冷却塔爆破拆除方案

冷却塔

爆破拆除方案

目录

一、编制依据 (1)

二、工程概况 (1)

三、工程重难点及方案选择 (4)

四、爆破缺口和爆破参数的设计 (5)

4.1 爆破缺口的设计 (5)

4.2 预处理 (5)

4.3 爆破参数的设计 (6)

五、爆破器材选择与起爆网路设计 (9)

5.1 爆破器材选择 (9)

5.2 起爆网路设计 (9)

六、安全技术校核 (9)

6.1 爆破振动校核 (10)

6.2 塌落振动校核 (11)

6.3 减小爆破振动与触地振动的措施 (13)

6.3 爆破飞石的安全防护问题 (13)

6.4 爆破振动监测 (14)

七、施工技术设计 (15)

7.1 钻孔 (15)

7.2装药、填塞和连接起爆网路 (16)

7.3 飞石及粉尘防护、警戒和起爆 (16)

八、脚手架的搭设 (17)

九、施工机具、仪表及器材表 (19)

十、爆破施工组织设计 (20)

十一、文明施工措施 (21)

十二、环保措施 (22)

冷却塔爆破拆除方案

一、编制依据

1、GB6722－2003《爆破安全规程》；

2、《民用爆炸物品管理条例》；

3、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》；

4、项目建设单位提供的图纸、资料；

5、现场踏勘情况。

二、工程概况

待拆除冷却塔塔高60m，其中塔体部分高54.2m，塔体顶部直径26m，底部直径41m，塔壁呈旋转双曲面形，最大壁厚0.45m，最小壁厚0.12m。塔体由底部32对人字柱支撑，人字柱高5.8m，截面积0.25m×0.40。人字柱坐落在底部水池边缘，水池直径为47.6m。塔体自重约2400t，该冷却塔结构长径比较小，重心低，属于钢筋混凝土薄壳结构。内部有圈梁、导水槽、塑料除水器、铁篦子等。

冷却塔周围环境：北面17m处为发电厂分析室，160m处为DCS（分布式控制系统），高差约为6.6m；西面27m处为发电厂地磅房；东、南两面为场平范围，几百米范围内都是空地。（见下图）

空

地

空 地

冷却塔周边环境示意图

堆煤场分析室

北

冷

却

塔

厂区大门地磅房

倾倒方向

倒塌

中心线

213.75°

待拆除的冷却塔

冷却塔内部构造

三、工程重难点及方案选择

3.1 工程重、难点

（1）冷却塔的爆破拆除期间，不能影响厂区的正常生产活动，尤其要对DCS（分布式控制系统）进行重点保护，这是此次爆破施工的重点；

（2）该冷却塔属于旋转双曲面薄壁结构的高耸建筑物，结构长径比较小，内部结构复杂，预处理部分量大，脚手架的搭设区域狭窄，给搬运钢管和搭设脚手架造成不小困难；

（3）冷却塔结构复杂，尺度很大，目前拆除案例不多，在重庆是第一次拆除类似建筑物，技术难度大；

（4）由于本次工程量大，周边环境较复杂，爆破的安全组织工作难度大。

3.2 方案选择

由于冷却塔的复杂结构，采用人工和机械方式不安全，从安全性和经济效益方面考虑，采用爆破的方式拆除。可供选择的爆破方案有原地坍塌和定向倒塌两种方式。为确保周边建筑物的安全和冷却塔充分解体，采用向东南侧倾倒、逐段解体的方式，为确保倒塌方向的准确性，进行了精密的爆破组织设计，同时采用经纬仪进行测量定位。

四、爆破缺口和爆破参数的设计

4.1 爆破缺口的设计

该冷却塔共32对人字柱，每对人字柱对应的圆心角为11.25°，设计的倒塌中心线落在一对人字柱柱基上，以此为中心柱向两边对称爆破拆除共1+9+9=19对人字柱时，爆破切口圆心角为213.75°，切口高为人字柱、圈梁和预切窗口高度之和5.8+1.3+8.0=15.1m。为确保冷却塔能顺利的向东南侧倾倒，并有足够的支撑不发生下坐和后坐，爆破切口设计圆心角为213.75°，即19对人字柱的弧长长度，爆破切口上部直径为35m长72.12 m，下部长94.7m。

4.2 预处理

为减小一次齐爆药量，降低爆破规模，提高爆破安全性，使冷却塔顺利坍塌和形成良好的破碎效果，在保证结构安全的前提下，进行以下预拆除：（1）在爆破切口上部（圈梁上方），预先用炮机拆打出高为8m、宽为2m 的10个窗口，窗口之间预留支撑塔壁6m。为了预处理后塔体的受力均衡，爆破切口内开窗部分的中心线落在人字柱柱基的正上方，而保留支撑塔壁部分由柱基相邻的两对人字柱对称支撑，因此，按爆破拆除19对人字柱统计，窗口为10个，两端的窗口同时作为定向窗使用。在爆破切口上方（圈梁上部），预先用炮机拆打出高为8m、宽为2m的10个窗口，窗口之间预留6m宽的支撑塔壁。炮机施工时，要由安全技术人员现场指挥作业；在支

撑侧的13对人字柱的每对人字柱底部打一个孔（不装药），使其容易在爆破倒塌瞬间形成支撑铰链。

（2）用炮机拆除冷却塔内部中心井、铁栏杆、塑料除水器和塑料填料等。（3）爬梯和避雷针在缺口内的部分全部割断。

（4）进水管和其他附属设施预先采用人工或机械的方式予以拆除，并把冷却塔底部积水抽干。

（5）装药完毕，拆除冷却塔内部铁篦子、导水槽、竖直立柱。

4.3 爆破参数的设计

爆破切口范围内有19对人字柱、高8m宽6m的11个薄壁结构的支撑塔壁、高1.3m厚0.45m的圈梁等结构。冷却塔预拆除后的爆破切口范围内保留的支撑塔壁在4.3m和7.3m高处进行钻孔，保证在塔体倒塌时该部分保留塔壁折断不形成支撑；而圈梁只需在预拆除窗口下方进行钻孔将其炸断即可破坏其支撑，人字柱在其底端和顶端各打五排孔及中间打一排孔破坏其支撑。

（1）炮孔直径：

d=40mm

（2）最小抵抗线：

冷却塔支撑塔壁4.3m和7.3m高处的壁厚分别为0.22m和0.18m

处进行了钻孔（δ表示厚度）

塔壁：w1=0.5·δ1=0.5×0.22=0.11m；

w2=0.5·δ2=0.5×0.18=0.09m；

圈梁：w3=0.5·δ3=0.5×0.42=0.21m；

人字柱：w4=0.5·δ4=0.5×0.25=0.125m。

3）、炮孔深度h

塔壁：h1=0.68·δ1=0.68×0.22=0.15m；

h2=0.67·δ2=0.67×0.18=0.12m；

圈梁：h3=0.64·δ3=0.64×0.42=0.27m；

人字柱：h4=0.68·δ4长边=0.68×0.4=0.28m。

4）、炮孔间距a

塔壁：a1=1.5δ1=0.33m；

a2=1.5δ2=0.27m

圈梁：a3=1.45w3=1.45×0.21=0.3m；

人字柱：a3=1.5w3=1.5×0.2=0.3m。

5）、炮孔排距b

塔壁：b1=a1=0.33m；

b2=a2=0.27m

圈梁：b3=a3=0.3m。

6）、单孔装药量：（q取70/W）

塔壁：Q1=( q1·a1·b1+ q2 ·a1·b1·δ1) ·f

=(70/W1×0.33×0.33+ 150×0.33×0.33×0.22)×0.85

≈60g

Q2=( q1·a2·b2+ q2 ·a2·b2·δ2) ·f

=(70/W2×0.27×0.27+ 150×0.27×0.27×0.18)×0.85

≈55g

圈梁：Q3=( q1·a3·b3+ q2 ·a3·b3·δ3) ·f

=(70/W3×0.3×0.3+ 150×0.3×0.3×0.42)×0.85

≈60g

人字柱：采用两层间隔装药，每个药包的装药量为

Q4=( q1·δ4·B+ q2 ·a4·B·δ4) ·f

=(70/W4×0.2×0.25+ 150×0.3×0.2×0.25)×0.85

≈30g

单孔装药量为：30g×2=60g

7）总炮孔数：

N=S/a≈1500个

S为打孔区域总面积，a为单位面积炮孔数。

8）设计总药量：

Q=Q1N≈88kg

Q1为单孔装药量

9）雷管总数：导爆管雷管2000发，瞬发电雷管200发。

爆破参数详见下表：

冷却塔爆破参数表

炮孔部位厚度/m 孔深/m 孔间距/m 孔排距/m 单孔装药量/kg 炮孔数/个总药量/kg

塔壁0.22 0.20 0.20 0.20 0.06 540 32.4 0.18 0.12 0.18 0.18 0.055 360 19.8

圈梁0.42 0.27 0.30 0.30 0.06 240 14.4 人字柱0.40 0.28 0.30 / 0.06 360 21.48 合计/ 1500 88

五、爆破器材选择与起爆网路设计

5.1 爆破器材选择

炸药选用2号岩石乳化炸药；选用脚线不得小于3m的毫秒延期非电雷管的1、3、5段；采用瞬发电雷管起爆非电雷管。

5.2 起爆网路设计

将爆破切口内分成三个区域起爆，中间三对人字柱及其垂直对应的上方区域用1段毫秒导爆管雷管起爆，中间区域两侧各三对人字柱及其对应区域用3段起爆，爆破切口两边各五对人字柱及其对应区域用5段起爆。导爆管每12根为一组，为保证所有炮孔充分起爆，采用电网路与非电网路组合网路起爆，每组导爆管雷管用两发电雷管的复式电网路起爆（见爆破起爆分段示意图）。

装药前进行1：1网路试验，检验爆破器材及网路可靠性。

图5、起爆网络图

六、安全技术校核

为确保DCS（分布式控制系统）和分析室的绝对安全，需对由爆破和塔体塌落在DCS（分布式控制系统）处和分析室处产生的振动进行校核。

6.1 爆破振动校核

6.1.1 DCS （分布式控制系统）处

1）爆破振动校核

根据《爆破安全规程》中关于爆破安全振动速度的计算公式：

α

????? ??=R Q KK v c 31

1 式中：Q ——单响药量，Kg ，取37kg ；

R ——爆区边缘至被保护目标的距离，m （取160m ）；

V 1——质点峰值振速，cm/s ；

K ——修正系数，0.25～1.0，

K c = 30～500，取为100；

α—地震波衰减系数，α=1.5～2.0，取2。

经计算DCS 处的爆破振动： v 1 = 1cm/s

炸药爆炸引起的振动可按下式计算：

57.131

1.32????? ??=R Q v b

式中：

v b —质点振动速度，cm/s ；

Q —最大一段药量，Q =37kg ；

R —至药包几何中心的距离，m ，取160m 。

经计算DCS 处的爆破振动： v b =0.7cm/s

可见，由爆破在DCS （分布式控制系统）处产生的振速满足《爆破安

全规程》的要求。

6.1.2 分析室处

对17m 处的分析室，其17m 为冷却塔最底端支撑侧边沿离分析室的距离，而实际上爆破区域的药包中心离分析室的距离应为17m + 22.78m=39.78m ，需对分析室处的振动进行校核，其安全允许振速按照《爆破安全规程》GB6722—2003的规定，对周边建筑的振速控制在2~3cm/s 以下。

根据《爆破安全规程》中关于爆破安全振动速度的计算公式（R 取39.78m)：

α

????? ??=R Q KK v c 311 经计算分析室处爆破振动： v 1 = 0.35cm/s

炸药爆炸引起的振动按下式计算：

57.131

1.32????? ??=R Q v b

经计算分析室处爆破振动： v b =0.312cm/s

可见，由爆破在分析室处产生的振速要小于《爆破安全规程》允许的安全振动。

6.2 塌落振动校核

6.2.1 DCS （分布式控制系统）处

根据塌落振动速度公式：

βσ))((

3

1MgH

R K V t = 式中：v t —触地引起的地面质点振速，cm/s ；

Mgh —触地冲量，(式中：m 为同时倒地的建筑物质量，m =2400t ；g

—重力加速度，9.8m/s 2；h —建筑物重心高度，取28m )；

K t —衰减参数，取1.12，

β—衰减参数，取-1.66

R —触地边缘至被保护目标的距离，取160m 。

σ—冷却塔爆破后解体构件混凝土破坏强度，包含地面介质破坏的

折合强度，以混凝土结构破坏为主一般取值10MPa

经计算： v t =0.12cm/s

可见，由塔体塌落在DCS （分布式控制系统）处产生的振速要小于人在DCS （分布式控制系统）处走路产生的振动。

因此，对冷却塔进行爆破，完全能保证DCS （分布式控制系统）的安全。

6.2.2 分析室处

按照《爆破安全规程》GB6722—2003的规定，对周边建筑的振速控制在2~3cm/s 以下。

根据塌落振动速度公式：

βσ

))((

3

1MgH R K V t = R 取62.56m

经计算： v t =0.55cm/s

可见，由坍塌在分析室处产生的振速要小于《爆破安全规程》允许的

安全振动。

6.3 减小爆破振动与触地振动的措施

爆破拆除时引起周围建筑物振动的原因是：

（1）炸药爆破时引起的爆破振动；

（2）建筑物在倾倒触地时引起的冲击振动。

1）减小爆破振动的措施

为减小爆破振动，采用毫秒微差控制爆破，控制最大段单响药量，控制爆破振动。通过6.1的校核，爆破产生的振动速度对DCS（分布式控制系统）和分析室均小于《爆破安全规程》规定安全允许振速。

2）减小触地振动的措施

为了降低落地振动，设计合理爆破参数，使冷却塔逐段解体，以降低触地振动波的强度。通过6.2的校核，塌落产生的振动速度对DCS（分布式控制系统）和分析室均小于《爆破安全规程》规定安全允许振速.

6.3 爆破飞石的安全防护问题

由于冷却塔壁较薄，配筋率较高，并且要求爆破后混凝土飞离钢筋网，因此炸药单耗大（q=1500g/m3），则不可避免会产生爆破飞石，爆破飞石距离（L）与单耗（q）的关系为

L=71q0.58

L=90m

在冷却塔和需保护的分析室之间离分析室3m处采用高6m、宽2m、2m 一步距、6m一单侧斜撑的双排钢管架进行防护，防止爆破时飞石危害，保护分析室绝对安全。在钢管架靠爆破区域的一侧悬挂3m长、0.3m宽竹跳

板满挂密眼安全网等防护材料。

由于此次冷却塔爆破采用定向倒塌方式，靠需保护侧塔壁、人字柱和圈梁不进行钻孔装药，而倒塌侧无任何需保护的设施、设备。

对于塔体坍塌过程中溅起的飞石，由于倒塌方向500范围内为空旷区域，无任何设备、设施和人员，故无影响，施工时，保证有充分的撤离距离，为防止倒塌溅起飞石，爆破前用机械将倒塌方向地面摊平。

6.4 爆破振动监测

为确保17m 处的分析室、160m 处的DCS （分布式控制系统）及其它建筑物的安全，在冷却塔爆破过程中必须实施爆破振动监测。设防标准按照《爆破安全规程》GB6722—2003的规定，对周边建筑的振速控制在2~3cm/s 以下。震动传感器应设置在分析室、DCS 旁，以期科学地督导爆破施工。

（1）测试系统

使用仪器及系统布置：（IDEC ）UBOX —20016、（IDTS ）—3850/4850等记录仪及配套传感器，为了提高抗干扰能力，各测点之间用屏蔽线连接。

图5.3.3、爆破振动监测系统图

（2）监测方案

1）测点布置。研究爆破地震动波传播规律通常是沿爆破区径向或环

向布置1 条或几条地表测线，径向测点按对数曲线布置，测点应放在同一传感器测点1

（IDEC ）UBOX —20016或IDTS3850/4850

爆破振动记录仪 计算机

打印机

传感器测点2

传感器测点n

地层或基础上，每一测点必须测垂直方向振动量，最好能同时测3 个方向量。监测点应布置在被监测对象附近的地表、基础或建筑物上。

2）传感器和爆破振动记录仪标定

每隔一定的时间（半年或一年）对所使用的传感器和爆破振动记录仪进行标定，确保监测数据真实可靠。

3）量测数据的处理与使用。

将得到的振速与安全判据（有关规程所规定的允许振动速度值）相比较，可以判断建筑物、构筑物是否安全。若所测得的振动速度值大于允许值时，则应采取减振措施；小于允许值时，可加大起爆规模，提高施工效率。

应用公式V=K（Q1/3／R）α及一元回归法对所测得的数据进行回归分析，得到与介质、地形有关的系数K、α，从而可得到质点振速V 的衰减规律，然后根据上式、允许最大振动速度、爆心距R，推算出下一次允许起爆药量Q，以达到科学装药。

七、施工技术设计

7.1 钻孔

炮孔的装药结构、药包直径、装药量、装药长度、堵塞长度必须符合设计要求。一般由二人一组，一人操作；一人负责监督和记录。

（1）按爆破设计的破坏部位和孔位进行标孔，标孔时应注意避开钢筋。

（2）钻孔时，孔径—般不小于38～42mm。以利于提高装药集中度，相对增加堵塞长度。

（3）每一个孔都要进行精确测量，孔深不够时需要加深，超过设计深度时则要用炮泥填至设计深度，保证每个炮孔都合格。

7.2装药、填塞和连接起爆网路

（1）药卷应缓慢送入炮孔，且保证药包紧贴孔底。

（2）禁止将起爆药包从孔中拨出或拉出。

（3）堵塞物应用土壤，细砂或其它混合物，禁止使用块及可燃的材料。施工过程中应保证堵塞质量。

（4）装药和堵塞过程中均须谨慎保护雷管脚线、连接电线等，以防发生事故。

（5）为了提高装药速度．可预先按药量及炮孔个数准备好药卷，并准备好炮泥，严禁边打孔边装药。

（6）装药堵塞作业时应有爆破技术人员在现场进行技术指导和检查监督。

7.3 飞石及粉尘防护、警戒和起爆

爆破拆除钢筋砼冷却塔，除了爆破可能产生个别飞石之外，冷却塔落地撞击破碎也会激起飞石，所以必须对个别飞石进行防护。措施如下：（1）、保护性防护：沿冷却塔支撑侧原有围墙采用高6米、宽2米、2米一步距、6米一单侧斜撑的双排钢管架进行防护，防止爆破时飞石危害，保护分析室绝对安全。在钢管架靠爆破区域的一侧悬挂3米长、0.3米宽竹跳板满挂密眼安全网等防护材料。

（2）、安全警戒线范围为倒塌反方向及其两侧150m，其它方向350 m。

（3）、爆破前在倒塌方向地面垫层上洒水，并在冷却塔倒塌瞬间用消防水车对倒塌区喷水，防止尘土飞扬。

八、脚手架的搭设

为了方便进行钻孔和装药，需要在冷却塔人字柱周围和冷却塔内部搭建脚手架。外围脚手架搭设在冷却塔周围的混凝土通道上，内部脚手架搭设在冷却塔井字架上，并以冷却塔内的铁板作为脚手架底板垫木，脚手架的材料自冷却塔的中间竖井向上提升至施工平台。在施工平台满铺竹笆或跳板。脚手架为双立杆，立杆间距1.8m，水平间距1.8m，附作剪刀撑，脚手架与塔壁和人字柱相拉接，拉接杆采用双卡扣。

脚手架施工方案如下：

1、材料要求

1）、杆件的规格的要求：

杆件采用外径48mm，壁厚3.5mm的钢管，其材质应符合《GB700—79》3号钢的技术条件，每1000mm重量为3.84kg。

2）、选材要求

钢面无凹凸状、无疵点、裂纹和变形

3）、加工要求

二端切口需平直，严禁斜口、毛口、卷口等现象。

4）、扣件的规格要求：

扣件采用可锻铸铁，符合国家规定要求，抗拉强度大于等于3.234×105/KN/M2，延伸率大于等于8%，螺丝、螺帽采用3号钢技术条件，符合《GB5-66》和《GB41-66》的技术要求，铆钉采用20、25号铆钉钢，所有扣件应有出厂合格证。扣件螺栓拧紧扭力矩70N/m时，不得破坏。

2、脚手架搭设工艺

钢管脚手搭设的施工顺序为：内立杆→外立杆→小横杆→大横杆→搁栅→防护拦杆→斜拉杆→连墙杆→垫铺笆→ 竖挡脚板→挂安全网。

3、脚手架高度、步距和纵距

本工程脚手架高度随施工高度而定，步距每步取 1.8m，立杆纵距取1.8m，立杆与壁面距离为0.30m，小横杆悬臂为0.15m，里外立杆距离为1m。

4、脚手的稳固保护措施：

为维护脚手架的稳固，做到安全生产，除了在选材中严格规定，搭设中做到杆件的牢固连接外，还应具备斜杆和连壁杆推拉的保护。

a、斜杆：

1）、斜杆距离

每9m设置不同方向一付。如脚手架一个立面纵向间距小于6.5m，应设单跨“之”字形斜杆。

2）、角度

斜杆设置角度与地面成45-60度夹角，纵向总距较长的脚手架立面，应采取60度夹角为宜。本工程斜杆设置角度为45度。

3）、接长

斜杆接长，应采用搭接且搭接长度不小于0.05m，相邻的两个搭接不在同一水平高度上。

b）、连墙杆

为确保脚手架的安全和稳固，需在每隔1.8m高度要沿塔壁四周设置连墙杆。连接脚手架的部位，应尽量靠近小横杆与立杆的连接处，不能用小横杆直接作为连壁杆，连壁杆位置设置应保持上下垂直一线。连壁节点