2栋混合结构楼房纵向延时定向倾倒爆破拆除.pdf

第2 8 卷第2 期 2 0 1 1 年6 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8N o ．2 J u n ．2 0 1 1 D O I 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 11 ．0 2 ．0 2 4 2 栋混合结构楼房纵向延时定向倾倒爆破拆除 谢先启，王洪刚，刘昌邦，贾永胜，严涛 武汉爆破公司，武汉4 3 0 0 2 3 摘要介绍了2 栋砖混结构楼房采用纵向延时定向倾倒爆破拆除。通过采用纵向逐段延时与定向倾倒 相结合的爆破设计方案，达到了楼房在爆破倾倒过程中结构充分解体、减小爆破单响药量、降低结构触地振 动的目的。同时对采用纵向延时方式与传统的整体定向倾倒方式的爆破振动和塌落振动进行了分析。爆破 效果与设计方案吻合，达到预期爆破效果。 关键词爆破拆除；定向倾倒；砖混结构；爆破振动；塌落振动 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 1 0 2 ～0 0 8 7 0 3 D e m o l i t i o no fT w oB r i c k - c o n c r e t eB u i l d i n g sb yL o n g i t u d i n a l D e l a ya n dD i r e c t i o n a lB l a s t i n g X I EX i a n q i ，W A N G 刀b n g - 萨，培，L I UC h a n g - 6 0 n g ，J I Ay o ，辔s h e n g ，Y A NT a o W u h a nB l a s t i n gE n g i n e e r i n gC o m p a n y ，W u h a n4 3 0 0 2 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h el o n g i t u d i n a ld e l a ya n dd i r e c t i o n a le x p l o s i v ed e m o l i t i o no ft w ob r i c k c o n c r e t eb u i l d i n g sw e r ei n t r o d u c e d ．T h ea p p l i c a t i o no fl o n g i t u d i n a ld e l a ya n dd i r e c t i o n a lc o l l a p s eb l a s t i n gt e c h n i q u em a d es t r u c t u r ec o l l a p s e d u r i n gt h ep r o c e s so fb l a s t i n gd e m o l i t i o n ．T h et e c h n i q u ec o u l de f f e c t i v e l yr e d u c et h ec h a r g ea m o u n tp e rd e l a ya n d 睁 d u c et h ec o l l a p s ev i b r a t i o n ．M e a n w h i l e ．t h eb l a s t i n gv i b r a t i o na n dt h ec o l l a p s ev i b r a t i o nw e r ea n a l y z e dc o m p a r e dw i t l I t h et r a d i t i o n a lc o l l a p s ew a y ．T h eb l a s t i n gr e s u l t sw e r ea { ≯e e dw i t ht h eb l a s t i n gs e h e r n ea n dr e a c ht h ea n t i c i p a t e dt a r - g e t ss u c c e s s f u l l y ． K e yw o r d s e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；d i r e c t i o n a lc o l l a p s e ；c k - c o n c r e t es t r a c t u r e ；b l a s t i n gv i b r a t i o n ；c o l l a p s ev i b r a - t i o n 1 工程概况 1 ．1 工程环境 待爆破的2 栋楼房位于精武路旁，北距印刷厂 围墙2 ．3m 、距厂区内平房1 2m ，距居民楼2 4m ；西 侧紧邻1 栋2 层楼房，距厂区围墙2 ．3m ，墙边有煤气 管道穿过；南侧距地下煤气管1 6 ．0m ，距1 0k V 架空 电线和变压器2 1 ．0m ；东侧距2 层居民楼1 2 ．0m 、精 武路小学4 0 ．0m 。见图1 所示。 收稿日期2 0 1 l 一0 3 一1 8 作者简介谢先启 1 9 6 0 一 ，男，教授级高级工程师，博导，从事工程 爆破的理论研究与实践，享受国务院特殊专家津贴， E m a j J l i u b a n 9 4 1 6 3 ．c o m 。。 1 ．2 结构特征 爆破的2 栋楼房均为混合结构，其中9 层楼平 面呈“锯齿状”布置，长4 1 ．4m ，宽1 5 ．5m ，高3 2m ， 总建筑面积约54 0 0m 2 。底部3 层承重结构为 2 4c m 混凝土砖墙承重，4 层以上为2 4c m 普通砖墙 承重，每层都有圈梁，在楼房结构转角处有构造柱， 楼板主要为1 2c m 预制板，有楼梯3 个。 8 层楼为混合结构，l 、2 层为框架结构，3 层以 上为砖混结构；长2 4m ，宽1 3 ．5m ，高3 0 ．3I n ，总建 筑面积约26 0 0m 2 。1 2 层立柱截面尺寸为 4 0 0m m 4 0 0m m ，3 层以上承重墙均为2 4c m 墙， 每层均有圈梁，在楼房结构转角处有构造柱，有楼梯 万方数据 爆破2 0 1 1 年6 月 2 个，楼板为1 2c m 预制板。见图2 所示。 2 爆破方案与设计 图1 环境示意图 单位m F i g ．1S u r r o u n d i n g so fb u i l d i n gt ob eb l a s t e d u n i t m 9 层楼结构图 2 ．1 总体爆破方案 2 栋爆破的楼房周边环境较为复杂，南侧距 1 0k V 伏的高压线与北侧围墙均较近，需要控制楼房 倒塌范围和楼房的后坐；楼房周边的地下煤气管道 也是重点保护。距离2 4m 处的居民楼抗震性能不 高，需要严格控制爆破振动和塌落振动。 根据爆破楼房周边环境和楼房结构分析比较， 决定采用整体“由东向西纵向延时、楼房逐段向南 定向倒塌”的爆破方案。 2 ．2 爆破设计 1 爆破切口 因大楼距离1 0k V 架空高压线较近，需严格控 制倒塌的范围，因此需将炸高提高，2 栋楼房的爆破 缺口均布设于l 一3 层。为减少后坐，2 栋楼房1 楼 后部保留不小于2 ．5m 的墙体作为支撑。见图3 所 示。切口高度见表1 。 4 I 3 i I 2 I 1 响序 倾倒方向 8 层楼1 层结构图 图2 楼房结构示意图 单位m m F i g ．2S t r u c t u r a ls k e t c ho ft h eb u i l d i n g u n i t m m 表1 爆破切口高度日 T a b l e1 H e i g h to fb l a s t i n gc u t 2 爆破参数 立柱、构造柱均沿中心线布孔，砖墙采用梅花形 倾倒方向 8 层楼3 层结构图 布孔的方式。各爆破参数见表2 。 表2 爆破参数表 T a b l e2b l a s t i n gp a r a m e t e r s 构件尺寸／ 最小抵抗孔距排距孔深装药 名称 c m c m 线w ／e ma ／c mb ／c m ／／c m 量q ／g 构造柱3 0 3 0 1 53 0 1 8 4 0 砖墙 2 41 23 03 0 1 6 3 3 立柱 4 0 加2 03 02 45 0 万方数据 第2 8 卷第2 期谢先启，王洪刚，刘昌邦，等2 栋混合结构楼房纵向延时定向倾倒爆破拆除 8 9 6 ∞由的 罂珲哪卵 k ．堡￡业．I 8 层楼房爆破切口 哆Z ‘●Z 缁∥ 彳∥彩形彩∥匆 名黝钐彩∥缓 6 6由凼 瞄锄三驾‰粤塑．I ．_ } 坚竺 J ． ；j2 螋一 9 层楼房曩破切口 图3 爆破切口示意图 单位咖 F i g ．3 V i e wo fb l a s t i n gc u t u n i t m m 2 ．3 起爆网路 2 栋楼房均孔内均装高段位雷管，采用孔外低 导爆管雷管接力延时起爆的方案。因楼房倒塌空间 有限，为控制楼房的塌落范围，采取层间、排间无延 期，一次形成爆破切口。孔内装M S l 7 12 0 0m 8 。 2 栋楼房均由东至西逐段爆破倒塌。8 层楼房采用 M S 9 3 1 0m s 导爆管雷管E 夕I - 接力起爆，9 层楼房 采用M S l1 4 6 0m s 导爆管雷管孔外接力起爆引。 雷管延时段别见表3 。 3 安全设计 3 ．1 爆破振动 y K k ’ 口“3 ／R 4 1 式中Q 为一次齐爆的最大药量，本工程中9 层楼分 为6 段逐段爆破，一次齐爆的最大药量4 0k g ；R 为 保护目标至爆点之间的距离，m ；K ，a 为与地震波传 播地段的介质性质及距离有关的系数；k ’为修正系 数，根据观测取_ | } ’值取0 ．2 5 1 ．0 离爆源近且爆破 体临空面较少时取大值，反之取小值H ] 。本工程取 g k ’ 7 ．0 6 。t l t 1 ．5 7 。 表3 雷管延时段别表 T a b l e 3I n t e r v a l so fd e t o n a t o rd e l a y 以东侧距离2 4m 的居民楼为保护目标点，该民 房的计算振动速度为y 0 ．3 3c m ／s 小于爆破安全 规程 G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 对安全允许振动速度的要求。 如果本工程采用定向爆破，则9 层楼分为3 段 爆破一次齐爆的最大药量Q 1 0 0k g ，相应的民房 的振动速度V K 詹’ Q “3 ／R 4 0 ．5 4c m ／s 。 由此可见，采用纵向逐段延时与定向倾倒相结 合的爆破技术使得一次齐爆的最大药量Q 降低 3 0k g ，爆破振动速度理论上降低了0 ．2 1 c m ／s 。 3 ．2 塌落震动效应 楼房爆破塌落震动计算公式如下∞J E K [ ‘，肛t ，t 矛】9 2 式中K 为塌落引起的地表振速，c m ／s ；肘为下落构 件质量，t ；g 为重力加速度，m ／s 2 ；日为构件中心的高 度，l l t l ；矿为地面介质的破坏强度，一般取1 0M P a ； 尺为观测点至冲击地面中心的距离，m ；K 、卢为衰减 参数，分别取k 。 3 ．3 7 ，p 1 ．6 6 。 2 栋楼房中以9 层楼房周边环境条件最为紧 迫，其总质量约为54 0 0t ，本工程楼房倒塌是分为 6 段逐段倒塌，塌落振动按照总质量的1 ／6 计算，M 取9 0 0t ，重心落差日取1 2n l ，以最近的东侧2 4m 的 居民楼楼为保护对象，尺取3 2m ，得出在该处塌落 振动数据为1 ．8 0c m ／s 。可以看出，计算得出的塌 落振动民房在允许震动范围内。 如果本工程采用定向爆破，则9 层楼塌落振动 按照总质量的1 ／3 计算，M 取18 0 0t 则居民楼的塌 落振动速度为2 ．6 4c m ／s 。可见，采用纵向逐段延 时与定向倾倒相结合的爆破技术使得楼房分段逐段 触地，构件的触底震动得到有效控制，塌落振动速度 理论上降低了0 ．8 4c m ／s 。 3 ．3 市政管线防护措施 楼房西侧地下煤气管道的防护，采取在其上部铺 设0 ．5m 厚的沙袋，然后覆盖宽2m 、厚2m m 的钢板 进行覆盖的防护措施。1 0k V 变压器在靠近拆除楼 房一侧搭设竹排架、挂竹笆的主动防护措施、架空电 线杆在靠近拆除楼房一侧采用垒砌沙袋墙阻挡防护 措施，防止楼房倾倒时前冲的渣块对其造成冲击。 下转第1 0 8 页 万方数据 爆破2 0 1 1 年6 月 3 同一场次爆破条件下，随爆心距的增加，洞 外振动能量中低频 O 一1 0H z 部分会有少许的增 加，但在总能量中所占比例很小 不超过1 ％ ，而这 一频带恰好是一般建筑物的自振频率段；此外，在多 数情况下，与建筑物自振频率较接近的1 0 一3 0H z 频段能量所占比例也较小 7 ％以内 ，爆破振动信 号能量分布的这一特征，对于洞口邻近区域建 构 筑物的振动安全是有利的。 4 洞口邻近区域个别爆破振动信号中1 0 ～3 0H z 频段能量比例较高，如场次Ⅲ的3 测点，1 0 一3 0H z 频段 能量比例达到2 4 ．6 ％。现行峰值一频率安全判据只考 虑了主频的大小，没有考虑爆破振动的能量分布，这 在有些情况下可能会使爆破地震危害评价出现偏 差。例如监测场次Ⅲ中的1 号测点比与3 号测点主 频低，在振幅相同时，1 号测点对于建筑物的影响应 比3 号测点大，但按照二者频带能量比例关系，在假 设振幅与持续时间相同时 总能量一定 ，3 号测点 中与建筑物固有频率相接近的能量部分偏大，由于 与建筑物自振频率相接近的能量成分对振动危害程 度有决定意义【J7 | ，故3 号测点的振动危害应比l 号 测点更大，说明现行峰值- 主频安全判据不适宜于此 类情况。 4 结语 1 隧洞掘进爆破产生的振动信号能量分布特性 在洞内外区域显著不同，洞内振动能量分布分散，洞外 邻近区域振动能量则主要集中在主频附近频域内。 2 对于洞外邻近区域一般控制性建筑物的爆 破振动安全评价，可以采用峰值一主频的控制标准； 但需要严格控制爆破振动影响时，若能对振动信号 进行能量分析，并根据各频带能量比例关系，再来制 定相应的安全控制标准，应是更加合理的做法。 3 用能量法分析爆破振动信号的特性，可以 综合体现振动强度、频率和持续时间的影响，便于将 爆破振动信号特性与建筑物动力特性相结合，从而 更准确的描述爆破振动对建筑物的影响特性。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 张雪亮，黄树棠．爆破地震效应[ M ] ．北京地震出版 社。1 9 9 1 ． [ 2 ] 李洪涛，杨兴国．地下厂房开挖爆破地震能量分布特 征[ J ] ．爆破，2 0 l O ，2 7 2 5 - 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