地面地形对楼房倒塌效果的影响分析.pdf

第 2 7卷第 3期 2 0 1 0年 9月 爆破 BLASTI NG Vo 1 ． 2 7 No ． 3 S e p ． 2 0 1 0 D O I 1 0 ． 3 9 6 3 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 4 8 7 X． 2 0 1 0 ． 0 3 ． 0 3 2 地面地形对楼房倒 塌效 果 的影 响分析 刘 翼 ， 崔 晓 荣， 李 战 军 广东宏大爆破股份有限公司， 广州 5 1 0 6 2 3 摘要 采 用 2个爆破切 口和 3个解体压缩层进行 同向折 叠和原地坍塌相 结合 、 从下往上依次起爆 的方 法 对沈阳2 3层的东阳阁进行 了爆破拆除， 结果有 5层楼最后没有完全坍塌。通过反复观察爆破录像， 结合爆 破设计和爆堆 形态 ， 研 究楼房 倒塌过程 ， 最后得 出 楼房倒 塌前方 5 m 范围 内， 由于倒塌前 沿建筑垃圾 大量堆 积 ， 堆积高 2～ 3 m， 楼房 下坐时前面爆 渣排 出受 阻， 形成 楼体 倾倒方 向 的阻力 ， 而楼房后 面的爆渣在 楼房后 坐挤压下却可 以 自由地向外挤压 ， 形成不 了支撑楼房 翻转的反 力 ， 最终导 致楼 房倾倒 不顺 ， 出现 5层 楼最后 没有 完全坍塌 的状况。 关键词 框 架结构 ； 爆破 拆除 ； 爆堆形 态； 地 面地 形 中图分类号 T U 7 4 6 ． 5 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 0 0 3一 O 1 1 3 0 5 An a l y s i s o f Te r r a i n Af f e c t i n g o n Bu i l d i n g Co l l a p s e Re s u l t L I U - Y i ， C U I X i a o r o n g ， L I Z h a n - j u n G u a n g d o n g Ho n g d a B l a s t i n g E n g i n e e r i n g C o L t d ， G u a n g z h o u 5 1 0 6 2 3 ， C h i n a Abs t r a c t T h e Do n g y a n g g e h o t e l w i t h 2 3 fl o o r s i n S h e n y a n g w a s d e mo l i s h e d b y e x p l o s i v e wit h e q u i d i r e c t i o n a l f o l d i n g a n d c o l l a p s i n g i n s i t u a n d fir i n g f r o m d o w n t o u p， wh i c h h a s t wo b l a s t c U t S a n d t h r e e d i s i n t e g r a t e c o mp r e s s z o n e s ， b u t t h e r e a r e n o t 5 fl oo r s c o mp l e t e l y c o U a p s e d ． T h r o u g h o b s e r v a t i n g b l a s t i n g T V r c p e a t l y a n d wi t h t h e b l a s t i n g d e s i g n an d mu c k s h a p e ， t h e c o l l a p s i n g p r o c e s s wa s s t u d i e d a n d t h e r e s u l t s a r c t h e r e w a s l a r g e q u a n t i t y c o n s t r u c t i o n g a r b a g e c u mu l a t i o n a b o u t 2 ～3 m h i g h， 5 m a h e a d o f b u i l d i n g ． O wi n g t o t h e a h e a d r e s i s t a n c e c a u s e d b y n o mo v i n g o f b l ast mu c k s d u r i n g d o w n s i t t i n g， a n d t h e b a c k b l a s t mu c k s c a n f r e e l y e x t r u d e a n d t h e n n o s u p p o r t i n g l e a d i n g t o o v e r t u r n， s o t h e r e a r e 5 floor s c a l l a p s e d i mp e rf e c t l y a t l a s t ． Ke y wo r ds fra me c o n s t ruc t i o n ；e x p l o s i v e d e mo l i t i o n；b l a s t mu c k s h a p e ；t e r r a i n 1 工程概 况 沈阳市东阳阁饭店位于沈阳市友好街东侧 、 北 站二路南侧 ， 共有 2 3层 ， 高约 7 6 n l 。该饭店东西长 3 8 ． 6 m， 南北宽 1 6 ． 4 i n ， 为框架- 剪力墙结构 。框架 体系为“ 肥梁胖柱” 型 ， 开 间跨度大 ， 立柱的最大截 面为 9 5 c m 9 5 c m。框架体系内分布 电梯 、 楼梯和 剪力墙， 结构稳定， 刚度大， 剪力墙厚度 2 5～ 3 5 c m 。 因城市发展的需要 ， 拟进行拆 除。沈阳市东 阳阁饭 收稿 日期 2 0 1 00 1一o 6 作者简介 刘翼 1 9 7 4一 ， 男 ， 工程 师， 硕 士， 主要从 事工 程爆破 ， E- ma i l l i u y i 9 51 71 0 9 s o h u． c o m。 店的外观见图 1 。 2 爆破周 围环境 东阳阁饭店四周环境复杂。东面为空地； 西面 2 5 i n为友好街 ， 友好街西 2 0 I n为在建建筑工地 ； 南 面为待拆 的 4层家具店楼房 ， 距 3 0层 高的框架． 剪 力墙结构的省工商银行大厦 8 1 In； 北面距待拆的 4～ 5 层框架楼房 m o te l 1 2 8的最近距离为 3 m， 距北 站二路为 3 0 in。周边环境示意图见图 2 。 3 爆破方 案 采用 双切 IS l 折叠、 原地座塌式 向南倾倒 的爆破 1 1 4 爆破 2 0 1 0年 9月 方案【 1 。将大楼开上下 2个定向爆破切 口， 下切 口 先起爆， 上部切 口后起爆， 使其发生折叠倒塌； 同时， 对上下定 向爆破 切 口以上 的楼层进行爆破解体 ， 削 弱结构的整体性 ， 使其在倒塌的过程中冲击、 压缩解 体。综合利用“ 双定向切口折叠” 和“ 爆破解体压缩 坍塌效应” ， 控制爆破坍塌范围。因此， 倒地后楼房 长度只有 4 O i n左右 ， 向南倒塌范围控制在 5 0 m以 内， 确保省工商银行旁的道路及地下管线不受破坏。 图 1 东阳阁饭店外观 F i g ． 1 Ap p e a r a n c e o f d o n g y a n g h o t e l 友 好 街 北站 二路 图 2 周边环境示意图 单位 f m F i g ． 2 E n v i r o n m e n t of d o n g y ang h o t e l u n i t m 综上考虑 ， 设计 2个南向定向倒塌爆破切 口， 下 定向倒塌爆破切 口为 1～ 4层 ， 上定 向倒塌爆破切 口 为 l 0～ 1 2层； 设计 3个解体爆破部位， 解体爆破部 位 1 位于第6 7层， 解体爆破部位2 位于第 1 4 一 l 5 层 ， 解体爆破部位 3位 于第 1 81 9层。如图 3 所示 。 其 中位于第 67层 解体爆 破部位 l ， 高度较 低 ， 相对比较好 防护 ， 南侧 的 13排立柱 ； 位于第 1 4～ 1 5 层和 l 8一 l 9 层的解体爆破部位， 高度高， 难 防护， 仅仅爆破中间的 2～3排立柱 ， 削弱结构 的整 体性， 使其下坐坍塌。 2个南向定 向倒塌爆破切 口， 主要用 于控制结 构定向倾倒的方向， 使高楼发生同向折叠倒塌。2 个解体爆破部位 ， 主要利用结构 的重力势能冲击压 缩削弱楼层 ， 使其发生坍塌 ， 有利于控制爆堆前倾范 围， 保证倾倒方向的建 构 筑物及设施的安全。 综合运用双切 口南向折叠爆破和解体爆破部位 下座坍塌 ， 将南向爆堆控制在 5 0 m范围内。 4 起爆顺序与起爆网路 总起爆顺序 为从下至上起爆。一次点火 ， 孔 内 实现延期 J 。起爆顺序如图 4所示。 2 3 2 2 21 2 0 位3 } 】 9 7 ；5 Y ／ ． 1 8 1 7 1 6 B 位2 钥1 5 1 4 1 3 l 2 I 切 12 1 1 1 9 8 位1 } 7 ‘ 5 4 3 2 f 切 13 上 r 2 3 22 21 20 位3 I ， T ， I～ H8 1 7 1 6 位2 I t T J一 11 4 1 3 1 1 2 ， 4 I L 1 I I IZ l J S - l o 亡 3 I- I S f 9 8 位1 l 7 I ‘ 5 4 s I I 3 1 2 l L ． h 2 口 L J 悭 1 [ I H S 一 1 图 3 爆破切 口示意 图 图 4 起爆时差 图 F i g ． 3 S k e t c h o f b l a s t i n g F i g ． 4 S c h e me o f d e t o n a t i o n c u t t i n g s e qu e n c e 考虑到沿倒塌方向， 联系① 一 ②跨和③ 一 ④跨 的联系梁截面尺寸小 ， 跨度小 ， 为结构 的薄弱环节 ， 如图5所示。为保证倒塌的效果， 定向爆破切口处， 中间的③和④轴立柱同时起爆。 起爆网路 孔内炸药用非电导爆管雷管起爆 ， 孔 外每 1 O个雷 管导爆 管形成一个 “ 大把抓” ， 用 四通 连接“ 大把抓” 引出的雷管脚线， 形成封闭的回路。 最终从“ 大把抓” 和四通的复式网路形成的封闭回 路中引出 2条导爆管 ， 形成起爆 网路 。如 图 6起爆 网路所示。 第 2 7卷第 3期 刘翼 ， 崔晓荣， 李战军地面地形对楼房倒塌效果的影响分析 1 1 5 I I l 霉 。 l I l 8 - 2 0 0 、 一 l I I 8 1 O 0 I ⋯ n 。 。 I I l 8 - 2 0 0 、 。 。 l l 1 ． ． I l 1 ． ． 一 1 00 0 一I I I 1 0 0 0 一 _ 一1 0 0 0 I l 3 2 5 l 1 0 0 0 一 8 一 l ‘ I 8 一l 0 8 -l 0 。 I 8 - I 6 0 61 5 0 24 0 0 6l 5 0 一 一 一 一 一 一 ＼厂 一 J ＼ _ J 、 ＼ r _ ＼ 厂 J _ _ ④ 循 ③ ⑦ 图5 倒塌方向的梁结构图 单位 m m F i g ． 5 B e a m s t r u c t u r e d r a w i n g f o r b u i l d i n g c o l l a p s i n g u n i t m m 图 6 起爆网路图 F i g ． 6 N e t w o r k o f d e t o n a t i o n 5 爆破效 果与结果分析 5 ． 1 爆破效果 从 3 0 f p s的楼房爆破录像 中可 以分析得 出， 当 看到闪光时 ， 表明雷管引爆启动 ， 起爆后约 1 ． 6 7 S 。 下切 口可 以看到浓烟出现， 上切 口以及解体部位 3 这时也可以看到浓烟 ， 表明这些部位也 已起爆 ， 从起 爆后 2 S 到起爆后 6 S ， 楼体一直按预定的倒 塌方 向 倾斜 ， 只是在后来的 0 ． 5 S 时间里 起爆后 6 S 到起 爆后 6 ． 5 S 楼体倾倒姿态发生了改变， 从最初的向 南 空地 倾倒逐渐过度到稳定竖直下落， 最后向北 5层框架楼 微倾 ， 直至楼体 5层没有倾倒 ， 只是发 生了楼层压缩。楼房倒塌过 程如图 7 、 图 8 ， 楼房堆 积状态如图 9 。 5 ． 2结果分析 楼体爆破没有完全倾倒， 而且出现了向相反方 向的微倾 ， 以致 出现 了 5层 没有完全解体 的堆 积状 态。最终 出现这种危险的状态 ， 从爆破倒 塌过 程来 看 ， 起爆时差设计正确 ， 爆破设计不是造成楼体没有 爆 管 桥 ① 倾倒的原 因。虽然楼体在起爆后约 1 ． 6 7 S ， 上切 口、 解体部位 3和下切 口同时可 以看到浓烟 ， 说 明起爆 出现 了窜爆 ， 设计时差与实际时差出现了偏差 ， 但没 有影响楼体向南倒塌 的倾 向 ， 因为在起爆后 2～6 S 的这段时间里 ， 一直保持着 向南倾 倒 的趋势。如 图 7所示 。通过反 复观察楼体倒塌 录像 ， 可 以看 出楼 体向后微倾发生在楼体最后着地至堆积稳定的这段 时间里， 而且在录像中还可以看到楼体在下落着地 的时候， 楼体后面出现大量的爆渣排出， 而楼体前面 爆渣则没有移动。结合爆破前， 楼体倒塌前面堆积 大量 已拆 除楼房 的建筑垃圾 ， 而且在楼体前 5 m范 围内， 建筑垃圾堆积高 2 3 m， 如 图 l O所示 ， 由此 可以得知 ， 地面地形是造成楼体最后没有倾倒的主 要 原 因 。 6 结语 在楼房爆破拆 除的实践中 ， 倒塌场地的平顺 和 倾斜方 向对爆 堆形态 的影 响不可 忽视 。尽管爆 破设计完全正确 ， 楼房空 中倒塌过程也没出现问题 ， l 1 6 爆破 2 0 1 0年 9月 但在楼房的着地过程中， 由于倒塌前沿场地不平 ， 前 面爆渣排出受阻 ， 致使倒塌前沿爆渣大量堆积 ， 形成 楼体倾倒方向的阻力 ， 后 面爆渣 由于受楼房下坐挤 压不断排出， 形成不了楼房翻转的支撑力m ， 最终 可能导致楼房倾倒不顺， 甚至出现反向倾倒。因此， 倒塌场地前沿一定范围内清理顺畅对楼房成功爆破 至关重要 。 起爆 0 s 起 爆后 1 s 起 爆后 1 ． 6 7 s 起爆 后 2 s 起爆后 3 s 起爆后 4 s 起爆后 6 8 ’ 起爆后 7 s 起爆 后 5 8 图7 楼房倒塌过程分析图 F i g ． 7 A s s a y p l a n f 0 r b u i l d i n g c o H a p s i n g 图 8 楼房倒塌过程其中2图 F i g ． 8 T wo p i c t u r e s f 0 r b u i l d i n g c o U a p s i n g 起爆后 8 s 图9 楼房堆积状态图 F i g ． 9 S t a c k i n g f 0 r b u i l din g c o U a p s i n g 第 2 7卷第 3期 刘翼 ， 崔晓荣， 李战军地面地形对楼房倒塌效果的影响分析 1 1 7 图 1 0 楼房爆渣堆积状态分析图 F i g ． 1 0 S t a t e a s s a y p l a n f o r b l a s t i n g s l a g 参考文献 [ 1 ] 崔正荣 ， 赵明生， 杜明照． 剪力墙结构原地坍塌爆破拆 除数值模拟[ J ] ． 爆破， 2 0 0 9 ， 2 6 3 6 2 - 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