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高耸薄壁冷却塔和烟囱爆破拆除技术研究高耸薄壁冷却塔和烟囱爆破拆除技术研究o项目完成单位项目完成单位：

太原理工大学太原理工大学汾西矿业集团公司汾西矿业集团公司山西巨能爆破工程有限公司山西巨能爆破工程有限公司o主要完成人员：

主要完成人员：

太原理工大学太原理工大学张世平，张昌锁汾西矿业集团公司汾西矿业集团公司郝峻青，韩玉林，李耀光，张明敏，李耀明1汇报提纲汇报提纲213主要研究内容主要研究内容4主要研究方法主要研究方法5主要研究结果主要研究结果2一一.项目依托工程概况项目依托工程概况永济电厂工程永济电厂工程o山西永济“上大压小”热电联产工程项目，厂址位于山西永济市城东工业园区永济热电厂内。

厂区内原有5座冷却塔和期烟囱等大型构筑物决定采用控制爆破方法拆除。

山西巨能爆破工程有限公司通过竞标承担该爆破工程。

5座冷却塔其结构座冷却塔其结构分为三类。

分为三类。

1#与与2#塔底部直径为塔底部直径为56.57米，上口直径为米，上口直径为30.2米，高度为米，高度为70米；米；结构为装配式。

结构为装配式。

3#塔底部直径为塔底部直径为51.06米，最小直径为米，最小直径为28.4米，上口直径为米，上口直径为31.56米，高度为米，高度为70.0米；米；结构为浇筑式。

结构为浇筑式。

4#与与5#塔底部直径为塔底部直径为54.93米，最小直径为米，最小直径为29.4米，上口直米，上口直径为径为31.3米，高度为米，高度为70米。

米。

结构为浇筑式。

结构为浇筑式。

烟囱为钢筋混凝土结构，高度为烟囱为钢筋混凝土结构，高度为150m，底部外径底部外径14m，壁厚，壁厚0.40m;3待拆除建筑物平面位置示意图待拆除建筑物平面位置示意图45一一.项目依托工程概况项目依托工程概况永济电厂工程永济电厂工程难点难点:

规模大：

六个规模大：

六个A级工程级工程结构复杂：

结构复杂：

五个冷却塔分为三种类型五个冷却塔分为三种类型周围环境复杂：

周围环境复杂：

4、5#冷却塔距离榆林村不足冷却塔距离榆林村不足30米，米，1、2、3#冷却塔距离赵坊村冷却塔距离赵坊村40米米工期短：

工期短：

40天必须完成地面以上部分的天必须完成地面以上部分的拆除工作拆除工作6二二.项目研究意义项目研究意义o确保安全完成工程：

高耸薄壁冷却塔的低高径比使得该类确保安全完成工程：

高耸薄壁冷却塔的低高径比使得该类建筑物爆破拆除设计无法采用传统的定向倾倒，而影响冲建筑物爆破拆除设计无法采用传统的定向倾倒，而影响冲击坍塌判据的因素众多，击坍塌判据的因素众多，由此带来的爆破安全问题日益突由此带来的爆破安全问题日益突出出.o确保快速高效完成工程：

对于一次起爆规模较大的拆除爆确保快速高效完成工程：

对于一次起爆规模较大的拆除爆破，现行爆破器材管理模式需要对爆破网络和炮孔布置的破，现行爆破器材管理模式需要对爆破网络和炮孔布置的可靠性与操作简便性进行平衡，可靠性与操作简便性进行平衡，因此合理简化网络减少炮因此合理简化网络减少炮孔数目成为必然。

孔数目成为必然。

o同类工程的借鉴作用：

随着国家节能减排政策的推进大量同类工程的借鉴作用：

随着国家节能减排政策的推进大量高耸薄壁形式的冷却塔需要进行拆除，高耸薄壁形式的冷却塔需要进行拆除，由此带来的爆破拆由此带来的爆破拆除需求日益增加除需求日益增加.7冷却塔正视图冷却塔正视图冷却塔冷却塔结构特点结构特点1.1.重心低重心低2.2.底部直径大底部直径大3.3.高度高高度高4.4.壁薄壁薄8

（1）根据前期的工程实践及相关文献初步确定多种爆破方案；从中优选一种快速、高效、安全的方案。

（2）通过数值模拟计算对预拆除后结构的稳定性进行分析，确保施工安全；（3）采用有限元软件ANSYSLS-DYNA对不同结构冷却塔进行爆破拆除的模拟，分析结构的破碎与坍塌过程，确定影响爆破安全的主要因素，优选及优化爆破方案；三三.主要研究内容主要研究内容9三三.主要研究内容主要研究内容（4）基于工程爆破地震监测结果，对爆破地震信号进行测试与分析，确定爆破地震对周围建（构）筑物的影响；（5）设计装药结构及位置，确定飞散物的方向，采用胶帘防护技术，控制爆破飞石、爆破噪声和爆尘等有害效应；（6）优化爆破网络设计，确保爆破网络安全性和可靠性，爆破网络采用非电导爆管雷管闭合复式起爆网络，达到网络可靠及简化操作的目的。

10四四.主要研究方法主要研究方法o精确建模过程1#、2#冷却塔建模过程图冷却塔建模过程图1#1#、2#2#冷却塔采用特殊的预制板拼接结构，筒体由数冷却塔采用特殊的预制板拼接结构，筒体由数千块预制板拼接而成千块预制板拼接而成11四四.主要研究方法主要研究方法o根据结构物的实际施工图纸建模，建立了四种不同结构的动力计算模型。

o1.1#、2#冷却塔o2.3#冷却塔o3.4#、5#冷却塔o4.150米混凝土烟囱12四四.主要研究方法主要研究方法1#、2#冷却塔冷却塔13四四.主要研究方法主要研究方法1#1#、2#2#冷却塔分离式共节点建模过程如图冷却塔分离式共节点建模过程如图6-126-12示：

示：

33#冷却塔冷却塔14四四.主要研究方法主要研究方法精确的求解过程（采用隐式、显式结合进行模拟）o在此次数值模拟过程中，采用了Ansys/Ls-dyna隐式显式转换分析方法：

进行Ansys/Ls-dyna隐式显式转换分析方法操作之后，不仅可以提前预知重力荷载下冷却塔的稳定性，而且在动态求解中，一开始重力荷载即均匀的加载到整个冷却塔体上，使应力变化更为合理。

15四、四、主要研究方法主要研究方法o对比优化爆破设计方案16四四.主要研究方法主要研究方法17四四.主要研究方法主要研究方法o从倒塌时间看方案1需要整体倒塌时间为6.6S，而方案二需要4.6S。

说明方案二的倒塌更接近坍塌。

o从倒塌长度看方案1为冷却塔基础外20米，而方案2为10米。

o由此可见，对于冷却塔定向冲击坍塌方案2更安全。

18四四.主要研究方法主要研究方法o模拟与录像对比19四四.主要研究方法主要研究方法o模拟与录像对比20四四.主要研究方法主要研究方法o3、各种影响因素的模拟o对于150米混凝土烟囱模拟，主要目的为在安全倾倒的前体条件下，尽量减少工作量和节约成本。

o由此，通过数值模拟进行了如下方面的模拟计算。

oa.高缺口与低缺口对比ob.井字梁上部集灰影响oc.预拆除稳定性o确定的最后爆破方案：

缺口位置选择在地面以上50cm,不处理井字梁及井字梁上部的大量积灰。

大大减少了施工工序，节约了施工费用，缩短了施工时间。

21五五.主要研究成果主要研究成果o4、爆破网路的优化o由于工程需要对五个冷却塔和1个烟囱同时起爆，而且公安机关基于安全考虑，要求爆破器材至多过夜两晚，给爆破网络的安全高效连接提出了新要求。

采用簇连多结点双回路导爆管连接方式实现了安全高效的目的。

22四四.主要研究方法主要研究方法o5、现场爆破震动检测分析23四四.主要研究方法主要研究方法o现场爆破震动检测结果24五五.主要研究成果主要研究成果o1、把数值模拟与拆除爆破设计优化紧密结合起来，找到了一种确定最优化爆破设计的方法。

o2、以数值模拟结果为依据，提出了高缺口、多断梁、少打眼以冲击失稳破坏倒塌的新思路，增加了方案的可靠性；25五五.主要研究成果主要研究成果3、基于现场爆破振动、摄影及其实测资料分析和数值模拟，丰富了类似结构高耸建筑爆破拆除爆破震动及爆破飞石的控制技术。

4、采用簇联与双回路串联相结合的导爆管网路大大简化了爆破网路，减少了连线工作量，为后续其它爆破工程积累了经验。

26五五.主要研究成果主要研究成果5、按研究确定的最优化爆破实施方案，实现了社会效益和经济效益的最大化。

从数量来说，一次同时进行六个A级拆除爆破为国内首次；从难度来说，六个建筑物的结构分成截然不同的4类，需要根据其各自特点分别进行设计，工作量巨大；从工期上，由原定40天缩减为22天，大大缩短了工期；从实施效果来看，六个高耸建筑物全部按预定爆破解体，各项指标都圆满完成。

27谢谢谢谢敬请批评指正！

敬请批评指正！

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