5层砖混结构楼房的爆破拆除和效果分析.pdf

第2 8 卷第4 期 2 0 1 1 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 8N o ．4 D e c ．2 0 l l 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 4 ．0 2 0 5 层砖混结构楼房的爆破拆除和效果分析 王江平1 ，王仕文2 1 ．日照现代运输有限公司爆破分公司，日照2 7 6 8 0 0 ；2 ．武汉理工大学资源与环境工程学院，武汉4 3 0 0 7 0 摘要l 座5 层砖混结构楼房拆除的爆破拆除，按常规进行了爆破方案的选择、爆破参数的选取、爆破预 处理、安全防护措施等。爆后上部部分2 层楼房未完全倒塌导致爆堆过高，分析原因主要是楼房结构与设计 图纸不符、楼梯处理不完全、卫生间处理不彻底等，以供同类工程借鉴。 关键词 爆破拆除；砖混结构楼房；预处理； 爆堆过高 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 1J 0 4 0 0 7 3 0 4 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no f5 - s t o r yB r i c k - c o n c r e t e S t r u c t u r eB u i l d i n ga n dR e s u l tA n a l y s i s W A N GJ i a n g - p i n 9 1 ，W A N GS h i ．w e n 2 1 ．B l a s t i n gB r a n c hC oL t do fR i z h a oM o d e mT r a n s p o r t ，R i z h a o2 7 6 8 0 0 ，C h i n a ； 2 ．S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，W u h a nU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 7 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o m m o ns e l e c to fb l a s ts c h e m ea n dp a r a m e t e r s ，p r e t r e a ta n ds a f e t yp r o t e c t i o no fe x p l o s i v ed e m o l i ． t i o no fa5 - s t o r yb r i c k - c o n c r e t es t r u c t u r eb u i l d i n gw 幽i n t r o d u c e d ．T h eu n c o m p l e t ec o l l a p s e do fu p p e rt w os t o r i e sa f t e r b l a s t i n gc a u s e dt h eo v e r t o pm u c kp i l e ，w h i c ht h er e a s o ni st h es t r u c t u r eo fb u i l d i n gn o tC O E L f o r mt ot h ed e s i g nd r a w - i n g ，u n c o m p l e t ed i s p o s a lo fs t a i r sa n dt o i l e t ．I to f f e r sr e f e r e n c e st os i m i l a rw o r k ． K e yw o r d s d e m o l i t i o nb l a s t i l a g ；b r i c k ．c o n c r e t es t r u c t u r eb u i l d i n g ；p r e t r e a t m e n t ；o v e r t o pm u c kp i l e 1 工程概况 根据城市建设规划的需要，为建设国际帆船比 赛场地和绿化广场，从E t 照第二海水浴场至灯塔广 场范围内的所有建筑物都需进行拆除，位于日照港 内的l 座建于1 9 9 3 年的5 层砖混结构的楼房需要 进行爆破拆除⋯。 该楼东侧距工地办公室4 ．5m 作为临时设施， 暂时不拆除 ，待拆除楼房与工地办公室之间有条 道路，南侧距离2 5m 处为一水塔，西侧有电线 离 收稿E t 期2 0 1 0 - 0 9 一1 9 作者简介王江平 1 9 6 5 一 ，男，日照现代运输有限公司爆破分公司 工程师，主要从事士岩爆破和拆除爆破。 E - m a i l 7 0 7 8 1 8 4 6 3 q q ．c o r n o 地高1 2m 和仓库，距离分别为3m 和1 2m ，此外， 距仓库东侧2m 有地下管线，北侧3m 处为配电室， 爆区环境如图1 所示。 该楼为5 层砖混结构，东西长5 4m ，南北宽 1 5 ．6m ，高约2 0m ，除阳台、楼梯、卫生间为现浇钢 筋混凝土结构外，其余为预制空心楼板，东西向有 4 排立柱，每排1 6 根，共6 4 根立柱，立柱和圈梁尺 寸为2 5c m 2 5c m ，墙体厚度均为2 5c m 。楼房结 构示意图如图2 所示。 2 爆破方案 爆破拆除施工时要求保证西侧仓库、架空电线 和地下管道的安全，确保北侧的配电室和东侧工地 办公室的安全，保证南侧水塔的安全。 万方数据 7 4爆破 2 0 1 1 年1 2 月 道 路 图l 楼房周围环境示意图 单位m F i g ．1S c h e w n t i c 也I g r 锄0 ft h ek f i l d i n ge n v i r o m n e n t u n i t m g d N ] 一 蟊 5 ．2 0 根据拟拆除楼房的结构尺寸和周围的环境图． 仅楼房南侧较为空旷，能为楼房倒塌提供场地，故选 择向南定向倾倒爆破方案。即在楼房底部布置一个 三角形的爆破缺口。由南向北，每排立柱选择不同 的爆破高度A 柱爆破高度最大，B 柱次之，c 柱再 次之，D 柱最小。每排立柱采用不同的延期时间1 、 2 层A 轴立柱先引爆，3 层A 轴立柱和1 、2 层B 轴立 柱第2 次引爆；C 柱立柱最后引爆，缺口爆破后在重 力作用下产生倾覆力矩，以D 柱为支点向南转动， 使楼房整体按设计方向倒塌。爆前对水塔北侧2m 处用土袋搭长5m 高1 ．5m 的土台进行近体防护， 防止爆破时碎块前冲对水塔造成破坏。爆破前暂时 停止电线供电，爆后恢复。 4 9 秒㈤ 彳一彳 图2 楼房结构尺寸图 单位m F i g ．2B u i l d i n gs t r u c t u r ed i m e n s i o n s u n l t m 3 爆破参数设计 3 ．1 爆破切口高度的计算 根据工程经验，一般砖混结构楼房爆破切口高 度日按下式计算⋯ 日 2 4 B 式中，曰为墙体厚度，计算得各立柱爆破高度如图3 所示。 3 ．2 ．爆破孔网参数的计算 立柱的断面尺寸为2 5c m 2 5c m ，沿立柱竖向 钻1 排炮孔，第1 至3 层均布爆破孔，立柱钻孔数量 见表1 ，其爆破参数设计如下心引间距和排距 口 b 2 0c m ；炮孔深度取L 1 6c a ；单孑L 装药量 Q 2 4 0g 。 4 起爆网路的设计 为了使楼房按设计方向倾倒，爆破网路和合理 的微差时间选择也很重要L 4 - 5 ] 。本次爆破采用电雷 管引爆非电导爆管雷管的混联爆破网路。每个炮孔 1 发导爆管雷管，采用孔内微差、孔外均用1 段导爆 管雷管联接，每2 0 雷管簇联后与双发导爆管雷管相 联形成一个连接点，然后把连接点进行复式连接形 成爆破网路。楼房共4 排立柱，通过不同爆高和微 差爆破使其失稳倾倒。拆除爆破选择合适的微差时 间也十分重要。因此决定采用1 、2 层A 轴为5 段 1 1 0m s 雷管，3 层A 轴、1 、2 层B 轴、l 层C 轴为 9 段 3 1 0m s 雷管，1 层D 轴和2 层C 轴为l O 段 3 8 0m s 雷管进行微差爆破。 5 安全防护措施 5 ．1 爆破振动 建筑物拆除爆破时装药部位多位于地表以上且 药量通常不大，其爆破产生的振动远小于建筑物自 身触地时产生的振动，经估算，爆破振动在安全范围 内，周围建筑物是安全的∞] 。 5 ．2 触地振动 采用周家汉教授提出的触地振动计算公式H J ，，rR1 卢 一K 【面面7 矛J 万方数据 第2 8 卷第4 期王江平，王仕文5 层砖混结构楼房的爆破拆除和效果分析 7 5 I o o ’I q ；可 可 - ro ● t 旦 玎可可， 图3 各层爆破高度示意图 单位m F i g ．3 L e v e l so fb l a s t i n gh i g h l ys c h e m a t i c u n i t m 取触地振动速度衰减系数K 3 ．0 ；触地振动 速度衰减指数届 一1 ．6 ；下落体的质量M 10 0 0t ； 重力加速度g 1 0m ／s 2 ；矿 1 0M P a ；立窑高度 日 2 0m ；R 为被保护建筑物与触地中心的距离，本 工程取到配电室距离R 3m 。将数值带人公式得 移 1 ．7 3c m ／s 3c m ／s o 5 ．3 安全防护． 由于爆破环境较为复杂，为防止爆破时产生的 飞石和振动对周围建筑物造成破坏，需要采取一定 的防护措施，主要采用了以下几种防护措施∞J 1 爆破前将楼内的管道和电线全部拆除。 2 对爆破点采用2 层浸湿草帘和2 层竹排进 行覆盖，再用铁丝捆绑固定的防护方法。 3 对东侧办公室窗子、西侧仓库窗子及配电 室都要进行覆盖防护。 4 对水塔进行近体防护，在北面楼房倒塌方 向上距离水塔2m 处筑1 个1 ．5m 高、5m 宽的台 子 用土袋子 ，防止楼房倒塌时碎块击中水塔。 5 在西侧仓库与待拆除楼房之间挖l 条深约 2m 、宽为lm 左右的减振沟，减小楼房倒塌时的触 地振动以保护地下管线。 6 预处理 为保证楼房在爆破时完全按照设计的方向倾 倒，在不影响楼房安全稳定性的前提下对部分承重 墙、楼面、圈梁进行预处理。 1 对1 、2 层南面的阳台墙体预拆除；窗台下的外 墙预拆除，拆除后的外墙剩余高度不大于5 0c m 。 2 对1 层墙体的预拆除，除留有支撑点外，其 余拆成拱形，拱高1 ．2 ～1 ．8m ，拱宽1 ．5 3 ．0m 。 对1 层楼梯进行拆除，使其失去支撑作用。 3 对2 、3 层纵向墙体进行拆除，形成拱形，而 且2 层的拱形要大于3 层的拱形，南面的拱形要大 于北面的拱形，这样一是可以减少预拆除的工作量， 二是可以起到稳定、导向的作用。 7 爆破效果及原因分析 7 ．1 爆破效果 起爆后，楼房缓慢向南倾斜而后下座，未形成完 全的倒塌，无飞石产生；东面临时办公室和西面仓库 玻璃未损坏，楼房整体后座约2m ，配电室未受影 响；楼房倒塌时产生的碎块；前冲约2 0m ，被防护的 土台子挡住未击中水塔；东面爆堆高度8m 左右， 上面2 层未完全倒塌，只是倾斜和有裂缝 ，西面 爆堆高度1 1m 左右， 西面有楼梯和卫生间 上面3 层未完全倒塌，圈梁全部拉断，造成楼房从中间断 开；雷管全部引爆，未发现砸断、漏联、拒爆、盲炮等 现象。 7 ．2 原因分析 爆破后楼房后座没有完全倒塌，可能有以下几 个原因造成的 1 楼房结构与设计图纸不符，混凝土和砂浆 的标号不符合标准，1 层、2 层、3 层的强度不同，个 别地方混凝土和砂浆强度不达标，圈梁中的钢筋尺 寸不达标 图纸设计中钢筋直径1 2n l l n ，而实际钢筋 直径只有6m i n ，造成楼房在倒塌过程中倒塌不彻 底，甚至圈梁拉断也未将楼房拉倒。 2 楼梯处理不完全。仅对1 层的楼梯进行了 预拆除，应将2 、3 层的楼梯进行预拆除，使其在楼房 的爆破倒塌过程中不能起到支撑作用。 3 卫生间处理不彻底。卫生间墙体贴有瓷 砖，其整体强度远大于一般砖墙，由于工期只有3d 时间紧张，因此只对1 楼的卫生间进行了爆破预拆 除，没有对2 、3 层卫生间墙体进行爆破预拆除。 4 楼内承重墙的支撑点的宽度太小而装药量 偏大，爆破时，这些支撑点不是被炸松动而是被炸 烂，根本起不到支撑延缓作用。 5 微差时间过短。D 轴起爆时间与前排立轴 间隔较短，在爆破倒塌过程中D 轴没有起到支点的 铰链作用，从而使楼房在倒塌过程中发生后座。 6 楼房的宽度较大，而楼房的高宽之比较小， 楼房的重心偏低，爆破缺口闭合时重心未移出，这也 是楼房不完全倒塌的一个重要原因。 参考文献 R e f e r e n c e s J [ 1 ]房泽法．控制爆破[ M ] ．武汉武汉理工大学出版社，2 0 0 6 ． [ 2 ] 纪科仕，范学臣，纪臻．市区3 栋楼房的爆破拆除 万方数据 7 6爆破 2 0 1 1 年1 2 月 上接第6 2 页 烟囱爆破缺口尺寸，炮孔布置图如图3 所示。 定 烟囱倒塌中心线 图3 烟囱爆破缺口尺寸及炮孔布置图 单位m H g ．3C h i m n e yb l a s tc u ts i z ea n dl a y o u to fb o r e h o l e u n i t m 3 ．4 预处理 1 开凿定向窗，采用正梯形爆破切口形式，缺 口的底边划定在筒壁的3m 处 即烟道口的上方 。 由于烟囱筒壁厚度较大，且有2 4c m 厚的内衬，因 此，采用放小炮和人工修整的方法进行开凿。 2 正南侧的定位窗同样采用放小炮和人工修 整的方法，并将立柱的竖筋全部切割掉。 3 在左右两侧定向窗底角处的钢筋砼立柱钻 孔，装药进行软化处理，为使烟囱倒塌向西偏移 1 0o ，在左侧立柱根部布孔2 个，右侧立柱根部布孔 1 个，对其实施爆破，破坏其刚度。 4 对缺口范围内的内衬进行合理拆除，预留 足够的支撑面。 5 切断烟囱北侧的避雷针接地线。 3 。5 装药方式 根据烟囱筒体的结构特点，全部采用密实装药 方式，用黄土堵塞。 3 ．6 起爆网络及起爆方式 鉴于该烟囱比较高大，且结构上的特殊性，为确 保一次性顺利倾倒，孔内药包采用双雷管起爆，爆破 网络连接采用串并联的连接方式，使用G M - - 1 0 0 0 型高能起爆器起爆。 4 防护措施 1 施爆部位用湿草帘覆盖3 层，铁丝捆绑，里 紧外松，防止飞溅。 2 在底排孔位置，堆垒土袋1 排，高度1m ，长 度1 0m 。 3 警戒点位置，根据厂区四周环境进行安排， 无关人员全部撤离到安全带。 4 由于倒塌方向围墙外是通往县城的公路， 车辆流动较大，起爆时对该路段实行临时交通管制。 5 爆破效果及存在问题原因分析 5 ．1 爆破效果 起爆后，烟囱经8s 应声倒地，破碎充分，周围 建筑及设施无任何损伤。废焦炉中央砸开一道口子 业主同意此位置 ，由于倒塌位置是硬化地面，所 以残渣散落较远。 5 ．2 存在问题及原因分析 烟囱倒地后经过现场观察，其倒塌方位并不是 按照技术设计的正南偏西1 0p 的方向倾倒，而是朝 正南方向倒地，虽然飞溅物并没有飞出东南方的大 门，但严格地讲没有达到技术设计的要求。原因分 析方案设计上以软化烟囱左右两侧钢筋砼立柱的 不同高度来控制和调整倒塌方位，由于在实施过程 技术措施没有到位，只炸松了2 个支点 左侧两个 孔，右侧一个孔 ，用不同高度作为调整幅度，而没 有切割断两侧支点立柱的钢筋，成为无法实现改变 倒塌方位的主要障碍。事实上，尽管炸松了混凝土 结构，没有切断的钢筋仍然在起着牵制作用，使铰链 支点的位置没有发生根本的改变，致使烟囱仍然按 照正南方向倾倒。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 张志呈，王刚，杜云贵．爆破原理与设计[ M ] ．北京 冶金工业出版社，1 9 9 2 1 0 8 1 1 3 ． [ 2 ] 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社。1 9 9 9 ． [ 3 ] 顾毅成，史雅语，金骥良．工程爆破安全[ M ] ．合肥中 国科学技术大学出版社，2 0 0 9 2 A 8 - 2 4 9 ，2 9 1 - 2 9 3 ． 万方数据