22层楼房爆破拆除震动监测分析.pdf

第3 0 卷第1 期 2 0 1 3 年3 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．3 0 N o ．1 M a r ．2 0 1 3 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 3 ．0 1 ．0 3 0 2 2 层楼房爆破拆除震动监测分析 李君婷1 ，崔建文2 ，魏昶帆3 ，赵宝生3 1 ．云南省昆明市盘龙区房屋安全鉴定办公室，昆明6 5 0 0 1 1 ；2 ．云南省地震局防灾研究所，昆明6 5 0 2 2 4 ； 3 ．云南省建筑科学研究院，昆明6 5 0 2 2 3 摘要介绍了昆明市东风东路2 2 层框剪结构办公大楼爆破拆除的地震动及周边建筑监测成果，根据爆 破工程场地范围内的建筑结构类型、分布位置、该爆破工程三切口分段式爆破的特点布置了地震动测试点及 测线，对地震动地面加速度、速度时程曲线、功率谱、震动记录特征、振动强度地面分布及衰减特征进行了分 析．并结合实测数据就爆破振动对周边环境影响的安全判据进行了对比；此外对周边临近建筑进行了常规的 变形及裂缝监测。为完善爆破拆除对周边环境的影响分析及纠纷鉴定提供了辅助数据。 关键词框剪结构楼房；爆破拆除；爆破震动；触地震动；监测分析 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 3 0 1 0 1 2 6 一0 5 B l a s t i n gV i b r a t i o nM o n i t o r i n go fE x p l o s i v eD e m o l i t i o n o f2 2 - S t o r e yS t r u c t u r e L ／J u n r i n 9 1 ，C U IJ i a n ．w e n 2 ，W E IC h a n g - f a n 3 ，Z H A OB a o s h e n 9 3 1 ．K u n m i n gP a nL o n gB u i l d i n gS a f e t yA p p r a i s a lO f f i c e ，K u n m i n g6 5 0 0 11 ，C h i n a ； 2 ．Y u n n a nI n s t i t u t eo fD i s a s t e rP r e v e n t i o nR e s e a r c h ，K u n m i n g6 5 0 2 2 4 ，C h i n a ； 3 ．Y u n n a nI n s t i t u t eo fB u i l d i n gR e s e a r c h ，K u n m i n g6 5 0 2 2 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h em o n i t o r i n go fb l a s t i n gv i b r a t i o nR e a l “ s u r r o u n d i n gb u i l d i n gd u r i n ge x p l o s i v ed e m o l i t i o no f2 2 一s t o r e y f r a m e - s h e a rw a l ls t r u c t u r ea te a s to fD o n g f e n gr o a do fK u n m i n gc i t yW a si n t r o d u c e d ．T h em o n i t o r i n gp o i n tW a ss e tu p b a s e do nt h es t r u c t u r et y p e s ，d i s t r i b u t i o np o s i t i o na n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h r e e i n c i s i o ns e c t i o n a lb l a s t i n gm e t h o d ． T h e nt h ev i b r a t i o na c c e l e r a t i o n ，s p e e dh i s t o r y t i m ec u r v e ，p o w e rs p e c t r u m ，v i b r a t i o nr e c o r d i n gc h a r a c t e r i s t i c ，d i s t i l - b u t i o no fv i b r a t i o ni n t e n s i t ya n da t t e n u a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sw e r ea n a l y z e d ．I na d d i t i o n ，t h es a f e t yc r i t e r i o no fb l a s t i n g v i b r a t i o ni n f l u e n c eo ns u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n tw a sd i s c u s s e dc o m b i n e dw i t ht e s td a t a ．F u r t h e r m o r e ，t h ec o n v e n t i o n - a ld e f o r m a t i o na n df r a c t u r em o n i t o r i n gw e r ea l s om a d et op r o v i d e sa u x i l i a r yd a t af o rt h es a f e t ye v a l u a t i o no fs u r r o u n d i n gb u i l d i n g ． K e yw o r d s f r a m e ．s h e a rw a l ls t r u c t u r e ；e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；b l a s t i n gv i b r a t i o n ；t o u c h d o w nv i b r a t i o n ；m o n i t o r i n ga n da n a l y z i n g 与人工或机械拆除相比较，爆破拆除具有快速、 高效、低成本等特点，尤其对于城市建筑物密集区域 内的高大建筑物拆除，优点更为明显。但爆破作业 引起的大地震动，波及周围建筑物，影响建筑物安全 收稿日期2 0 1 2 一1 0 一1 7 作者简介李君婷 1 9 6 7 一 ，女，高级工程师，从事建筑工程安全及 质量鉴定工作， E - m a i l 1 2 5 5 6 5 0 6 0 1 q q ．c o m 。 并带来令人不快的震感，甚至造成爆破灾害性事故。 爆破地震动又是无法消除且有害效应中最严重的， 因此爆破中的地震动监测及周边临近建筑物监测具 有重要的意义‘1 | 。 万方数据 第3 0 卷第1 期 李君婷，崔建文，魏昶帆，等2 2 层楼房爆破拆除震动监测分析 1 2 7 爆破拆除工程概况 东风东路1 7 号办公大楼位于昆明市主城区中 心地带，周边与之相邻的是白塔花园住宅小区、昆明 市中医院、建工大厦、邮电大楼、金格购物中心、昆明 市轨道交通2 号线和茶花公园等住宅、医院、商业商 务及行政办公楼，均属需要重点保护的建筑设施。 待拆办公大楼共2 2 层，楼房东西长5 0m ，南北宽 3 3m ，楼层高7 2 ．4 5m ，楼房顶部设备层离地高 8 2 ．6 5m 。楼房整体为框架剪力墙结构，面积约 3 00 0 0m 2 ，办公楼主体采取爆破拆除，选择朝北面 的东风东路方向倒塌。爆破拆除工程实施前，通过 爆破法、人工法和机械法等措施，已分别对主体爆破 3 个切口内高强度的剪力墙体与立柱、强度不高的 门窗、楼梯踏步，砖墙隔断以及楼房底部强度高的首 层及2 层电梯井剪力墙等对象进行了预处理。主楼 爆破的装药总孔数为5 6 0 0 个，使用炸药总量 8 6 0k g ，雷管6 2 0 0 发。最大一段齐爆药量为 2 7 ．8 4k g 。通过采用切口之间微差延期，没有同段 雷管叠加，从第l 响至最后1 响历时3 ．5s 。 2 地震动测试内容、条件及方法 2 ．1 地震动测试内容 。 分别在待拆建筑的周围需重点监测的市中医院 三号楼、建工大厦、电信大楼金格购物中心、茶花公 园石房子以及白塔花园住宅楼等的地面布设地震 仪，对办公大楼爆破拆除产生的振动进行监测。在 白塔花园方向布设测线，观测办公楼爆破拆除时地 面振动随距离的衰减情况心J 。 2 ．2 测试场地地质概况 昆明市东风东路1 7 号办公楼位于昆明断陷盆地 北部、龙头街一九甲一晋宁凹陷带内，地貌单元为河 湖交错沉积三角洲平原，场点及附近为第四系河湖交 错相堆积，松散层总厚度约1 5 0m 。待拆办公楼房 即振源处 及其周边围绕保护建筑，均位于盆地河 湖交错三角洲平原上，观测区域地形平坦，各测点基 本处于同一高程内，待拆办公大楼 振源 与周边保 护对象及布设振动检测点之间有人工开挖减振沟 相隔。 2 ．3 地震动测试仪器系统 本次观测的振动测试系统，采用1 7 台美国硒． n e m a t i c s 公司生产的K 2 型、E t n a 型智能数字强震动 仪。仪器观测时可选择自动或人工触发，以及定时 触发与定记录长度等多种方式。根据此次爆破拆除 特点及爆破现场要求，检测仪器采用了阈值触发、连 续记录或定长度记录的方式口] 。 2 ．4 地震动测试方法及测点布置 此次爆破拆除振动观测的对象为分布在1 7 号 办公大楼周边的住宅、医院、商业商务及行政办公楼 等建筑设施。具体包括待拆楼南面的白塔花园住宅 小区、万寿巷1 5 号及1 9 号小区、海关宿舍区，东面 的昆明市中医院，北面的建工大厦、邮电大楼、西面 的金格购物中心、茶花公园石房子以及昆明市轨道 交通2 号线等需要重点保护的建筑设施。布设了3 条测线、4 个零散建筑共计1 7 个测点。测点及测线 布置情况见图1 。 邮电大楼I鋈 | f c ，建工大厦 一 ‘ 、飙东路 ic 2 C 1 ‘ ＼／ 北 金 - ※ 北 市 尿 格 中 路 中 f 8 医 院 心 I 鬟 ．； 口 口，占， 轨一 梦氛炎易高够一启靛’ 道 ，／ 2 5 0 嘭缓纵竺／石 医 交 通 ，一掣‘一’ 号 ∥墨 。器留涵 线 院 ●一 茶花公园I 线 白塔住 - 宅小区 尚义街 一．_ 一1 ， l 万寿巷爿，I l i a 。海关宿舍l 图1 测点及测线布置图 单位m F i g ．1 P l a n es k e t c ho fo b s e r v a t i o np o i n ta n d m o n i t o r i n gl i n e u n i t m 3 地震动测试结果处理及分析 3 ．1 爆破拆除地面振动记录数据结果 共获取了1 7 个观测点共计4 8 条地面振动时程 加速度记录，加速度记录经一次积分，可得到地面振 动的速度时程。表1 给出的是距离最近的测线1 的 地震动测试数据。 由表1 可见，此次观测记录到的最大水平向峰 值加速度是7 4 ．3c m ／s 2 、最大垂直向峰值加速度为 5 4 ．4c m ／s 2 ，均出现在离振源最近的测点A ，上，即 白塔住宅小区北侧自行车棚自由地面。最大峰值速 度为2 ．1 3c m ／s ，亦出现在测点A 。的垂直向记录上。 此次拆除爆破所使用的药包数量比较多 5 6 0 0 个装 药孑L ，布设比较分散，单孔药量比较小，且药包一 般都布置在承重的剪力墙和柱上，爆破产生的振动 是通过建筑物的墙和柱传到基础后再传到地面的， 此次药孔炸药起爆实际起爆总时长 即从爆破第1 响至最后1 响的时间 为3 ．5s 。第1 切口起爆后， 万方数据 爆破 2 0 1 3 年3 月 楼房在倒塌过程中，切口之间首先会挤压碰撞，产生 的振动会与其后的炸药爆破振动叠加。从离爆破中 心最近的测点一测线一A 。测点的地面振动记录中， 仍可从记录头端中截取爆破振动记录，记录的最大 峰值加速度值为4 ．1c m ／s 2 水平向 、最大峰值速 度为0 ．1 2c m ／s 垂直向 ，分别仅为该测点振动记 录的峰值加速度的5 ．5 ％和峰值速度的5 ．6 ％。也 就是说，此次爆破拆除产生的地面振动为办公大楼 倒塌触地所主导。表1 中第2 列标出的是建筑物倒 塌振源距，旨在强调这一点[ 4 1 。 表1 测线1 地面振动测试数据 T a b I e1T h eg r o u n dv i b r a t i o nt e s td a t ao fm o n n o r i n gl i n e1 3 ．2 地震动加速度、速度时程曲线及功率谱图 对原始加速度记录进行校正，计算加速度时程、 速度时程和功率谱等，绘制出加速度时程曲线、速度 时程曲线以及功率谱图，见图2 。 i 一薹邕型堂 二二二 i o 卜州州I I ．_ 帅一 ；o 卜州州m 忡“ 忡一 一8 0L - - - - - - - 。- - - - - - - - - - - - - - - 。- - - - - - - - - - - - - - 。- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 一 | 一3l ．．一 c 3 『 o 卜肿V 州小叫V 。一 i 。卜州M 州咖懈 F r e q u e n c y l H z 2 0 1i ／1 2 ／2 50 9 5 9 0 0 ．S i t e , J M AI n t e r s i t y 3 ．3 图2 测线一测点A 。加速度、速度时程曲线及功率谱 F i g ．2 A c c e l e r a t i o na n ds 肼神p r o c e s sc u r v e 、 p o w e rs p e c t m ma tA lp o i n tl i n el 3 ．3 地震动测试分析 1 振动记录特征，从记录波形来看，此次爆破 拆除的地面振动具有如下一些特征①振幅特征此 次爆破拆除产生的地面振动的振幅，具有脉冲型高峰 值、次大峰值多次出现的形式，当震源距变大时，此特 征尤为明显。②频率特征办公大楼倒塌坠地产生的 地面振动主频以中低频成分为主，绝大多集中在2 5m 间，与建筑物自振频率范围相近，而该测点前端 记录的炸药爆破产生的振动主频水平向为5 4H z ，垂 直向为5 4H z ，即在震源附近，结构体坠地产生的振动 主频远低于爆破产生的振动主频。③持续时间各测 点记录到的地面有效振动持续时间在1 0S 左右，与倒 塌过程的时长相对应，另外，各测点振动的持续时间 随震源距的大小也会呈现出一些差异，震源距大，有 效持续时间相对会变长些，同时，在离震源较远处 昆 明黑龙潭地震台 ，一些面波震相会出现，也会使有效 振动持续时间变长些 图3 ，据云南省地震局黑龙潭 基准地震台测定，这次爆破及大楼倒塌产生的能量相 当于1 ．9 级地震p 1 。 2 振动强度地面分布及衰减特征，以测线一 为例，该测线也是此次检测方案中确定的地面振动 衰减观测测线。可看出，该测线记录到的最大水平 向峰值加速度是7 4 ．3c m ／s 2 、垂直向最大峰值加速 度为5 4 ．4c m ／s 2 均出现在离振源最近的测点A ．上； 最大峰值速度为2 ．1 3c n C s ，亦出现在测点A ，的垂 直向记录上。随着震源距的加大，地面振动加速度 峰值或速度峰值逐渐减小，到测点A 。时，加速度峰 值减小到1 0e n C s 2 左右，峰值速度减小到0 ．5c m ／s 左右。该测线各测点的三分向峰值加速度记录，除 A 。测点以外，主要以垂直向为大；而峰值速度，均以 万方数据 第3 0 卷第1 期李君婷，崔建文，魏昶帆，等2 2 层楼房爆破拆除震动监测分析 垂直向为大。这体现了在大质量倒塌触地的近场范 围内，结构体倒塌产生的振动在地面的传播特征。 ⋯ ●■～、t ■、～～n ．～●● P 一⋯．⋯m ] i q r 一 毫二 p _ p “驯f 碑哪卜忡州忡H H _ 卜- _ M 兰l 久一～ 、，、产 V 、一、，、 ～一飞讪、 ．． ／、√、 ；S 一“- ．7 一- 芦罱，、，、，、一、． 一一一 一、／、m 峙、 广～ 二 三戊A ，．～叭，、，’，、，。、V ’一～，、，、，、一 ～1 八 、∥V Ⅵ ≯三■I I ●■ - 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8 8 ，7 3 ． [ 1 ] W E IX i a o - l i n ，Z H E N GB i n g - X U ．D e s t r u c t i v ee f f e c to fb i a s t i n gv i b r a t i o no nn e a r b ys t r u c t u r e s [ J ] ．E n g i n e e r i n gB i a s r i n g ，2 0 0 0 ，6 3 8 1 - 8 8 ，7 3 ． i nC h i n e s e [ 2 ]韦林，朱金龙，汪浩．上海四平大楼爆破拆除中环 境振动监测的分析[ J ] ．爆破，2 0 0 6 ，2 3 1 2 7 4 - 7 7 ． [ 2 ] W E IL i n ，Z H UJ i n - l o n g ，W A N GH a o ．A n M y ∞so fe n v i r o n m e n t a lv i b m t i o nm o n i t o r i n gd u r i n gt h ed e m o l i t i o nb l a s t i n g 万方数据 1 3 0爆破 2 0 1 3 年3 月 上接第1 2 5 页 [ 8 ]Z H A N GY i f e n g ，Y A OD a o p i n g ，X I EZ h i - z h a o ．T h ep r e d i c t i o no fb l a s t i n gv i b r a t i o np e a kv a l u e ＆m a i nf r e q u e n c y b yB Pn e u r a ln e t w o r k [ J ] ．C h i n e s eJ o u r n a lo fE n g i n e e r i n g G e o p h y s i c s ，2 0 0 8 ，5 2 2 2 2 2 2 6 ． i nC h i n e s e [ 9 ]徐全军，张庆明，恽寿榕．爆破地震峰值的神经网络预 报模型[ J ] ．北京理工大学学报，1 9 9 8 ，1 8 4 4 7 2 4 7 5 ． [ 9 ] X UQ u a n - j u n ，Z H A N GQ i n g m i n g ，r U NS h o u r o n g ．N e u - r a ln e t w o r km o d e lf o rf o r e c a s t i n gp e a ka c c e l e r a t i o no f b l a s t i n gv i b r a t i o n [ J ] ．J o u r n a lo fB e i j i n gI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y ，1 9 9 8 ，1 8 4 4 7 2 4 7 5 ． i nC h i n e s e 程相君，王春宁，陈生潭．神经网络原理及其应用 [ M ] ．北京国防工业出版社，1 9 9 5 ． 沈蔚，徐全军，季茂荣，等．中深孔爆破振动参数的 B P 神经网络预报[ J ] ．爆炸与冲击，2 0 0 2 ，2 2 4 3 5 3 - 3 5 7 ． S H E NW e i ，X UQ u a n - j u n ，J IM a o r o n g ，e ta 1 ．U s i n gB P a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r kt op r e d i c tb e n c hb l a s tv i b r a t i o n p a r a m e t e r s [ J ] ．E x p l o s i o na n d S h o c kW a v e s ，2 0 0 2 ， 2 2 4 3 5 3 - 3 5 7 ． i nC h i n e s e 张德丰．M A T L A B 神经网络编程[ M ] ．北京化学工 业出版社，2 0 1 1 ． 笞譬雾塔潍a 器{ 薄a 薄；孓；孓乏潞零苔潍苔潍g V 鑫撰苔V 零a 孓{ 莽a 萍各甄三昂{ 孓乏昂笞警雾塔逸零苔警零凌皋；孓零笞曲莽若氧零苔警雾岛强；薄；薄{ 孓 科技论文写作小知识摘要 摘要是以提供文献内容梗概为目的，不加评论和补充解释，简明、确切地记述文献重要内容的短文。摘 要应具有独立性和自明性，并且拥有与文献同等量的主要信息，即不阅读全文，就能获得必要的信息。一篇 完整的论文都要求写随文摘要，按摘要的不同功能来划分，大致有如下3 种类型。 1 I 报道性摘要报道性 摘要是指明一次文献的主题范围及内容梗概的简明摘要，相当于简介。报道性摘要一般用来反映科技论文 的目的、方法及主要结果与结论，在有限的字数内向读者提供尽可能多的定性或定量的信息，充分反映该研 究的创新之处。科技论文如果没有创新内容，如果没有经得起检验的与众不同的方法或结论，是不会引起读 者的阅读兴趣的；所以建议学术性期刊 或论文集 多选用报道性摘要，用比其他类摘要字数稍多的篇幅，向 读者介绍论文的主要内容。以“摘录要点”的形式报道出作者的主要研究成果和比较完整的定量及定性的 信息。篇幅以3 0 0 字左右为宜。 2 指示性摘要指示性摘要是指明一次文献的论题及取得的成果的性质 和水平的摘要，其目的是使读者对该研究的主要内容 即作者做了什么工作 有一个轮廓性的了解。创新内 容较少的论文，其摘要可写成指示性摘要，一般适用于学术性期刊的简报、问题讨论等栏目以及技术性期刊 等只概括地介绍论文的论题，使读者对论文的主要内容有大致的了解。篇幅以1 0 0 字左右为宜。 3 报 道一指示性摘要报道一指示性摘要是以报道性摘要的形式表述论文中价值最高的那部分内容，其余部分则以 指示性摘要形式表达。篇幅以1 0 0 ～2 0 0 字为宜。论文发表的最终目的是要被人利用。如果摘要写得不好， 在“ - 3 今信息激增的时代论文进入文摘、杂志、检索数据库后，被人阅读、引用的机会就会少得多，甚至丧失。 一篇论文价值很高，创新内容很多，若写成指示性摘要，也可能会失去较多的读者。所以一般地说，向学术性 期刊投稿，应选用报道性摘要形式；只有创新内容较少的论文，其摘要可写成报道一指示性或指示性摘要。 1●J]J 1 J 1 J 加 n 屹 ．【．1．L．1 万方数据