一种钢筋混凝土冷却塔高卸荷槽复合切口爆破拆除方法

摘要

本发明公开了一种钢筋混凝土冷却塔高卸荷槽复合切口爆破拆除方法，它涉及一种钢筋混凝土冷却塔的爆破拆除方法。它包括以下步骤：对爆破拆除的钢筋混凝土冷却塔内部淋水平台和外部人行爬梯进行预拆除处理；在塔体下部设置包括人字支柱矩形区、圈梁梯形区、锐角三角形定向窗和高卸荷槽的复合爆破切口；高卸荷槽和定向窗采用机械开设，以确保施工精度；在人字支柱和局部需要进行爆破松动的圈梁处(圈梁松动区可采用机械法和爆破法施工)钻孔、装药、防护、非电双向多点激发加强毫秒延期起爆网路起爆。本发明能准确控制倒塌方向，大幅度减少炮孔数量和炸药量，调控塔体倒塌解体程度和倒塌触地冲击状态有效控制倒塌触地振动。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种钢筋混凝土冷却塔的爆破拆除方法，具体涉及一种钢筋混凝土冷却塔高卸荷槽复合切口爆破拆除方法， 

背景技术

目前国内钢筋混凝土冷却塔爆破拆除均采用定向倒塌爆破拆除方法，这种方法主要是在钢筋混凝土冷却塔底部利用炸药爆炸释放的能量破碎一定范围内的塔体形成一个切口，切口的形式主要有正梯形、倒梯形、三角形和复合形等，在爆破切口内的人字支撑、圈梁和筒体上钻孔、装药、起爆爆破，爆破切口形成后钢筋混凝土冷却塔便在其自重产生的失稳力矩作用下按垂直于保留筒体中性轴的方向倾倒。 

采用这样的方法拆除钢筋混凝土冷却塔，能将冷却塔的倒塌方向比较准确的控制在预先设定的倒塌范围之内，但是冷却塔倒塌长度较大，基本为冷却塔高度和底部直径的差值，需要较大的倒塌空间。 

在这些方法中，钢筋混凝土冷却塔底部的爆破切口基本都需要钻孔装药，利用炸药爆炸释放的能量破坏爆破切口范围内的结构构件实现塔体倒塌，冷却塔本身几何尺寸较大，所以爆破切口的面积也很大，从而使爆破切口内的钻孔数量多(2500～3000个)，总装药量大(100～200Kg)，必然引起较大的爆破震动，增加钻孔工作量和施工难度。 

同时，冷却塔薄壁筒体炮孔浅，抵抗线小，爆破时容易产生飞石和空气冲击波。 

最后，由于钢筋混凝土冷却塔特体自身的整体性和强度较高，在爆破切口形成直至上切口触地的过程中，塔体自身解体程度较弱，塔体的倒塌过程可控性较差，所以导致塔体倒塌触地振动较大。 

因此，原有的这些方法很难适用于复杂环境条件下的高大钢筋混凝土冷却塔爆破拆除。 

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种钢筋混凝 土冷却塔高卸荷槽复合切口爆破拆除方法，能准确控制倒塌方向，大幅度减少炮孔数量和炸药量，调控塔体倒塌解体程度和倒塌触地冲击状态有效控制倒塌触地振动。 

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种钢筋混凝土冷却塔高卸荷槽复合切口爆破拆除方法，其步骤为：(1)对爆破拆除的钢筋混凝土冷却塔淋水平台和外部人行爬梯进行预拆除处理，以保证在爆破切口形成时，冷却塔在自重作用下准确顺利倾倒，淋水平台可以全部处理或者只处理爆破切口范围内的部分，不影响冷却塔顺利倾倒即可，外部人行爬梯如果不在倒塌方向的正背面，只需切断爬梯和地面的连接即可，如果在倒塌方向的正背面，则需要切断爬梯和地面的连接，同时将筒体喉部处的爬梯切断； 

(2)在冷却塔塔体下部设置包括人字支柱矩形区、圈梁梯形区、锐角三角形定向窗和多组高卸荷槽组成的复合爆破切口； 

(3)高卸荷槽采用机械法开设，以确保施工精度，减少高空作业，高卸荷槽可以有效调控爆前筒体应力状态和应力集中程度，并调控塔体的倒塌过程与解体程度，高卸荷槽高度h＝(10～25)δ，δ为冷却塔圈梁厚度，高度由倒塌中心线向两侧依次降低；卸荷槽数量N＝(N₀／4)-2，N₀为爆破切口内人字支柱数量，即在冷却塔稳定性验算的基础上隔跨设置卸荷槽；卸荷槽宽度在冷却塔稳定性验算的基础上由切槽设备而定，且切槽时只需破坏槽内的混凝土使其与钢筋分离，冷却塔呈圆筒形结构，截面规则对称，结构环筋是受力筋，竖筋是构造筋，在爆破切口形成的瞬间，结构力系失衡，塔体重力荷载转移向竖向筋和混凝土，竖向混凝土承受突加偏心重力荷载，使得应力场变化，导致简体扭转和破坏； 

(4)在人字支柱上钻孔、装药、防护、采用非电双向多点激发起爆网路起爆，所述的步骤(1)中的定向窗采用机械法施工，定向窗锐角为20°～30°，尽量保证定向窗锐角的精度，以确保在爆破切口形成瞬间冷却塔的倾倒方向和倾倒速度。 

(5)根据安全计算确定安全防护范围，并确定相应等级的安全防护措施： 

所述的步骤(1)中切口范围内的圈梁隔跨采用机械松动处理，稳定性验证后，如果稳定性可以得到保证，可对切口范围内各跨圈梁进行松动处理，松动处理时破坏松动区的混凝土，使其和钢筋脱离即可，不需要切口圈梁环向和切向钢筋，切口范围内的人字支撑采用钻孔爆破法施工，爆破高度满足其在冷却塔自重荷载下失稳即可。 

本发明方法中的冷却塔倒塌方向按实际施工的周边环境条件来确定；切口位置、切口区尺寸、定向窗位置和尺寸、高卸荷槽位置和尺寸、稳定性校核、爆破参数、制定安全防护措施和防护参数等各种数值均可通过科学的数学计算来确定并检验其安全性和可靠性。 

本发明具有以下有益效果：1、钢筋混凝土冷却塔高卸荷槽复合切口爆破技术只需对人字支柱进行爆破施工，圈梁、定向窗和高卸荷槽均可采用机械法施工，可以直接大量减少塔体炮孔数量降低炸药用量，有效降低冷却塔炸药的爆破振动，降低钻孔工作量和高空作业； 

2、钢筋混凝土冷却塔高卸荷槽复合切口爆破技术可以通过在筒体上开设高卸荷槽能调控塔体应力状态和应力集中程度，增大塔体倒塌过程中的解体程度和解体速度，降低冷却塔塌落触地动能，改变塔体倒塌触地冲击形式和冲击过程，延长塔体触地冲击时间，有效控制塔体爆破倒塌触地振动效应； 

3、非电双向多点激发加强毫秒延期起爆网路，网路准爆性高； 

4、可适用于各种作业环境，特别适用于周边环境复杂、爆破振动效应控制等级高的爆破作业； 

5、工程造价适中。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明； 

图1为本发明的实施例1中高卸荷槽复合切口展开示意图； 

图2为图1中局部炮孔布置示意图； 

图3为本发明的实施例2中高卸荷槽复合切口展开示意图； 

图4为本发明的实施例3中高卸荷槽复合切口展开示意图； 

图5为本发明的钢筋混凝土冷却塔高卸荷槽复合切口爆破技术的非 电双向加强起爆网路。 

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明， 

参照图1-5，本具体实施方式采用以下技术方案：一种钢筋混凝土冷却塔高卸荷槽复合切口爆破拆除方法，包括以下步骤：对爆破拆除的钢筋混凝土冷却塔内部淋水平台和外部人行爬梯进行预拆除处理；在塔体下部设置包括人字支柱矩形区、圈梁梯形区、锐角三角形定向窗和高卸荷槽的复合爆破切口；高卸荷槽和定向窗采用机械开设，以确保施工精度；在人字支柱和局部需要进行爆破松动的圈梁处(圈梁松动区可采用机械法和爆破法施工)钻孔、装药、防护、非电双向加强毫秒延期起爆网路起爆。 

实施例1：本实例钢筋混凝土冷却塔为6000m2双曲线冷却塔，整体现浇钢筋混凝土结构，塔高为120m；底部最大半径44.586m；喉部半径26.59lm；顶部半径28.471m，塔壁呈双曲面形，塔壁最大壁厚0.8m；最小壁厚0.18m，人字支柱为直径0.7m的圆柱，高5.0m，人字支柱共48对，支柱上圈梁为1.29m高，厚度为0.8m。 

爆破方案选择采用高卸荷槽复合切口爆破方法，在筒体底部设置爆破切口，整体定向倒塌。 

本实例具体包括以下步骤：机械拆除冷却塔内部淋水平台，切断外部人行爬梯与地面连接，在冷却塔底部布置爆破切口；在人字支柱上打眼；在圈梁和筒体上开定向窗；机械在简体上开设高卸荷槽，并对设计的部分圈梁进行松动处理；实施安全防护措施；人字支柱试爆；装药、联线，非电双向加强起爆网路起爆。 

(1)爆破切口参数为： 

①爆破切口长度： 

在经验公式计算的基础上，通过验算冷却塔倾倒条件和倒塌前的稳定条件，并验算冷却塔倒塌前的稳定条件以及爆破缺口形成初始时刻的 抗剪条件，确定冷却塔切口宽度取塔壁周长的3／5，即168m，爆破切口对应圆心角为216°，由于只对人字支柱及部分圈梁爆破，实际施工时取人字支柱的个数为30对； 

②爆破切口高度： 

爆破切口高度是保证定向倒塌的一个重要参数，缺口高度过小，在倾倒过程中缺口闭合较早，往往会出现偏转；爆破缺口过大，虽然可以防止在倾倒过程中发生偏转，但会增加钻孔工作量、增大单响齐爆药量和由药量增大而带来的震动。 

高卸荷槽复合爆破切口高度包括人字支柱高度圈梁高度、定向窗高度和高卸荷槽高度： 

人字支柱高度5m；圈梁高度1.29m； 

定向窗为锐角三角形，锐角30°，底边宽3m，高2.5m， 

高卸荷槽高度h＝(10～25)δ，δ为冷却塔圈梁厚度，高度由倒塌中心线向两侧依次降低，共开设15个高卸荷槽，中央高卸荷槽高度为16m，两侧高卸荷槽高度分别14m、12m、10m、8m、6m、4m、2.5m。 

(2)爆破参数为： 

①炮孔间排距： 

人字支柱上钻单排孔，孔间距400mm；每个人字支柱上钻孔8个； 

②人字支柱上炮孔深度为420mm； 

③炸药单耗q＝1200／m³； 

④单孔装药量按体积公式计算，Q_单＝qabδ，人字支柱单孔药量140g； 

⑤总药量： 

爆破人字支柱30对，总炮孔数为480个，总药量为67.2Kg。 

(3)起爆网络： 

起爆网络在爆破工程中起着非常重要的作用，要保证起爆网络按时准确起爆，在电厂区进行实施爆破工程，对爆破网络的要求更高，要求起爆网络具有更高的安全性和准确性，本方案采用非电双向多点激发加强毫秒延期起爆网路，整个爆破缺口炮孔以倒塌中心线为准向两侧对称 划分为5个段别延期起爆，可有效减小单响起爆药量，控制爆炸震动对周边建构筑物和设施的影响。 

实施例2：如图3所示，它的实施对象是高90m的整体现浇双曲线钢筋混凝土冷却塔，冷却塔底部最大直径73.546m；喉部直径38.8m；顶部直径43.122m，塔壁最大壁厚500mm，最小壁厚140mm，人字支柱为边长450mm的六棱柱，共40对，标高为5.8m，人字支柱上圈梁高2m，厚度为500mm。 

本实施例具体包括以下步骤：机械拆除冷却塔内部淋水平台，切断外部人行爬梯与地面连接，在冷却塔底部布置爆破切口；在人字支柱上打眼；在简体上开定向窗；机械在筒体上开设高卸荷槽，并对部分圈梁进行松动处理，此实例中圈梁松动处理位置和高卸荷槽开设位置分开，实施安全防护措施；人字支柱试爆；装药、联线，非电双向多点激发加强毫秒延期起爆网路起爆。 

(1)爆破切口参数为： 

①爆破切口长度： 

在经验公式计算的基础上，通过验算冷却塔倾倒条件和倒塌前的稳定条件，并验算冷却塔倒塌前的稳定条件以及爆破缺口形成初始时刻的抗剪条件，确定冷却塔切口宽度取塔壁周长的3／5，即131m，爆破切口对应圆心角为216°，由于只对人字支柱进行爆破处理，实际施工时取人字支柱的个数为24对。 

②爆破切口高度： 

爆破切口高度是保证定向倒塌的一个重要参数，缺口高度过小，在倾倒过程中缺口闭合较早，往往会出现偏转；爆破缺口过大，虽然可以防止在倾倒过程中发生偏转，但会增加钻孔工作量、增大单响齐爆药量和由药量增大而带来的震动。 

高卸荷槽复合爆破切口高度包括人字支柱高度圈梁高度、定向窗高度和高卸荷槽高度。 

人字支柱高度5.8m；圈梁高度2.0m。 

定向窗为锐角三角形，锐角30°，底边宽4m，高3.5m。 

高卸荷槽高度h＝(10～25)δ，δ为冷却塔圈梁厚度，高度由倒塌中心线向两侧依次降低，共开设11个高卸荷槽，中央高卸荷槽高度为15m，两侧高卸荷槽高度分别13m、12m、8m、6m、4m。 

(2)爆破参数为： 

①炮孔间排距： 

人字支柱上钻单排孔，孔间距300mm；每个人字支柱上钻孔10个。 

②人字支柱上炮孔深度为300mm； 

③炸药单耗q＝1200／m³； 

④单孔装药量按体积公式计算，Q_单＝qabδ，人字支柱单孔药量实取60g； 

⑤总药量： 

爆破人字支柱24对，总炮孔数为480个，总药量为28.8Kg。 

(3)起爆网络： 

起爆网络在爆破工程中起着非常重要的作用，要保证起爆网络按时准确起爆，在电厂区进行实施爆破工程，对爆破网络的要求更高，要求起爆网络具有更高的安全性和准确性，本方案采用非电双向多点激发加强毫秒延期起爆网路起爆，整个爆破缺口炮孔以倒塌中心线为准向两侧对称划分为5个段别延期起爆，可有效减小单响起爆药量，控制爆炸震动对周边建构筑物和设施的影响。 

实施例3：如图4所示，实施对象冷却塔高度为100m，底部半径为43.80m；圈梁处壁厚为600mm，圈梁高1.25m，顶部壁厚最小为140mm；人字支柱尺寸为400mm×600mm的方柱，高度为5m，间距6.4m，共有44对。 

本实例具体包括以下步骤：机械拆除冷却塔内部淋水平台，切断外部人行爬梯与地面连接，在冷却塔底部布置爆破切口；在人字支柱和圈梁局部需要松动爆破处钻孔；在简体上开定向窗；机械在筒体上开设高卸荷槽，并对部分圈梁进行松动处理，此实例中圈梁松动处理位置和高 卸荷槽开设位置分开，实施安全防护措施；人字支柱试爆；装药、联线，非电双向加强起爆网路起爆。 

(1)爆破切口参数为： 

①爆破切口长度： 

在经验公式计算的基础上，通过验算冷却塔倾倒条件和倒塌前的稳定条件，并验算冷却塔倒塌前的稳定条件以及爆破缺口形成初始时刻的抗剪条件，确定冷却塔切口宽度取塔壁周长的3／5，即160m，爆破切口对应圆心角为216°，由于只对人字支柱进行爆破处理，实际施工时取人字支柱的个数为25对。 

②爆破切口高度： 

爆破切口高度是保证定向倒塌的一个重要参数，缺口高度过小，在倾倒过程中缺口闭合较早，往往会出现偏转；爆破缺口过大，虽然可以防止在倾倒过程中发生偏转，但会增加钻孔工作量、增大单响齐爆药量和由药量增大而带来的震动； 

高卸荷槽复合爆破切口高度包括人字支柱高度圈梁高度、定向窗高度和高卸荷槽高度； 

人字支柱高度5.0m；圈梁高度1.25m； 

定向窗为锐角三角形，锐角35°，底边宽5m，高4.8m； 

高卸荷槽高度h＝(10～25)δ，δ为冷却塔圈梁厚度，高度由倒塌中心线向两侧依次降低，高卸荷槽共开设13个，在爆破切口范围内隔跨开设，开凿尺寸为上宽0.8m，下宽2.0m，倒塌中心生处高卸荷槽高度为18m，两侧高度分别为16m、16m、14m、12m、10m、8m。 

(2)爆破参数为： 

①炮孔间排距： 

人字支柱上钻单排孔，孔间距350mm；每个人字支柱上钻孔8个，圈梁上炮孔间距400mm，排距400mm，每个爆破松动区钻孔8个。 

②人字支柱上炮孔深度为400mm，圈梁松动区炮孔深度400mm； 

③炸药单耗q＝1200／m³； 

④单孔装药量按体积公式计算，Q_单＝qabδ，人字支柱单孔药量实取80g；圈梁单孔药量实取90g； 

⑤总药量： 

爆破人字支柱25对，总炮孔数为400个，总药量为32Kg；圈梁上爆破松动区4个，炮孔总数64个，总药量5.76Kg。 

(3)起爆网络： 

本方案采用非电双向多点激发加强毫秒延期起爆网路起爆，整个爆破缺口炮孔以倒塌中心线为准向两侧对称划分为5个段别延期起爆，可有效减小单响起爆药量，控制爆炸震动对周边建构筑物和设施的影响， 

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。