不规则框剪结构大楼爆破拆除.pdf

第2 9 卷第4 期 2 0 1 2 年1 2 月 爆破 B L A S T I N G V o l _ 2 9N o ．4 D e c ．2 0 1 2 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 2 ．0 4 ．0 2 3 不规则框剪结构大楼爆破拆除 崔晓荣1 ，郑灿胜2 ，温健强2 ，林临勇2 ，傅建秋1 ，李战军1 1 ．广东宏大爆破股份有限公司，广州5 1 0 6 2 3 ；2 ．东莞市宏大爆破工程有限公司，东莞5 2 3 0 0 9 摘要介绍了1 幢1 2 层不规则的框剪结构大楼的定向爆破拆除，通过对多种方案的对比分析及优选，对 爆破方案进一步优化。提出利用定向爆破初期的倾倒趋势和对后排倾倒翻转支撑构件的方位调整来改变倾 倒方向，使原来的向西北倾倒转变成向北或北偏东倾倒，从而迭到安全定向爆破倒塌的目的。实践证明，该 优化方案达到了预期目的，避免了对周边设备设施的损害，是一个经济、实用的方案。 关键词拆除爆破；定向爆破；框剪结构大楼；优化设计 中圈分类号 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 2 0 4 0 0 9 5 一0 4 E x p l o s i V eD e m o H t i o no fA n o m a l o u sF r 锄eS h e a r S t r u c t u r eB I l i l d i I 嚷i nC o m p l i c a t e dS u r r o u n m n g s C 明蜀∞．r o 昭1 ，蕊聊v Gc o n - s k 昭2 ，陋Ⅳm 阶g i 口n 9 2 ，删三沉．弘n 9 2 ，F U 以∞一g i “1 ，Ⅱ劢口n 驰n 1 1 ．G u a n 酣o n gH o n g d aB l a s t i n gE n g i n e e d n gC oL t d ，G u a J l g z h o u51 0 6 2 3 ，C h i n a ； 2 ．D o n g g u a nH o n g d aB l a s t i n gE n 孚n e e r i n gC oL t d ，D o n g g u a n5 2 3 0 0 9 ，C h i n a A b s t r a c t A1 2 一e t o r e ya n o m a k u s ．s h a p eb u i l d i n g ，w i t h 导h e e r w a ni nr e i n f o r e e dc o n c r e t ef r a m e ，w 弱d e m o l i s h e d w i t hd i r e c t i o n a lb l a s t i n gt e c h n 0 1 0 9 r ．B y 删u s t m e n ta n do p t i m i z a t i D no fd u m p i n gt r e n da n ds u p p o n i n g c o l u m nd i r e c t i o nd u n gb l a s 6 n g ，t h ed u m p i n gd i r e c t i 咖0 ft h eb u i l d i n gw a sc b a n g e di nac e n a i ne x t e n t ，f 如mn o n h w e s tt 0n o r t ho r a n dn o r t hb ye a s t 。w h i c hm a d el i t t l ei I I f l u e n c eo nt h er o a dn e a r b y ．T h ed e s i g 【Io fe x p l o s i v ed e m o l i t i o no ft h i sa n o m a l o u sb u i l d i n gp r 仇r e st l l a tt h et e c h n i q u eu s e di nt 1 1 ee n g i n e e r i n gi se c o n o m i c a l ，f e a L s i b l ea n dr e l i a b l e ． 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 lb l a s t i n g ；f r a m e s h e a rw a l ls t m c t u r e s ；叩t i m a ld e s i g I l l 工程概况 东莞市虎门镇颏联社区的丰泰公司宿舍楼位于 滨海大道规划建设范围内，为了确保滨海大道工程 的顺利推进，虎门镇镇政府决定对其进行爆破拆除。 该楼房为钢筋} 昆凝土框架一剪力墙结构 剪力墙布 置在楼梯间周边 ，平面布置呈不规则的梯形，主体 结构高4 0m 1 2 层 ，另有5m 高的附属装饰构架， 楼梯、电梯处局部有凸出部位。 该楼平面结构布置及周边环境如图1 所示。南 收稿日期2 0 1 2 一0 6 一1 8 作者简介崔晓荣 1 9 8 0 一 ，男，高级工程师、博士，从事现代爆炸技 术与安全工程研究， E ．m a i l s l l l i l e 6 6 ．c u i g I I l a i l ．c o m 。 北两边不平行，为长边，两者呈一定的交叉角度，长 约4 8m ；东西两边平行，为短边，东侧宽为1 1m ，西 侧宽为1 5m ；总建筑面积约8 0 0 0m 2 。该楼东侧 8 0m 处为广深高速公路；东南角8m 为铁皮钢架简 易房；南侧5m 有铁皮钢架简易房 位于拆迁范围， 但未完成拆迁 ，2 4m 上空有1 组高压电线；西南 7 6m 处有建筑物；西侧8m 为新泰路 向东北倾 斜 ，路边有电线、电缆等市政管线，新泰路对面有 商铺；西北侧4 3m 处为钢架铁皮厂房区域；北侧有 一4 0m 宽的荒地，4 6m 处为钢架铁皮厂房。 2 爆破拆除方案比选 2 ．1 爆破拆除方案分析 该楼房为东西长、南北宽，从结构、周围环境及 万方数据 爆破2 0 1 2 年1 2 月 工期上分析，可供选择的爆破方案有向南定向爆破、 向北定向爆破和原地坍塌爆破。 广 深 高 速 公 路 图l 爆区周围环境图 单位m F i g ．1 C i r c u m s t a n c eo fb u i l d i n g u n i t m 2 ．1 ．1向南定向爆破倒塌 选择向南定向爆破倒塌时，该结构的后排支撑 立柱垂直于西侧的新泰路，方向容易控制，安全可靠 性较大，但遇到2 个问题①南侧的简易房虽均处于 拆迁范围，但还没有顺利拆迁；②因南侧2 4m 处有 架空的高压电线，距离相对较近但架空高度较高，定 向爆破时不会危及高压线路，但须得到供电部门的 同意 以往同类工程的施工经验看，涉及到高压供 电线路时，供电部门会组织有关专家组来论证其施 工作业的安全性 才能办理爆破审批手续。 2 ．1 ．2 向北定向爆破倒塌 选择向北倒塌时，对新泰路有一定程度的影响， 尤其是马路边的电线、电缆等市政设施，主要体现在 以下2 方面①因为该楼房呈不规则的梯形，如果向 北定向爆破倒塌，则爆破倒塌的过程中将围绕南侧 的后排立柱翻转，而南侧的后排立柱非正东正西向， 而是逆时针方向偏1 5 。左右，导致如采用常规定向 爆破倒塌时，将倒向西侧的新泰路；②新泰路紧靠该 大楼并向东北倾斜，考虑到楼房有近5 0m 的高度， 如果倒塌长度较长，爆渣也将抛掷到路中心。所以， 从结构上分析，该定向爆破容易向西北方向倾斜，不 巧的是新泰路又向东北方向倾斜，势必如图2 所示 砸向新泰路，加大向北定向爆破的施工难度和风险。 2 ．1 ．3 原地坍塌爆破 原地坍塌爆破’2J ，相对于定向倒塌对周围环 境影响较小，但其施工工艺高，施工成本高，施工工 期长，与政府成本控制、进度控制的要求相抵。 2 ．2 爆破方案的优选与优化 考虑到工期紧，成本投人有限，放弃原地坍塌爆 破和内爆法的方案。向南定向爆破，牵涉到复杂的 高压电网周边爆破审批问题，存在较大的不确定性， 所以最终只能选择向北定向爆破。 图2 向北定向爆破分析 F i g ．2A n a l y s i so fn o r t h - d i r e c t i o n a lb l a s t i n g 经研究分析，对常规的保留后排支撑的定向爆 破方法 见图2 进行优化调整，利用爆破初期的倾 倒趋势和后排倾倒翻转支撑构件的方位调整 西南 角的立柱不作为后排支撑立柱，该位置的后排支撑 立柱前移 来改变倾倒方向 见图3 ，使原来的向西 北倾倒转变成向北或北偏东倾倒，从而达到安全向 北定向爆破倒塌的目的。 3 向北定向爆破方案设计 3 ．1 预处理设计 基于结构整体稳定和确保施工过程安全的原 则，对该大楼进行了如下预处理 1 预拆除1 ～2 层的非承重墙，保留大楼南侧 的填充墙，对爆破飞石防护有好处。 2 底层2 个楼梯间周边的剪力墙及梯段用液 压破碎锤拆除，但楼梯间四角的立柱及横梁保留，没 有立柱的保留6 0c m 宽的剪力墙 剪力墙设计时，一 般在其端部和转角处设置暗柱，加大纵向受力钢筋、 加密箍筋 ，即结构设计上的暗柱，确保预拆除以后 结构的受力形式和承载力变化不大旧’4 ] 。 3 大楼存在一定数量的异形柱 即不规则的 短多肢剪力墙 ∞’4 j ，底层用液压破碎锤对异形柱进 行部分预处理，保留承载作用大的一部分，使其变成 规则的长方型立柱，以便确保底层的爆破效果，2 层 及以上不处理。 4 剪力墙位于该楼房的南侧部分，所以第2 层 的剪力墙位于爆破切口范围内的很少，所以仅仅进行 局部削弱处理⋯，并不会给定向倒塌带来影响。 5 3 ～4 层仅仅对爆破切口内、影响钻孔的部 分填充墙进行预拆除。 3 ．2 定向爆破切口设计 为了保证爆破效果，尽量减少对西侧马路的影 万方数据 第2 9 卷第4 期 崔晓荣，郑灿胜，温健强，等不规则框剪结构大楼爆破拆除 响，定向爆破切口设计时，主要考虑以下2 个问题 1 尽量减少爆堆的倒塌长度，倒塌长度越长 对马路的影响越大；所以爆破切口不宜太矮，适当创 造后坐和下坐的条件，促进结构塌落解体，从而减小 倒塌长度∞’6J 。 2 通过适当调整后排支撑部位的方位，后排西 南角的立柱不作为定向爆破的支撑立柱 割断钢筋后 底部适当爆破 ，西南角略偏中间的立柱作为后排支撑 立柱，仅仅在底部进行爆破，与其它后排立柱一起成为 定向爆破的后排转动支撑，从而使结构整体向正北或 北偏东倾斜，避免或减少对新泰路的影响∞’6 】。 基于上述考虑，设计炸高不宜太小，故取4 层， 即第1 排立柱炸4 层，中间排立柱炸3 层 但两侧靠 近马路、不利于防护的立柱炸2 层 ，中．间排与后排 之间的位于爆破切口内的剪力墙和立柱在2 层底部 进行爆破，1 层全炸，后排倾倒支撑立柱仅仅在底部 进行松动爆破。后排支撑立柱的平面布置如图3 所 示，爆破切口的剖面形状如图4 所示。 炸底部 图3 起爆顺序图 F i g ．3D e t o n a t i n g8 e q t I e n c e H S l 一炸4 层 - 1H S 2 一炸3 层 图4 爆破切口示意图 F i g ．4 S k e t c ho fa r e ad e m o l i s h e db ye x p l o s i v e 3 ．3 起爆时差及网路设计 根据类似的定向爆破拆除经验，采用半秒系列 非电导爆管雷管，前排采用H S l 段，中间排采用 H s 2 段，后排的倾倒支撑立柱采用H S 3 段，在后排 的倾倒支撑立柱外侧的西南角立柱也采用H S 3 段 其钢筋已经预先剔出并割断，大楼爆破倾倒趋势 形成时，该立柱仅混凝土承担拉力，很快被拉断，跟 随大楼整体围绕设计保留的倾倒支撑立柱翻转 ， 起爆顺序如图3 所示。 爆破网路采用双保险的“大把抓”和四通的复 合非电起爆网路，每层形成闭合的回路，各层中间用 多条导爆管连接形成整体，再引到起爆站“ 8 ] 。 3 ．4 爆破安全防护设计 考虑到周边环境比较复杂，有高速公路、市内干 道、高压电网等，爆破飞石是安全防护的重点和难点。 为了有效控制爆破飞石，通过试爆确定合理的炸药单 耗并保证堵塞质量，避免过量炸药或堵塞不佳引起爆 破飞石，采取近体防护和远体防护相结合的两道飞石 防护措施，即在爆炸的承重构件周边捆绑竹笆覆盖爆 破部位进行近体防护，同时在楼房的四周搭建密竹排 栅，排栅内侧挂竹笆，进行远体防护。 爆破振动、塌落冲击振动和爆破冲击波等，因总 爆破用药量少且采用半秒微差爆破技术，药量分散， 爆破时边塌落边解体，均在安全容许范围内。 4 爆破效果分析 起爆后，大楼顺利向北倾斜 垂直于前排立柱， 如图5 所示 ，后发生一定程度的下坐和后坐，再继 续向前倾倒和塌落，最终倒塌长度仅仅2 0m 左右 如图6 所示 ，倒塌方向呈正北方向，没有向西侧 的新联路倾斜，结构塌落体没有影响到马路路面，路 边人行道铺面略有影响，爆后立即清理，迅速恢复全 部交通。 图5 定向倾倒趋势形成 F i g ．5D u Ⅱ咖I l g 慨n do fb u i l 曲唱d 面T l gd i r e c t i o n a lb l 枷1 1 9 5 经验总结 1 不规则大楼定向爆破，其倾倒方向往往由 万方数据 爆破 2 0 1 2 年1 2 月 爆破初期的倾倒趋势和后排倾倒翻转支撑构件的方 位决定，通过调整后排支撑的方位，可一定程度调整 定向爆破倾倒的方向，使其与设计的倾倒方向吻合。 2 对于特别不规则的建筑物，如果通过调整 爆破初期的倾倒趋势和后排倾倒翻转支撑构件的方 位仍很难满足倾倒方向和安全的要求，建议采用原 地坍塌爆破法，或者将结构分割成多个规则的单体 结构再分别进行定向爆破。 [ 2 ] [ 2 ] 图6 爆堆形状 F i g ．6S h a p eo f8 I a gm u c k 撕e rb l a s t i n g 崔晓荣，沈兆武，周听清，等．剪力墙结构原地坍塌爆 破分析[ J ] ．工程爆破，2 0 0 6 ，1 2 2 5 2 ．5 5 ． C U IX i ∞咖g ，S H E NZ h ∞w u ，Z H O UT i n g q i n ge ta 1 ． B l 鹊t i n gc o l l a p 8 e 明a l y s i so fs h e 盯．w a l ls t r u c t u r e s [ J ] ．E n - g i n e e I i n gB l 鹊t i n g 。2 0 0 6 ，1 2 2 5 2 - 5 5 ． i nC h i n e s e 黄士辉．国内城市高层建筑爆破拆除方式的探讨[ J ] ． 工程爆破，2 0 0 6 ，1 2 4 2 2 - 2 7 ． H U A N GS h i h u i ．I n v e s t i g a t i o no nm e l h o d so fb I 幽t i n g d e m o l i t i o no fu r b a nh i g h r i s ei nC h i n a [ J ] ．E n g i n e e r i n g B l 船t i n g ，2 0 0 6 ，1 2 4 2 2 乏7 ． i nC h i n e s e 周克荣，顾祥林，苏小卒．混凝土结构设计 土木工程 系列丛书 [ M ] ．上海同济大学出版社，2 0 0 1 ． 曹万林，胡国振，崔立长，等．钢筋混凝土带暗柱异形 柱抗震性能试验及分析[ J ] ．建筑结构学报，2 0 0 2 ， 2 3 1 1 6 - 2 0 ，2 6 ． C A OW 粕- l i n ，H UG u o z h e n ，C U IL i - c h 锄g ，e ta 1 ．E x p e r i - m 蚰t 蚰d 锄a l y s i so f ∞i s m i cb e h a v i o ro ft h e ，L ，T s h 印e dc o l u 砌sw i t l I ∞眦e a l e sc o l u m n s [ J ] ．J 叫m a Io f B u i l d i n gS t m c t u r e 8 ，2 0 0 2 ，2 3 1 1 6 - 2 0 ，2 6 ． i nC h i - n e 8 e 崔晓荣，郑炳旭，魏晓林。等．建筑爆破倒塌过程的摄 影测量分析 I 运动过程分析[ J ] ．工程爆破， 2 0 0 7 ，1 3 3 8 1 3 ，1 7 ． C U IX i a o m n g ，Z H E N GB i n g x u ，W E IX i a o l i n ，e ta 1 ． C 1 0 s e - 砌g ep h o t o g r 帅m e t r ya 1 1 a l y s i so fb u i l d i n g c o n 印s e I m o v e m e n to fb u i l d i o gd u r i n gb l a s t i n gd e m o l i t i o n [ J ] ．E n g i n e n gB l a s t i n g ，2 0 0 7 ，1 3 3 8 1 3 ，1 7 ． i n C h i n e s e 崔晓荣，魏晓林，郑炳旭，等．建筑爆破倒塌过程的摄 影测量分析 Ⅱ 后坐及能量转化分析[ J ] ．工程 爆破，2 0 0 7 ，1 3 4 9 一l4 ． C U IX i a o - m n g ，W E IX i ∞- l i n ，Z H E N GB i n g - x u ，e ta 1 ． a ∞e - 瑚g ep h o t 伽珥m m e t r _ y 蚰a l y s i so fb u i l d i n g - c o I l a p s e Ⅱ b 趾I 【l 髂h 锄de 聃r 9 3 ，t r a r I s f o m [ J ] ．E n 百n e e r i n g B l 鹊t i n g ，2 0 0 7 ，1 3 4 9 - 1 4 ． i nC h i n e s e 崔晓荣，王殿国，罗勇，等．大型多跨厂房定向爆破 拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 3 6 l 一6 5 ． C U IX i ∞- m n g ，W A N GD i 粕- g u o ，L U 0Y o n g ，e ta 1 ．D i r e c t i ∞a lb l a s t i n g “s u p e rm u l t i - s p 蚴w o r k s h 叩[ J ] ．B l 鹞 t i n g ，2 0 0 9 ，2 6 3 6 l - 6 5 ． i nC h i n e s e 崔晓荣，李战军，周听清，等．拆除爆破中的大规模起 爆网路的可靠性分析[ J ] ．爆破，2 0 1 2 ，2 9 2 l l O 一1 1 3 ． C U Ix i ∞m I I g ，Uz h 鲫．j u n ，Z H O UT i n g - q i n g ，e ta I ．A p ． p l i c a t i o ns t u d yo ns u p e rp r i r n i n gc i r c u i tu s e di nb l a s t i n g d e m o l i t i o n [ J ] ．B l 鸽t i n g ，2 0 1 2 ，2 9 2 1 l O - 1 1 3 ． i nC h i - n e s e 上接第6 4 页 [ 4 ] G u A Nz h i - q i a n g ，z H A N Gz h o n g - l e i ，w A N GL i n - g u i ，e t a 1 ．F E N Gx i n - h u a ．A p p l i c a t i o no fl a r g eo p e nd ∞ph o l e b e n c hb l ∞t i n gi nA 鸺h 明o i lr e ∞r v o i re x c 删a t i o no nc o m p l e xe n v i m n m e n t [ J ] ．B l 踮t i n g ，2 0 l l ，2 8 3 6 3 - 6 7 ． i n C h i n e s e [ 5 ] 汪旭光．爆破手册[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 1 0 9 3 5 9 4 0 ． [ 6 ] 张志呈，熊文，吝曼卿．浅谈逐孔起爆技术时间间隔 的选取[ J ] ．爆破，2 0 1 l ，2 8 2 4 5 4 8 ． [ 6 ] [ 7 ] [ 7 ] Z H A N GZ h i c h e n g ，X 1 0 N GW e n ，U NM a n - q i n g ．D i s c u s - s i o no fd e l a yi n t e r v a le l e c t i ∞0 fh o l eb yh o l ei n i t i a t i o n [ J ] ．B l 拈t i n g ，2 0 1 l ，2 8 2 4 5 ．4 8 ． i nC h i n e s e 叶海旺，石文杰，王二猛，等．金堆城露天矿生产爆破 合理微差时间的探讨[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 9 6 - 9 8 ． Y EH a i - w a n g ，S H IW e n _ j i e ，W A N GE r - m e n g ，e ta 1 ．R e - 鼬嚏t r c ho fr e 鹊o n a b l ed e l a yi n t e r v 8 1 8i nJ i n g d u i c h e n go p e n p ．tm i m [ J ] ．B l 鹳t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 1 9 6 - 9 8 ． i nc h i n e S e ] ] ] 】 ] ] ] ] 吲 ㈠ ㈠ 瞪 b ∞ № 口 口 隅 隋 万方数据