工程爆破,2 0 2 3,2 9(4):1 0 1-1 0 6表2 爆破振动监测结果T a b l e2 M o n i t o r i n gr e s u l t so fb l a s t i n gv i b r a t i o n保护物名称距离/m峰值振速/(c ms-1)主频/H z传感器灵敏度/(vm-1s-1)触发电平/(c ms-1)时刻/s#9输煤皮带廊道40.9 15.4 82 7.6 00.1 0 01.2 8 946k V电缆沟61.0 85.2 52 5.1 10.1 0 01.6 3 84西北侧生产车间2 50.2 74 6.3 02 4.8 80.1 0 00.1 7 546 结论1)此类连体筒仓周边环境复杂、内部结构复杂、直径大、高度高、壁厚大,在梯形切口加定向窗设计的基础上,采用2 3 0 大切口范围、机械预拆除筒壁板块、一定高度的竖向切缝减荷技术,可大大提高爆破方案的可靠性。2)采用绳锯对圈梁和定向窗进行预处理,确保了施工期间连体筒仓结构的稳定性。3)在确保爆破切口高度的情况下,对切口范围采取间隔布孔,减少了钻孔工作量和装药量,提高了工作效率。4)采用钢板、砂子覆盖电缆沟和倒塌区域软土缓冲、开挖减振沟等综合隔振的防护方案,有效降低了爆破塌落振动,确保了地下6k V电缆沟、输煤皮带廊道及其他保护物的安全。参考文献(R e f e r e n c e s):1金骥良.高层建(构)筑物整体定向爆破倒塌的切口参数J.工程爆破,2 0 0 3,9(4):1-6.J I N J L.T h e p a r a m e t e r s o f b l a s t i n g c u t f o rd i r e c t i o n a l c o l l a p s i n g o f h i g h r i s e b u i l d i n g s a n dt o w e r i n gs t r u c t u r e sJ.E n g i n e e r i n gB l a s t i n g,2 0 0 3,9(4):1-6.2金书明,郭正勇,赵立磊,等.复杂结构六联筒仓控制爆破拆除J.工程爆破,2 0 1 1,1 7(2):5 6-5 8.J I NSM,GUOZY,Z HAOLL,e ta l.C o n t r o l l e db l a s t i n gd e m o l i t i o no f s i x j o i n t c y l i n d e r sw i t hc o m p l i-c a t e ds t r u c t u r eJ.E n g i n e e r i n gB l 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