复杂环境下“L”型框架楼房定向爆破拆除.pdf

第 33 卷 第 1 期 2016 年 3 月 爆 破 BLASTING Vol 33 No 1 Mar 2016 doi 10 3963/ j issn 1001 -487X 2016 01 018 复杂环境下 “L” 型框架楼房定向爆破拆除* 刘国军 1， 2， 张海龙2， 赵存清2 （1 甘肃省化工研究院， 兰州 730020； 2 甘肃兰金民用爆炸高新技术公司， 兰州 730020） 摘 要 介绍了 9 层 “L” 型框架楼房整体倾倒爆破拆除施工方案。爆破拆除楼房结构比较特殊， 且爆破周 围环境较为复杂。根据楼房 “L” 结构特点， 采取前后上下各设两个爆破切口的技术方案； 上下切口延时 300 ms， 前后切口延时 880 ms 的起爆网路； 并通过采用爆破体多层近体防护及消防水幕墙双层降尘等措施， 有效控制爆破有害效应。楼房爆堆范围和高度符合设计要求。 关键词 “L” 型框架楼；复杂环境；定向爆破；爆破拆除 中图分类号 TU746 5 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X （2016） 01 -0093 -03 Explosive Directional Demolition of ″L″-shaped Frame Building in Complex Environment LIU Guo-jun1， 2， ZHANG Hai-long2， ZHAO Cun-qing2 （1 Gansu Research Institute of Chemistry Industry，Lanzhou 730020， China； 2 Gansu Lanjin Civil Blasting High-tech Company， Lanzhou 730020， China） Abstract The demolition construction scheme of the whole dump blasting of a 9-story L-shaped frame building was introduced The building structure was special and the surrounding environment was complex enough According to the structure of the building ＂L＂ structure， the technical scheme was designed as four blast cuts at up and down， front and back position， respectively The interval time between up and down cut was 300 ms， and the interval time between front and the front was 880 ms The harmful effect of blasting was effectively controlled by using the multi protection near blasting building and double water curtain to reduce the dust The range and height of muck pile was controlled in accordance with the design requirements Key words ＂L＂-shaped frame floor；complex environment；directional blasting；explosive demolition 收稿日期 2015 -10 -19 作者简介 刘国军 （1977 - ） ， 男， 高级工程师、 本科， 主要从事民用爆 破技术、 采矿技术的研究，（E-mail） lgj2000163 com。 基金项目 甘肃省科技小巨人项目 （1305FCCA271） 1 工程概况 兰州市为迎接环青海湖自行车赛闭幕式在兰州 市举办， 改善赛道周围环境， 需爆破拆除兰州市静宁 北路与南滨河路交叉处的市人大 9 层商混住宅楼。 1 1 工程环境 爆破待拆楼房位于兰州市闹市区繁华地段， 楼 房北面 8 m 为围墙， 围墙外是人行道及兰州市交通 主干线南滨河路， 人行道边有多根高压输电线及通 信电缆等； 楼房西北面12 m 处为新建塔吊和开挖基 坑； 楼房东面 5 m 为新开挖深基坑， 30 m 处为围墙， 围墙外为人行道及兰州市交通要道静宁北路 （车流 量较大） ， 人行道上方有多根电线电缆平行布置； 楼 房南面 20 m 为两栋 6 层砖混结构楼房； 楼房西面 4 m为建筑单位材料场， 12 m 为场区围墙， 围墙外为 密集六层居民住宅。爆破楼房位于繁华路段， 爆破 环境较为复杂。爆破楼房环境示意图见图 1。 1 2 楼房结构特点 待拆楼房为 9 层框架结构， 楼房结构为 “L” 型。 南北长为 30 0 m， 东西宽为 24 0 m， 楼房高度为 31 0 m。楼房东西向及南北方向均为 7 排立柱， 立 柱尺寸为 60 cm 50 cm， 联系梁尺寸为 30 cm 50 cm。 所有墙体为空心砖墙， 楼内共有两个楼梯， 总 建筑面积为 4920 m2。楼房结构图如图 2 所示。 图 1 爆破环境示意图 （单位 m） Fig 1 Schematic diagram of building surroundings（unit m） 图 2 楼房结构尺寸图 （单位 m） Fig 2 Building structure dimensions（uint m） 1 3 工程要求 本次楼房爆破环境较为复杂， 爆破楼房结构较 为特殊， 根据周围环境及施工要求， 不能提前将楼房 分解为两部分。因此保证楼房整体向某方向倾倒及 降低 “L” 型楼房整体爆破爆堆高度是此次楼房爆破 关键技术， 同时在闹市区进行框架楼房爆破拆除必 须有效控制震动、 飞石、 粉尘爆破有害效应。 2 爆破方案设计 2 1 总体方案 根据楼房的周围环境情况、 结构特点、 工程要求 等因素综合考虑， 北、 西、 东三个方向都没有供楼房 倒塌的足够场地； 南面距离砖混楼房为 20 m， 基本 满足 9 层楼房倒塌方向爆堆长度要求。在综合考虑 各安全因素后， 决定采用楼房整体向南倾倒爆破方 案。由于南面距离有限， 同时考虑到 “L” 型楼房整 体倒塌难度较大， 采用一个爆破切口爆破后爆堆较 高等因素， 决定采用上下两个切口 “单向折叠向南 整体倾倒施工方案 ［1-3］” 。 2 2 预处理 爆破前， 首先对部分影响楼房倾倒的部位用机 械和人工方法进行预处理， 此次预处理主要部位 （1） 爆破缺口内所有南北向墙体全部人工处理完， 同时对 4 楼部分墙体进行预先弱化处理。 （2） 将爆 破切口内 2 个楼梯全部采用机械和人工进行粉碎性 预处理。 （3） 将爆破缺口内所有影响楼房整体倒塌 方向的管路管线进行拆除。 （4） 为了保证楼房爆破 切口高度， 在装药前， 将楼房内所有预处理垃圾进行 清理。 2 3 爆高的确定 由于本次爆破要求 “L” 型楼房整体向南倾倒， 考虑到楼房结构特殊性， 为了保证楼房按预定方向 倾倒， 同时尽量降低楼房爆堆高度， 在进行楼房爆破 切口设计时， 将楼房分为南北两部分 （见图 3） 分别 进行设计 ［4， 5］。根据详细的结构资料和配筋情况， 根据工程类比和以往的工程经验， 由公式 HP K （B Hmin） 计算， 式中 HP为立柱的破坏高度； K 为经验 系数 （取 2 3） ； B 为立柱截面的最大边长； Hmin为立 柱的最小破坏高度 （通常取最小抵抗线的 1 5 倍） ； 确定最小爆破切口高度为 2 6 m。为了将楼房倒塌 范围控制在 15 m 安全倒塌范围内， 确定北面部分 上、 下切口爆高均为 9 m； 南面部分上、 下两切口爆 高分别为 6 m 和 9 m。爆破切口示意图如图 3。 2 4 爆破参数 （1） 试爆 为了保证楼房爆破效果及安全防护措施是否有 效， 在正式装药防护前， 选择其中不影响楼房整体结 构安全的两个立柱进行试爆。试爆严格按设计装药 量进行装药， 同时安全防护措施严格按预定防护方 案进行防护。通过试爆， 发现由于立柱混凝土标号 较低， 设计炸药单耗偏高， 在正式装药时， 适当降低 单孔装药量。安全防护措施完全满足要求。 49爆 破 2016 年 3 月 图 3 爆破切口示意图 （单位 m） Fig 3 Schematic diagram of blast cut（uint m） （2） 爆破参数选取 最小抵抗线 W 1/2δ 15 cm； 孔深 L 为35 cm； 孔距 a （1 2 2 0） W 30 cm， 单排布孔。爆破参 数列于表 1 中。 表 1 爆破工程参数表 Table 1 Blasting parameters 柱、 梁/ （cm cm） 最小抵抗线/ cm 孔距/ cm 孔深/ cm 单孔 药量/ g 单耗/ （kgm -3） Z -60 50254035600 5 L -30 50153035300 7 3 爆破网路设计 爆破网路采用孔外毫秒延时非电导爆管起爆网 路。所有孔内采用高段位雷管， 实施孔外延期。为 了保证起爆网路的可靠性， 网路采用双回路连接， 每 个起爆点同时布置 2 发雷管。每层为单独双回路连 接， 在每层起爆点布置双发起爆雷管。 根据以往单向双切口爆破折叠爆破网路连接经验 及现场实际情况， 上下爆破切口延时采用 11 段 （300 ms） 延时， 南北部分采用15 段 （880 ms） 延期 ［5-7］。 4 安全校核与防护 4 1 爆破飞石防护 由于个别飞石产生的因素难于判定， 同时考虑 到爆破位于闹市区， 周围环境较为复杂， 为了防止爆 破飞石对周围建筑造成影响， 必须对楼房爆破切口 部分进行防护； 立柱防护采用钢丝网及尼龙帆布双 层防护； 对爆破切口部分采用竹笆及尼龙帆布双层 防护。 4 2 爆破振动影响 本次爆破震动主要考虑爆破体周围的市政管 线、 西面砖混居民楼等保护对象， 为了降低爆破震动 对周围建筑物及相关设施的影响， 根据中华人民共 和国 爆破安全规程 中规定进行核算， 通过采用分 散装药等技术， 可确保爆破产生的震动不会对周围 建构筑物造成危害。 4 3 触地震动安全校核 建筑物爆破倾倒后冲击地面而引起的振动大小 与其质量、 重心高度和触地点土层的刚度有关。根 据中国科学院力学研究所提出的经验公式， 为了保 证建筑物触地震动对周围建构筑物的影响， 通过采 用多段延时爆破技术， 增加建筑物空中解体程度， 减 小建筑物构件同时触地的最大单体质量， 可有效防 止建筑物倒塌时产生的触地震动危害。 4 4 爆破粉尘防护 由于本次爆破在兰州市内繁华地段进行， 周围 多为民居和相关设施。为了使爆破粉尘对周边环境 影响减小到最低程度， 在爆破前由相关部门准备两 辆消防洒水车， 并在爆破点周围布置多个消防高压 喷水点， 喷水高度达到楼房高度。在楼房起爆时， 在 不同方向形成一定高度和宽度的水幕墙， 防止粉尘 向周围扩散， 同时起爆后消防车采取洒水降尘措施。 通过水幕墙和消防水车两层防护， 可以有效控制爆 破粉尘影响。 5 爆破效果 起爆后大楼沿设计要求倾倒塌落， 由南向北、 由 上向下分段塌落。经爆后现场检查， 楼房爆破部分 解体充分， 爆堆向南长约 16 m， 东西方向爆堆距离 不超过 5 m， 北面基本没有后座现象。楼房爆破飞 石控制在 10 m 以内。同时爆破前现场布置消防水 幕墙和消防车爆破时洒水， 爆破粉尘很快得到控制， 没有大量向外扩散现象。爆破有害效应没有对周围 造成任何影响。见图 4。 图 4 楼房爆破现场 Fig 4 Blasting site （下转第 136 页） 59第 33 卷 第 1 期 刘国军， 张海龙， 赵存清 复杂环境下 “L” 型框架楼房定向爆破拆除 参考文献 （References） ［1］ Waterway Experimental Station Fundamentals of protec- tive design for conventional weapons ［S］ US Department of the Army， Corps of Engineers， 1986 ［2］ 杨亚东， 李向东， 王晓鸣， 等 密闭空间内爆炸缩比相 似模型研究 ［j］ 振动与冲击， 2014， 33 （2） 128-133 ［2］ YANG Ya-dong， LI Xiang-dong， WANG Xiao-ming， et al Scale similarity model of internal explosion in closed field ［j］ journal of Vibration and Shock， 2014， 33 （2） 128- 133 （in Chinese） ［3］ 张刘成 内爆炸相似理论与尺寸效应研究 ［D］ 南京 南京理工大学， 2011 ［3］ ZHANG Liu-cheng Similarity theory and size effect about internal explosion ［ D］ Nanjing Nanjing University of Science and Technology， 2011 （in Chinese） ［4］ 宋 莹， 任少飞， 吴 超， 等 相似理论在水下爆炸冲 击波荷载中的应用 ［j］ 船舶， 2012， 23 （2） 44-47 ［4］ SONG Ying， REN Shao-fei， WU Chao， et al Application of scaling laws in underwater explosion shock wave load ［j］ Ship and Boat， 2012， 23 （2） 44-47 （in Chinese） ［5］ 程素秋， 宁永成， 张 臣， 等 相似理论在水下爆炸模 型试验中的应用 ［j］ 舰船科学技术， 2008， 30 （3） 95- 100 ［5］ 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