两栋紧邻的不同结构高楼同时爆破拆除.pdf

第37卷第3期 2020年9月 Vol. 37 No. 3 Sep. 2020 bMg do i 10. 3963/j. issn . 1001 -487X. 2020.03.019 两栋紧邻的不同结构高楼同时爆破拆除 许建矿2,李翠林“2,王中全“2,郑德明1李超1 1.山西壶化集团爆破有限公司，长治047300； ；2,山西壶化集团股份有限公司，长治046000； ； 3.安徽天明爆破工程有限公司，滁州621900 摘 要针对在城市复杂环境中，一栋15层高51m的全剪力墙结构高楼，与另一栋高38m宽25m的3层 大跨度训练楼，两楼中间仅有一条5 cm宽的沉降缝，紧邻的两栋不同结构的高楼同时进行爆破拆除，采用了 一种双“3切口”定向爆破拆除的方案。两栋紧挨的高楼作为一个爆破整体考虑，通过在两栋楼房分别设置 3个爆破切口，选用合理的技术参数、施工方法和爆破危害控制措施，采用数码电子雷管和导爆管雷管混合 起爆网络,最终实现了训练楼原地坍塌、主楼定向倾倒的爆破效果，爆堆位置及高度、振动监测、飞石控制等 均在安全范围内。 关键词复杂环境；两栋紧邻；不同结构；爆破拆除 中图分类号TU746.5 文献标识码A 文章编号1001 -487X202003 - 0109 - 06 Simultaneous Blasting Demolition of Two Adjacent Tall Building s with Different Structures XU J ian-gang ,2 ,L I Cui-lin2, WANG Zhong-quan1,2 , ZHENG De-ming3,11 Chao1 1. Sh a n xi Hu h u a Gr o u p Bl a st in g Co Lt d, Ch a n gzh i 047300, Ch in a ； 2. Sh a n xi Hu h u a Gr o u p Co Lt d, Ch a n gzh i 046000, Ch in a； 3. An h u i Tia n min g Bl a st in g Co Lt d,Ch u zh o u 621900,Ch in a Abstract I n order to realize the simultaneous demolition of two adjacent tall building s with different structures under complex urban environment, a double u three-notchM directional blasting demolition scheme is adopted ・ ・ The main building is a 15 -storey, 51 -meter-hig h building with full shear wall structure, and the other one is a long -span training building with a heig ht of 38 meters and a width of 25 meters. And there is only a 5 cm settlement joint be tween them. The two adjacent hig h-rise building s are reg arded as a whole in this blasting . By setting three blasting notches in each building, selecting reasonable technical parameters, construction s and safety control meas ures ,the vertical collapse of training building and directional collapse of main building are finally realized with the application of EDD and shock tube detonator mixed blast network. The location and heig ht of muck-pile, vibration monitoring and flying stone are all controlled within the acceptable rang e. Key words complex environment ； ； two building s adjacent ； ； different structures ； ； Blasting demolition 1工程概况 根据长治市城建工程要求,需对长治市体育局 收稿日 收稿日 802020-04-25 作者简介许建刚 1985 -，男,工程师、工程硕士，从事工程爆破技 术管理与研究相关工作,E-mail huhuabaopo 163. com0 原办公楼15层高层建筑物及其附属设施进行拆除, 该建筑群由三个独立的建筑物构成，由南至北分别 是裙楼、主楼、训练楼，拟拆除建筑物总建筑面积 13 000余汗。 11周围环境 拟拆除楼房位于长治市潞州区商业圈内,紧邻 110爆破2020年9月 市区主要交通要道府后东街及英雄中路，南侧13 m 为府后东街，南侧60 m为中宏时代高层住宅楼，西 侧120 m为英雄中路，东侧160 m为中国人寿和中 国人寿家属院，西侧50 m为英雄路派出所,西北方 向90 m为长治宾馆，东侧7 m紧邻废弃居民楼,西 侧15 m紧邻一座正在搬迁中的居民楼，正在营业中 需加强保护，北侧89 m指挥部办公处，周围环境详 细情况见图1。 - - 英 雄 I T I I T I 总包单位 T府后东街卜 废弃足球场 百佳购物中可 中宏住宅楼 图1周围环境示意图单位ni Fig . 1 Diag ram of surrounding environment unit m 12结构特点结构特点 本工程全部为地上建筑，自南向北依次是裙楼、 主楼、训练楼，其中裙楼为钢筋混凝土框架结构，高 度在10 m以下，拟采用机械拆除方式进行拆除;主 楼为长治市体育局原办公使用，共15层，长度51 m, 宽度9.6 m,总高度51 m,主体为全剪力墙结构，拟 采用爆破方法拆除主体楼房;训练楼为三层的体育 训练馆，长度48 m,宽度25 m,总高度38 m,最大层 高为一层高16 m,二层、三层为11 n i,主体为钢筋混 凝土框架结构,顶板结构为球形网状钢架结构,顶板 跨度大、结构不坚固，拟采用爆破方法拆除。见图2。 1.3本工程特点、难点分析本工程特点、难点分析 1 主楼结构为现浇钢筋混凝土全剪力墙结 构,主体坚固,刚性大，预拆、钻孔、爆破工作量大，且 倒塌后不易解体⑴。 2 训练楼结构为大跨度场馆式结构，层高大、 跨度大，三层楼顶顶板均为球形网状钢架结构，单层 顶板厚度达2.5 m,顶板垂直方向有一定抗压强度， 水平方向抗拉强度较小。 3 拟拆楼房位于城市商贸中心，周边高层住 宅小区人员多，城市道路车流量大，要求同时起爆两 栋楼房,降低爆破警戒对周边单位、居民的影响，警 戒工作难度大。 4 楼房拟倾倒方向背侧13 m为城市主干道、 60 m为高层住宅楼，对拆除爆破定向准确性、施工 精细度要求高。 5周边环境复杂，对爆破振动、塌落振动、飞 石防护等防护标准高,必须落实危害效应监测,不得 损坏周边建构筑物、管线等。 图2拟拆除楼房平面示意图 Fig . 2 Plane fig ure of building to be demolished 2爆破方案 2.1总体爆破方案总体爆破方案 根据现场情况,主楼和训练楼选择爆破拆除,裙 楼采用机械拆除⑵。裙楼拆除在爆破拆除后进行, 可降低爆破对紧邻道路和住宅区的影响。其中，主 楼和训练楼仅有一条5 cm厚的沉降缝，两栋楼房结 构差异大，同时爆破拆除施工应按一个主体两个部 分进行设计，确定为双“3切口”爆破方案。 双“3切口”爆破方案就是两个楼房按一个主体 进行设计,确定为定向倒塌方案，倒塌方向为正北 方,设计爆破切口数量各3个。其中主楼为全剪力 墙结构,总体质量大、结构坚固，需重点控制爆堆高 度和塌落振动，设计3个切口，以降低楼房塌落振动 和提高解体破碎度;训练楼层高大、跨度大、宽度大, 对爆破切口高度要求高，设计3个切口，满足切口总 高度的同时,降低施工难度,提高施工进度。 2.1.1 切口设计 主楼设计3个缺口⑶，分别在1 3层为第一切 口 ,5〜6层为第二切口 ,8 9层为第三切口；训练楼 设计3个缺口，分别在第一层的部分为第一缺口，第 二层的部分为第二切口，第三层的部分为第三切口。 切口分部示意图见图3。 钢筋混凝土立柱的爆炸高度可按工程爆破的经 验公式计算 H 二 KB h 第37卷第3期许建刚，李翠林,王中全，等 两栋紧邻的不同结构高楼同时爆破拆除111 式中K为爆高系数,一般取1. 0〜2. 0；〃为立 柱倾倒方向截面边长池为钢筋失稳最小破坏高度, 人取\2.5 d,d为钢筋直径。 图3爆破切口分部示意图 Fig . 3 The notches distribution fig ure 根据上述经验公式计算 H北20. 31 南 11.7 mo 见表 1。 表1爆炸高度一览表 Table 1 Blasting heig ht table 位置 训练楼主楼 楼层范围高度/m楼层范围高度/m 1层3.5 第一缺口1层6.52层3.5 3层3.5 5层3.5 第二缺口2层2.0 6层0.9 8层3.5 第三缺口3层2.0 9层0.9 合计10.519.3 训练楼的层高大，爆破施工难度高，总体质量 小,选择较小的爆破切口，爆后不易形成触地完全解 体,但主楼的总体质量大，倾倒后可形成较大的冲击 力，可对训练楼造成二次冲击破坏，降低主楼的触地 冲击力，增加训练楼的破碎块度，从而达到主楼降低 触地振动，训练楼增加破碎度的有利目的。 2.1.2 预处理 1剪力墙预处理 剪力墙的预处理主要在主楼，在保证楼房整体 稳定性前提下,对爆破切口范围内的所有楼层的隔 墙全部进行预处理⑷，处理范围如图4O 第三缺口 8层、9层 第9层 1 1 机械预拆除部分 第二缺口 5层、6层 第6层 1、 1 机械预拆除部分 图4主楼预拆除处理范围示意图 Fig . 4 Fig ure of the area to be demolished on main building 2 对非承重墙进行预拆除 非承重墙全部集中在主楼的楼道北侧墙，非承 重墙为砖结构，有横梁保护可全部进行预拆除。 3 主楼的楼梯、电梯井的预处理 对于在爆破缺口范围内的楼梯、电梯井,其中楼 梯的处理方法为⑸J〜9层楼梯和楼梯横梁之间的 混凝土破碎，露出10〜20 cm宽的钢筋网形成贯 通缝。 电梯井的处理方法在缺口范围中的电梯井全 部将电梯井东西两面墙体完全预拆,将南侧电梯井 墙面开挖一条10〜20 cm宽的贯通缝，电梯井北侧 墙体布设炮孔，采用爆破方法进行处理。 4 管道、管线在楼层间的连接全部切割断开, 主楼与裙楼的连接采用人工拆除方式全部切断。 2.2爆破参数爆破参数 采用梅花形布孔方法⑹。布孔参数和爆破参 数见表2。 112 爆破 2020年9月 表2爆破参数汇总表 Table 2 Summary table of blasting parameters 爆破 部位 截面/m 抵抗 线/m 孔距/m排距/m 最小 抵抗线/m 孔深/m 单孔 药量/g 单耗/ g -m-3 立柱1.2x0.50.250.40.30.200.331502500 立柱0.5 x0.50.250.50.30.250.332002677 剪力墙0. 3 m 厚0.150.30.30.150.201003704 剪力墙0. 2 m 厚0.100.20.20.100.12506250 2.3起爆网路起爆网路 由于本次楼房拆除的剪力墙面积大，炮孔数量 多,如果只使用电子雷管，会造成电子雷管数量庞 大，对施工总进度影响大。综合考虑多种因素，本次 爆破采用电子雷管和导爆管雷管混合起爆网路⑺， 电子雷管使用山西壶化生产的大圣电子雷管，最大 延期时间16 s ,可满足楼房拆除对长延期时间的要 求。其中，剪力墙炮孔密集,孔内使用导爆管雷管，孔 外使用电子雷管组网;立柱的孔内使用电子雷管，直 接组成电子雷管起爆网路。网路延期时间见图5。 9层 8层 7层 6层 5层 4层 3层 2层 1层 -1层 10层 南楼北楼 3层 2层 倾倒方向 1层 图5网路延期时间图 Fig . 5 Delay time of blasting network 3爆破安全校核与防护 3.1振动校核振动校核 1计算公式 爆破振动保护对象所在地质点振动速度由下 式计算 v 叭語『 式中-Q为一次齐爆药量,控制在25 kg以内；R 为保护目标到炸点中心的距离,m；为质点垂直振 动速度,cm/s；为为拆除爆破衰减系数，取0.3必 为与爆破地质、地形有关的系数;依实际取50；a为 爆破地震波衰减指数，依实际取1・6。 触地振动根据倒塌过程分析,触地振动最大的 部分为第一时间底部缺口上方的楼体冲击地面。 _恥牡詈广3呵 式中沙为塌落引起的地面振动速度,cm/s；M 为下落构件的质量,底部缺口以上部分的质量约 12 000 t；g为重力加速度,m/s2；H为构件的重心高 度，底部缺口以上部分重心的高度约25 in；”为地 面介质的破坏强度，一般取10 MPa；/为观测点至 冲击地面中心的距离，m；、0为衰减指数山3. 37,0二1.66；K为安全防护措施纠正系数，取值0. 5O 2计算结果及分析 根据爆破安全规程GB6722-2014中振动 安全允许标准，对于一般民用建筑物允许振动速度 为2.0 2.5 cm/s,工业和商业建筑物允许振动速度 为3.54.5 cm/s ,因此爆破振动、塌落触地振动的 第37卷第3期许建刚，李翠林，王中全，等 两栋紧邻的不同结构高楼同时爆破拆除113 计算数值均小于规范允许振动安全允许标准，满足 要求。见表3。 表3爆破振动、塌落触地振动计算结果一览表 Table 3 List of main impact of blasting and collapse vibration 序号 主要保护 目标 爆破爆炸中心塌落冲击中心 距离/m振速/cm sr1 距离/m振速/cm - s 1 1中宏时代住宅楼600.121000.86 2长治宾馆900.06701.55 3英雄路派出所500.16601.99 减振措施主要有在大楼倒塌位置与保护物之 间，开挖减震沟、爆破倒塌区域设置减震垫层，以及 训练楼倒塌之后形成的垫层，增强了对主楼的缓冲 作用,从而大幅降低爆破塌落振动，通过以往国内外 爆破监测数据及多次高楼爆破工程实践，采用可靠 的减震措施能够将爆破振动降低50以上。 3.2安全防护安全防护 安全防护措施主要分为近体防护和远体防护 两种方式。 3.2.1 近体防护措施 在炮孔位置采用草帘进行包裹,外层使用铁丝 网缠绕，使用铁丝捆绑。 近体防护措施应在楼体外侧的立柱、墙体区域 进行重点防护，在保护物方向进行重点防护,确保爆 破危害效应不会对周边环境造成破坏。 3.2.2 远体防护措施 1 裙楼作为主楼爆破时的南侧防护体，裙楼 机械拆除应在主楼爆破拆除之后进行,有效阻碍南 侧飞散物的飞散距离。 2 爆破主楼东西两侧、北侧的爆破缺口防护， 立柱装药堵塞完毕后，由里向外分别用木板、草帘固 定覆盖在立柱外侧面,然后用铁丝捆绑连接起来O 3 对楼房南侧爆破切口范围内的窗户，采用 木板进行完全封盖保护,减少爆破振动和爆破飞石。 3.3减震防护措施减震防护措施 为降低塌落振动、防止前冲和控制飞溅物，须在 楼房倒塌方向上铺设缓冲土堤 1 在训练楼的北侧30 m处有一条管道沟，爆 破之前对管道沟进行开挖,发挥减振沟的作用。 2 在楼房北侧30 m范围内，布设3条堆积 1 m厚、宽2 m的建筑垃圾带，发挥减振土堤的作用。 3 利用数码电子雷管，精确控制爆破延迟时间, 减少一懑爆总药量,降低楼房主体的振动强度。 4爆破效果与体会 4.1爆破效果爆破效果 2019年5月12日上午940对大楼实施爆破, 起爆后,两栋楼房依次向北侧发生倾倒，倒塌过程用 时11 s ,爆破后效果分下如下 1 起爆后,训练楼主体按照3层结构依次完 成原地垮塌,三层球形网状钢架结构叠加在一起，对 主楼倒塌形成了良好的铺垫作用。 2 主楼爆破后，第一缺口首先形成倾覆力矩, 但由于训练楼原地垮塌的高度较高，导致第一缺口没 有完全形成主楼彳顷倒趋势，主楼首先产生较大的向下 作用力，致使主楼整体后座严重，将裙楼挤压倒塌，后 座距离为56 m0第二缺口形成后,主楼形成向北 侧倾倒的趋势,开始向北侧空地倾倒;第三缺口的形 成，加速了楼房倒塌的速度侗时对全剪力墙结构、重 量大的主楼，倒塌触地解体起到了一定积极作用。 3 训练楼原地倒塌，主体解体较完全;主楼由 于主体结构的坚固性，致使在未爆破的楼体部分，触 地后未发生解体,但由于主楼宽度只有6.7 m,因此 主楼倒塌后,爆渣的总高度不超过10 m,可以满足 机械破拆的要求。 4 爆破后,飞石控制在安全距离范围之内，没 有对周边设施造成破坏，振动监测最大值为 0.48 cm/s,远远小于预计的振动数值，符合安全要求。 4.2体会体会 1 全剪力墙结构的建筑采用定向倒塌时，必 须开设多个爆破缺口，可以有效降低爆破后的塌落 振动，同时降低后续机械破碎的施工难度。 2 通过在主楼开设三个缺口，避免了主楼第 一缺口因训练楼废渣堆积多高，形成的主楼爆而不 倒的安全隐患。 3 两个不同结构的建筑物同时爆破拆除，通 过技术措施顺利完成楼房倒塌,节约了爆破施工安 全警戒的次数,大幅降低了政府相关部门的工作量, 形成了良好的社会影响。 4 本次爆破采用的安全防护措施设计合理，效 果显著，对本类型拆除爆杠程有一定的借鉴意义。 参考文献参考文献References [1]张 超，张 明，刘 军，等影响框剪结构拆除爆破 效果的要素分析[J].工程爆破,2018,241 32-42, 114爆破2020年9月 [1] ZHANG Chao, ZHANG Ming, UU Jun, et al. 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