烟台发电厂M2冷却塔爆破拆除方案设计.docx
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烟台发电厂M2冷却塔爆破拆除方案设计
烟台发电厂1#、2#双曲冷却塔
爆破拆除施工组织设计
烟台渤海工程有限公司
2008.5.16
烟台发电厂1#、2#双曲冷却塔爆破拆除方案设计
1工程概况
1.1建筑物结构
烟台发电厂内有2座（1#、2#）2000M2的冷却塔需要拆除。
冷却塔为钢筋混凝土结构，由环形基础、人字形柱、环形梁和通风筒四部分构成。
冷却塔总高自地面标高▽±0.00M计为70m，基础地面直径为57.050m，基础最外面直径60.650m，基础最底部标高▽-2.5m。
人字柱横截面尺寸是最大宽度0.40m的正八边形，由8根竖筋和Φ8环形钢筋浇注成。
通风筒高自地面标高▽6.722m至▽70.00m，筒壁设计为双曲线形。
底部半径为25.422m，最顶部直径16.201m，中间位于高程▽55.255处圆周位于双曲线的顶点，该处半径最小，中心半径是15.00m。
通风筒的底部壁厚0.344m，自底部至高程▽37.536m渐变至0.12m，自此处以上的通风筒壁厚均为0.12m。
1.2周围环境
冷却塔的周围环境见示意图图1。
冷却塔位于发电厂厂内，东西并立，两冷却塔距离20m，两冷却塔的底部南侧3m处由一架高管线，距离其底部14米处有水处理泵房和1#、2#、3#、4#澄水池。
距1#冷却塔东侧52m处由有一宽40m高四层的生产车间，车间的南侧是一空地。
两冷却塔的北侧20m是一条东西水泥马路，宽约5m，马路北侧30m处由一办公楼和库房，中间是一条草坪。
2#冷却塔的西侧是一条宽4m的马路，距马路西侧10m处有三处油库。
冷却塔的四周围均有管线，北侧、东侧、西侧马路内有污水和热力管线，而南侧有水处理管线和澄水池，东侧的生产车间及水处理房内有精密仪器，因此周围环境异常复杂。
图1冷却塔爆破环境示意图
2拆除方案选择
1）根据冷却塔的结构特点和爆破周围的环境，可供选择的爆破方案为原地坍塌和定向倒塌。
如果采用原地坍塌爆破，由于是钢筋混凝土结构，在爆破时难以保证四周结构的完全破坏，且在坍塌过程堆渣的堆积是否一致，因此无法确保冷却塔在坍塌过程中四周破坏一致，将会出现任意方向的倒塌，将会导致意外事故。
因此采用定向爆破倒塌方案，但由于冷却塔四周地下管线密集，周围建筑物密集，可供倒塌的范围小。
因此我们采用如下爆破方案：
对1#、2#冷却塔采用定向倒塌爆破拆除，二次破碎和基础采用液压锤机械和爆破结合方法进行拆除。
2）根据冷却塔周围环境条件，1#冷却塔的东北侧和东南侧具有较为开阔的场地，1#冷却塔的倒塌方向定为东偏北53°，2#冷却塔倒塌方向正东方向，见图1。
3爆破拆除技术设计
3.1爆破缺口设计
1）爆破缺口的位置
采用定向倒塌爆破时，爆破缺口的的大小是冷却塔能否按照设计方向倒塌的关键。
必须保证结构在倒塌时起倾倒力矩大于结构的极限弯矩。
还要保证冷却塔在爆破缺口形成后整体失稳和倒塌后充分的解体破碎。
图2爆破缺口形状
为保证冷却塔在倾倒过程中具有一定塌落高度和减少冷却塔的坍塌范围，底部爆破缺口下边沿环形梁处。
2）爆破缺口的高度
底部爆破的缺口高度取2.5m。
爆破缺口的圆角为210°，即爆破缺口的宽度是90.0m。
为保证定向倾倒的准确性，减少炸药的装药量，在爆破缺口的两端开设定向窗，中间间隔预处理，倒塌方向开导向窗。
布置见图2。
3.2爆破参数的设计
3.2.1通风筒爆破参数：
底部缺口
孔深：
按L=2/3δ设计孔深，爆破部位的壁厚δ=0.3m~0.12m，钻孔深度L=0.2m~0.08m
炮孔间距：
a=30mm
炮孔排距：
b=a=30mm
单孔装药量：
按体积公式
，式中K取1300kg/m3，单孔装药量为q=35g
炮孔排数9
总炮孔数：
N=1368个
爆破缺口总药量Q=47.88kg
3.2.2支撑立柱及环梁爆破参数
为有效增加塔身的下落高度，加强冷却塔触地时充分解体，对爆破缺口以下的环梁及支撑柱布置炮孔。
孔深L=0.27m，孔距0.5m，单孔装药量60g。
每柱布置5个炮眼。
环形梁爆破参数：
孔深L=0.2m，孔距0.3m，单孔装药量60g。
总装药量为Q=13.8kg
3.3炮孔布置：
1）冷却塔筒壁炮眼布置
塔身爆破缺口出的炮孔采用梅花形布孔，根据爆破缺口的高度和排距，爆破缺口内布置9排炮孔。
2）支撑柱炮孔布置
每支撑柱布置5个炮孔爆破高度2m。
3.4爆破网络设计
炸药采用2#岩石炸药雷管选用1-9段非电导报毫秒延期雷管
爆破缺口网络采用非电导爆雷管微差延期网络，倒塌方向瞬发雷管，沿倒塌中心线对称依次为MS1、MS3、MS5、MS7、MS9，网络连接采用簇联接力复式网络。
4爆破安全设计
4.1震动安全验算
①爆破震动安全验算
由经验公式
式中：
V——爆破震动峰值速度（cm/s）
Q——同段爆破最大药量（kg）;
K1——场地介质系数，取K1=150；
K2——与爆破方式相关的修正系数，取K2=0.15;
α——衰减系数，取α=1.6。
按此公式核算，得到不同距离的爆破震动速度计算值如表1
表1爆破震动速度计算值
距离R（cm）
10
20
40
70
震速V（cm/s）
2.84
0.92
0.304
0.124
Qmax=20kg
②塌落触地冲击震动速度
由中科院力学所公式
式中：
V——震动峰值速度（cm/s）;
I——触地冲量；
R——质心至计算点的距离（m）。
根据此式进行核算，该冷却塔的重心28.4m，得到不同距离的塌落震动速度计算值如表
表塌落震动速度计算值
距离R（m）
10
20
40
70
震速（cm/s）
3.26
1.63
0.81
0.31
一般情况下，电厂电气设备的允许震动速度为1cm/s，厂房、办公室等允许震动速度为5cm/s。
因此周围的设施是安全的。
③减震措施
为了确保运行的电气设备的安全，对触地震动采取进一步的减震安全措施：
在冷却塔的倒塌方向每隔3m铺设灰包隔垫梗，堆高1m，宽0.5m，倒塌方向的地面铺设二层荆笆片，以上措施可以减缓筒体触地速度，既可减轻振动，又可防止触地时碎石飞溅。
4.2空气冲击波的防护
严密堵塞炮泥，保证捣实，同时要严格覆盖防护，以减弱空气冲击波强度，使之不会对附近建筑物和人员产生伤害。
4.3飞石及粉尘防护
对于钢筋混凝土结构的高耸建筑物，爆破时可能会产生个别飞石之外，落地撞击地面破碎也会激起飞石，所以必须对个别飞石进行防护。
措施如下：
二层草袋和二层荆笆和一层钢丝网进行防护，阻挡碎块飞出。
填筑灰土埂软垫层，到方向及坍塌范围铺设荆笆。
对需保护的管道进行包覆。
飞石的安全警戒线范围在倒塌方向为200m，其余范围150m。
爆破前在倒塌方向地面垫层上洒水，防止溅起尘土飞扬。
爆破施工组织设计
1爆破施工方法
1.1爆破施工前准备
本工程施工所需材料和设备均由施工单位自行采购，施工机械、运输工具和劳动力由施工单位根据工程进度自行调配平衡。
上岗前对所有施工人员进行安全教育。
1.2施工预处理
1）拆除筒壁上的塔梯和内部的网格板；
2）按照设计开设定向窗并进行试爆最终确定最佳装药量。
3）预先处理冷却塔底柱、环形梁和部分人字柱，其钢筋可预先割断。
1.3钻孔施工
根据爆破设计和工期要求，钻孔工作分为两个作业组，按每日一班工作制进行作业。
炮眼施工按以下工序进行：
1）标定倒塌中心线
在倒塌方向距冷却塔100m处确定倒塌中心线上一个控制点，在这一控制点上架设经纬仪，测出冷却塔外壁上的中心线，并作明显标记；同时测出该点至冷却塔外壁的精确距离，在该点上置一标桩。
2）搭建工作平台
用建筑用脚手架搭建钻孔、装药工作平台。
3）标定炮孔位置
按照爆破技术设计，准确地将孔位标定在爆破体上。
首先在冷却塔外壁的中心线上标出最上排中间孔标高；以该炮孔为基准，向左右岸爆破设计进行布孔，用红油漆标出各炮孔位置。
4）钻孔
按照标定的孔位、孔向和孔深，选用直径40mm的一字型钻头，用7655型钻机进行钻孔。
5）钻孔注意事项
a.准确地按照标定的孔位钻孔，保证合格的孔深、方向和角度。
b.边钻孔，边检查，边验收，出现问题，及时纠正。
c.遇到卡钻头无法继续钻孔时，应在原设计炮孔位置周围选择适当位置另行钻孔。
d.炮孔未达到设计深度或角度时，应报废孔处理，并重新补孔，超深的钻孔，必须采用粘土回填至设计深度。
1.4装药及填塞组织
1.4.1装药前准备
装药前，应做以下准备工作：
（1）炮孔验收
在装药前，应根据设计对炮孔进行逐个验收，发现与设计有出入时，应及时报告现场技术负责人，以便采取补救措施。
（2）爆破通告
在装药之前，将此次爆破的起爆时间、地点、规模、警戒范围，人员和设备撤离时间、方式、地点以及起爆信号等有关事项，以书面形式通知相关单位，并以布告方式张贴在附近各主要交通路口，以便有关单位和人员做好相应的准备工作。
（3）起爆网路试验
根据设计的起爆网路，检查设计网路和雷管的起爆可靠性。
1.4.2炮孔装药与填塞
装药前应对作业场地、爆破器材堆放场地进行清理，装药人员应对准备装药的全部炮孔进行检查。
从炸药运入现场开始，应划定装运警戒区，警戒区内应禁止烟火；搬运爆破器材应轻拿轻放，不应冲撞起爆药包。
（1）药包加工
根据单位长度药卷的重量和每种药包的装药量,分别确定出每种药包的切割长度,用直尺和小刀按每种药包的切割长度进行分药，并分开存放。
使用时插入对应的非电毫秒延期雷管即可。
（2）装药
按照爆区分组装药，每个装药小组必须明确自己所承担的装药孔位、孔数、装药量及起爆段别。
（3）炮孔堵塞
a.堵塞材料：
采用湿粘土进行炮孔填塞，为了便于堵塞，将湿粘土制成直径30mm、长80～100mm的炮泥。
b.堵塞长度：
炮孔堵塞长度不应小于最小抵抗线W，一般应将整个炮孔堵满。
堵塞方法：
首先将药卷放在指定位置，然后将炮泥逐段装入炮孔，边装边捣，由轻到重，逐渐加力捣实，在堵塞过程中应避免损伤导爆管。
（4）安全注意事项：
a.精心操作，严防装错药量或起爆雷管段别。
b.发现有填塞物卡孔应及时进行处理（可用非金属杆或高压风处理）。
c.不应使用石块和易燃材料填寒炮孔，水下炮孔可用碎石渣填塞。
d.水平孔和上向孔填塞时，不应在起爆药包或起爆药柱至孔口段直接填入木楔。
e.起爆药包装入后应采取有效措施，防止后续药卷直接冲击起爆药包,不应捣鼓直接接触药包的填塞材料或用填塞材料冲击起爆药包。
f.分段装药的炮孔，其间隔填塞长度应按设计要求执行。
g.各种爆破作业都应做好装药原始记录。
记录应包括装药基本情况、出现的问题及处理措施。
h.应使用木质或竹制炮棍装药。
j.在装药过程中，不应拔出或硬拉起爆药包中的导火索、导爆管、导爆索和电雷管脚线。
k.装药发生卡塞时，若在雷管和起爆药包放入之前，可用非金属长杆处理。
装入起爆药包后，不应用任何工具冲击、挤压。
1.5起爆网路敷设及起爆站
1.5.1起爆网路连接
由于起爆网路采用簇联为基础的串并联混合联结，每孔药包装1发起爆雷管，网路中非电起爆系统的局域连接使用两发雷管，按照设计要求并入主爆网路。
起爆网路连接方式如下图6所示。
起爆网路的联接，应在工作面装填完毕，由工作面向起爆站依次进行。
在连接导爆管起爆网路时，应注意以下技术要点：
（1）导爆管网路应严格按设计进行联接，导爆管网路中不应有死结，炮孔内不应有接头，孔外相邻传爆雷管之间应留有足够的距离。
（2）用雷管起爆导管网路时，起爆导爆管的雷管与导爆管捆扎端端头的距离应不小于15cm，应有防止雷管聚能穴炸断导爆管和延时雷管的气孔烧坏导爆管的措施，导爆管应均匀地敷设在雷管周围并有胶布等捆扎牢固。
（3）用导爆索起爆导爆管时，宜采用垂直联接。
1.5.2起爆网路检查
（1）起爆网路检查，应由有经验的爆破员组成的检查组担任，检查组不得少于两人。
（2）导爆索或导爆管起爆网路检查内容包括：
有无漏接或中断、破损；有无打结或打圈，导爆索支网路拐角是否符合规定；雷管捆扎是否符合要求；线路连接方式是否正确、雷管段数是否与设计相符；网路保护措施是否可靠。
1.5.3起爆站
本此爆破起爆站拟设在冷却塔东侧的开阔地，以防冲击波和炮烟对爆破施工人员造成伤害。
起爆站与指挥长之间采用对讲机进行联络。
1.6安全防护
按照技术设计进行上述各项减震、防飞石和防尘措施。
起爆网络经技术人员检查无误后起爆。
起爆前，明确划定安全和警戒位置，倒塌中心线两侧安全距离为150m，倒塌的前方安全距离为200m。
拆除钻孔工作架，将爆区附近150m范围内的钻孔设备等所有移动设备必须在指定时间内撤到指定的安全区域。
1.7安全警戒与撤离区域及信号标志
（1）警戒及标志
根据设计圈定人员警戒圈，起爆前在施工区域设立岗哨和路障，禁止无关人员进入施工区内。
警戒人员佩带红袖章，岗哨执红旗，设警示牌。
（2）人员疏散
在爆破指挥部的统一协调下，施工人员和设备有组织地撤到安全区域。
起爆前半小时开始疏散，在发出第一次预告信号前，必须疏散完毕。
（3）信号发布与起爆
起爆信号采用警报笛声，由指挥长下令发出。
第一次信号为预警信号：
在起爆前20分钟发出，信号发出后，预示洞内所有非爆破施工人员已撤离，并停止洞内供电，开始实施交通管制。
起爆人员联接好起爆网路后向指挥长报告。
各警戒负责人在确认警戒和疏散工作完成后及时向指挥部报告，进入起爆工作。
第二次信号为起爆信号：
在起爆前5分钟发出，表示一切起爆工作准备就绪。
这时起爆站站长再次导通起爆网路，报告指挥长之后才能将起爆主线接上起爆器；指挥长再次检查确认并通报各警戒点警戒人员后，下达充电命令，指挥长听到起爆站充电情况汇报后，下达“起爆”命令。
第三次信号为解除警戒信号：
在有关技术人员经过检查确认无炮烟中毒危险后由指挥长下达解除警戒信号命令，恢复正常交通及供电。
1.8事故预防及处理措施
1.8.1事故预防措施
（1）严把施工质量，加强施工质量监督，实行奖惩分明。
（2）做好爆后检查工作,内容包括:
①检查附近重要设备和设施是否受到破坏。
②检查爆后情况是否稳定，发现有隐患时，应立即划定安全范围，指派专人看守，无关人员不准接近。
③检查中发现有有无盲炮或残余爆器材时，发现问题及时处理。
1.8.2冷却塔落地后大块解体处理
对没有完全破碎的筒体及底部基础、梁、柱等采用爆破方法和机械破进行破碎处理。
拆除爆破机械和仪器一览表
序号
机械名称
型号
数量
备注
1
空压机
VY-9/7
6台
2
手风钻
15把
3
气割设备
2套
4
风镐
6把
5
起爆器
2000型
2部
6
爆破专用电桥
上海
2部
7
测震仪器
1套
8
工程车辆
2辆
9
履带式岩石破碎机
1台
主要爆破器材和防护材料
名称
数量
备注
乳化炸药
260kg
导爆管雷管
3500发
导爆管
500m
电子击发笔
5只
电线
300m
编织袋
3000个
草袋
12000条
铁网
300m2
竹笆
4000块
1.9×1.0m
钢管脚手架
5000m
煤灰或沙土
500m3
竹排
500块
主要劳动力计划表
序号
工种
计划人数（人）
备注
1
技术管理人员
4
2
钻工
30
3
爆破员
8
4
安全员
3
5
爆破器材管理员
2
6
搭架工
20
7
各类机械操作工
6
8
机修工
2
9
氧割工
6
10
辅助工
10
11
测量工
2
12
安全保卫人员
2
13
工程保障人员
2
合计
97
施工进度与工期计划表
日期
项目
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
准备
测量
搭钻架
钻孔
预处理
装药连线
防护爆破
二次破碎
善后处理
升级会员 