复杂环境条件下“八字形”楼房的爆破拆除.pdf

第2 8 卷第3 期爆破 V 0 1 ．2 8N o ．3 2 0 1 1 年9 月B L A S T I N GS e p ．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 1 1 ．0 3 ．0 1 8 复杂环境条件下“八字形“ 楼房的爆破拆除 尚军1 ，谭雪刚2 ，贺五一3 ，付水华1 ，胡家银1 1 ．江西荣达爆破新技术开发有限公司，南昌3 3 0 0 3 8 ；2 ．解放军理工大学工程兵工程学院，南京2 1 0 0 0 7 ； 3 ．桂林空军学院，桂林5 4 1 0 0 3 摘要江西洪都钢厂厂区内1 栋1 2 层高楼房进行爆破拆除，周边环境较为复杂。且该楼结构呈“八字 形”，立柱在倾倒方向上的排列位置不规则。为了减少大楼倒塌后产生的后座对周边的影响，采取在最后 l 排立柱一侧距地1 ．5m 处切断钢筋、大楼两端的4 根立柱降低炸高、在第6 ～7 层实施松散爆破、延长最后 一响起爆时间等技术措施，达到了大楼部分折叠、缩短倒地塌落长度、减弱塌落振动危害效应的效果。 关键词爆破拆除；“八字形”楼房；后座；技术措施 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 3 0 0 6 2 0 4 C o m p l e xE n v i r o n m e n t e i g h t - s h a p e d D e m o l i t i o no fB u i l d i n g s S H A N GJ u n l ，T A NX u e - g a n 9 2 ，H EW u ．y i 3 ，F US h u i ．h u a l ，H U 胁一y ／n 1 1 ．J i a n g x iR o n g d aB l a s t i n gN e wT e c h n o l o g yD e v e l o p m e n tC oL t d ，N a n c h a n g3 3 0 0 3 8 ，C h i n a ； 2 ．E n g i n e e r i n gI n s t i t u t eo fE n g i n e e r i n gC o r p s ，P L A U S T ，N a n j i n g2 10 0 0 7 ，C h i n a ； 3 ．G u i l i nA i rF o r c eI n s t i t u t e ，G u i l i n5 4 1 0 0 3 ，C h i n a A b s t r a c t J i 蚰g x iH o n g d us t e e lp l a n ti nt h er e g i o na1 2 一s t o r e yb u i l d i n gf o rb l a s t i n g ，t h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t i sm o r ec o m p l e x ．T h i sb u i l d i n ga n dt h es t r u c t u r ew a g ”e i g h t s h a p e d ”c o l u m ni nt h ea l i g n m e n td i r e c t i o nd u m p i n gi r - r e g u l a r ．I no r d e rt or e d u c et h eb a c ko ft h eb u i l d i n gc o l l a p s er e s u l t i n gf r o mt h ei m p a c to nt h es u r r o u n d i n g ，t ot a k eo n e s i d ei nt h el a s tr o wo fc o l u m nc u to f ft h eb a ra t1 ．5 mf r o mt h eg r o u n d ，t h eb u i l d i n gc o l u m n sa tb o t he n d so ft h ef o u r l o w e rs t a n d o f f ，t h ei m p l e m e n t a t i o no ft h el o o s el a y e r6 - 7b u r s te x t e n dt h et i m eo ft h el a s te x p l o s i o ns o u n d e dt e c h n i c a lm e a s u l r e ，t ot h eb u i l d i n gs e c t i o nc o l l a p s e d ，f e l lt ot h eg r o u n dt os h o r t e nt h el e n g t ho fc o l l a p s e ，c o l l a p s er e d u c e d t h ee f f e c to fv i b r a t i o nh a r m f u le f f e c t s ． K e yw o r d s d e m o l i t i o n ；”e i g h t ．8 h 印e d ”b u i l d i n g ；b a c ks e a t ；t e c h n i c a lm e a s u r t 酷 1 工程概况 1 ．1 工程环境 江西洪都钢厂由于改建需要，决定对厂区内 1 栋1 2 层高的科技大楼进行拆除，由于工期较紧，决 定采用爆破法拆除。大楼北面约2m 处有一铁栅栏 收稿日期2 0 1 l 0 3 一l l 作者简介尚军 1 9 7 0 一 ，男，江西荣达爆破新技术开发有限公司工程 师，硕士，从事爆破拆除工作， E m a i l s 3 7 0 0 5 1 I s i n s ．Ⅲ。 通讯作者谭雷刚 1 9 7 0 一 。男。解放军理工大学工程兵工程学院爆 破技术研究所，副教授，硕士。从事爆破与拆除研究， E m a n n j g c b _ n c b s o h u ．c o m o 和一人行横道，约1 5m 处为北京东路，距北京东路 的北侧约4 5m ；南面约3 5m 处有洪钢厂内的水塔 和管道；西侧约1 0m 处有厂房；东侧距大楼约 1m 处有一门卫室，2 0m 处有建筑物j 在西南侧约 1 ．5m 处有一水泵房，约7m 处有一水池，这2 个建 筑物不考虑保护。大楼周边环境如图l 所示。 1 ．2 待爆大楼的基本情况与结构 待爆的科技大楼呈“八字形”柜架结构，整栋楼 房长6 7 ．7 9 6m ，宽2 6 ．4m ，高4 1 ．4 6m 。呈八字形的 两侧长约为2 6m ，宽为6 ．8m ；中间主体部分长约 2 4m ，宽为1 8 ．4m 。 万方数据 第2 8 卷．第3 期尚军，谭雪刚，贺五一，等复杂环境条件下“八字形”楼房的爆破拆除 图1 边环境示意图 单位m 2 爆破方案设计 2 ．1 总体方案确定 1 根据待拆除的主楼结构尺寸、相对位置及 其分布、周围环境和业主对爆破施工的安全等要求， 确定整栋楼房采用控制爆破技术由北向南定向倒 塌，即确定正南方向为倒塌方向D - 2 ] 。 2 由于大楼的结构呈倒八字形，其立柱在东 西方向上的排列位置并不规则。为了确保大楼能顺 利向正南方向倒塌，将楼房的立柱以东西方向为排 共划分为4 排，便于确定起爆顺序。 3 距大楼的北侧约2m 处有1 排铁栅栏和 1 条人行道，为了减少大楼倒塌后产生的后座对它 们的影响，采取以下措施①在最后l 排立柱北侧距 地1 ．5m 处切断钢筋。②大楼东西两端的4 根立柱 降低炸高，同时做为最后一响起爆并且延长起爆时 间，使整栋大楼在起爆后以此4 根立柱为轴形成向 南定轴转动，减小后座。 4 为了降低大楼塌落后产生的振动危害效 应，在第6 、7 层实施松散爆破，使大楼折叠，减少大 楼塌落质量，缩短大楼倒地后的塌落长度。 2 ．2 爆破部位与破坏高度 1 楼房的爆破部位 八字形两侧的立柱倒塌方向的第1 排立柱爆 破l 一3 层；倒塌方向的第2 排立柱爆破底层“ J 。 中间主体部分的立柱倒塌方向的第l 、2 排立柱 爆破1 3 层；倒塌方向的第3 排立柱爆破1 2 层； 倒塌方向的第4 排立柱爆破底层；第6 、7 层的柱子进 行松散爆破，第7 层的柱子只爆破前2 排。 2 破坏高度 根据此大楼的实际情况，1 层各排立柱炸高取 2 ．5m ，最后1 排立柱炸高取1n l ；2 层前2 排立柱及 3 层立柱炸高取2I n ，2 层的第2 排立柱炸高取1n l ； 6 层前2 排立柱、7 层第l 排立柱炸高取2 ．3m ，6 层 第3 排、7 层第2 排立柱炸高取2m ，6 层第4 排立柱 炸高取0 ．6n l 。这样在大楼的上、下两处就形成了 2 个斜形切口，可确保大楼定向倒塌。爆破切口示 意图如图2 所示。 一北 ，，一王 ＼／ 卫 盯 ＼． 第7 层 、、、～ N 嘤 卫 卫 曝、＼ 第3 层 竣 叨 ＼ 口 寄 爆破＼ 变切口区 一 V 图2 爆破切口示意图 单位m 2 ．3 爆破参数设计 1 孔网参数 此楼房的立柱规格较多HJ ，有7 0c mx 4 5c m ， 7 0c mx 5 0c m ，8 0c mx 4 0c m ，8 0c m 5 0c m o 前2 种规格的立柱孑L 距均取3 0e m ，孔深为 4 5e n l 和3 0c m 两种交替布孔；第3 种规格的立柱孔 距取3 0c m ，孔深为5 5c m 和3 5c m 两种交替布孔； 最后1 种规格的立柱孔距取3 5c m ，孔深取5 5e m 。 2 装药参数 单孔 个 装药量Q 根据体积原理的药量计算 公式，药量计算可按下式确定 Q K V 式中Q 为药孑L 内单个装药的药量，k g ；K 为炸药单 耗，k g ／m 3 ；V 为每个炮孔担负的爆破体积，I n 3 。炸药 单耗K 的取值1 层前3 排立柱取0 ．8k g ／m 3 ，最后 1 排立柱取O ．3k g ／m 3 ；2 、3 层的立柱均取0 ．6k g ／m 3 ； 6 、7 层立柱均取0 ．4k g ／m 3 。这样计算得单孔最大药 量为3 4 0g ，最小药量为1 0 0g 。 2 ．4 药孔布置及装药结构 所有的药孔均布在立柱的短边方向上，且为长 孔。对于规格为7 0c mx 4 5c m 、7 0c m 5 0e m 和 8 0e mx 4 0c m 的立柱，装药布置与结构如图3 a 所示。 万方数据 爆破2 0 1 1 年9 月 对于规格为8 0e m 5 0c m 的立柱，分为2 个药 包，中间用导爆索连接传爆。装药布置与结构如图 3 b 所示。 a b 口一药孔间距；L 一孔深；呲柱长边 图3 装药布置与结构示意图 2 ．5 起爆网路及延期顺序 每个装药用1 发半秒延期导爆管雷管起爆，用 四通将所有导爆管雷管的外接导爆管联成簇联法网 状起爆网路，整个网路用2 发电雷管引爆。 将排列不规则的立柱划分为4 排，由南至北依 次起爆，每排立柱之间延期半秒。6 、7 层楼切口先 起爆，延期半秒后底层切口起爆”J 。 3 预除理 为了减小爆破震动危害效应，利于主爆体的定 向倾倒与解体，同时为了缩短工期，对能够预先拆除 的部位实施预拆除。其方法是 1 为使楼房顺利倒塌，在爆破前底层将全部 门窗拆除，切断该楼的水电气、金属、通信等管线及 垃圾通道。 2 爆破前用机械加人工的方法，预先将底层 非承重墙拆除，确保定向的准确和倒塌的顺利。 3 楼梯间结构 梁、板、柱、墙 对楼房倒塌有 较大影响，应尽可能在爆破前进行必要的处理，破坏 其强度和刚度，爆破切口范围内的非承重墙全部预 先拆除。楼梯间在爆破前进行处理时，对于1 ～3 层、6 层、7 层楼房的楼梯，每一陂的上下部位 即每 一陂切2 处 用风镐将混凝土切断。每一处的切点 只保留钢筋，使之既方便施工人员进出，又能确保主 体楼房倒塌时不受其影响。 4 爆破安全 4 ．1 爆破震动安全距离 爆破地震波振动速度可根据爆破安全规程实 施手册给出的爆破振动速度公式进行计算哺】，考 虑到此次爆破为内部装药多点分布的微差控制爆 破，则 V K K ’ p 1 力／R 4 式中Q 为最大一段 次 起爆的炸药量 拆除爆破 可以取最大一段装药量 ，k g ；V 为被保护目标的安 全振动速度，e m ／s ；K ’为毫秒延时控制爆破修正系 数，楼房爆破通常取0 ．5 ；尺为爆点中心至被保护目 标的距离，m ；K 、a 为与爆破地形、地质条件等有关 的系数和地震波衰减指数。根据本次爆点周围的实 际地质条件，参考以往工程经验，拟选取K 2 5 0 ， a 1 ．8 ，K7 0 ．5 按照最不理想条件考虑 。将 y 3 ．0e m ／s 、R 3 5m 代入上式，则最大一段允许 装药量Q ～为8 5 ．6k g 。 本次爆破最大一段装药量不会超过上述值，因 此，爆破地震波对上述最近的周围建筑设施不会产 生影响。 4 ．2 爆破飞石 根据爆破计算手册，拆除控制爆破飞石距离按 下式计算． S ≤兰．m g 式中g 为重力加速度，m ／s 2 ；V 为飞石速度，根据摄 影观测资料，取值范围为1 0 3 0m ／s ，若取最大值 3 0m ／s ，代入上式得S ≤9 0m 。爆破时在爆破部位 用l 层竹笆防护，能把飞石控制在警戒范围内，可有 效防止飞石的危害效应。 5 ’爆破效果 起爆后，大楼在2 个切口处折叠倾倒，由于所有 横梁没有做任何处理，所以大楼两侧随即明显被拉 向中间，在2s 内按设计方向倒塌，触地后距南侧的 水塔还有约1 0m 的距离；东侧距大楼仅1m 处的门 卫室完好无损；北侧铁栅栏基本上没有损坏；四周建 筑物及玻璃完好无损。东侧大门入口的道路上有部 分飞石，北边的人行道和北京东路上均无飞石。爆 破非常成功。 6结语 1 相对于倒塌方向而言，承重立柱排列不规 则的建筑物在爆破拆除时，要把立柱人为地划分为 整排，这样在起爆顺序上就容易掌握，对控制建筑物 的倒塌方向较为有利。 2 爆破拆除建筑物时，为了减少建筑物倒塌 时产生的后座，较有效的方法是降低最后1 排立柱 或承重墙 的炸高，割断最后l 排立柱背面的钢 筋，同时靠近最后1 排的立柱适当延长起爆时间，这 样整个建筑物在倒塌方向上就会形成定轴转动，对 于减少后座效果较好。 万方数据 第2 8 卷第3 期尚军，谭雪刚，贺五一，等复杂环境条件下“八字形”楼房的爆破拆除 6 5 上接第5 7 页 5 段 图4 孔内逐层起爆网路 5 安全保证措施 在本次场平石方爆破中的主要安全问题是爆破 飞石和爆破振动。 1 爆破飞石控制措施 低台阶爆破容易产生爆破飞石。在本工程中， 将皮带运输机淘汰下的宽2 ．2m 、厚约2 0m m 的废 旧皮带切割成若干个2 ．0m 2 ．2m 小块，爆破前将 其覆盖在每个浅孔孔口，有效的解决了孔口飞石问 题。对于中深孔台阶爆破，要求炮孔堵塞长度要大 于3 ．5m ，并保证堵塞质量，爆破时也无飞石飞出。 此外，对软夹层适当调整装药结构和装药量，避 免过量装药或采用分层装药结构避开软弱夹层；使 爆破的临空面 即最小抵抗线方向 朝向场内空旷 地，以避开周围建筑，马路上的车辆及行人。 2 爆破振动控制措施 对爆区周围砖混房屋最大允许振动速度取 2 ．0e m ／s ，对爆破振动计算式中的系数K 取2 0 0 ， a 取1 ．7 进行计算H 引，得出爆源与建筑物距离不同 时的最大单响药量见表2 。对于距离建筑物较近的 爆破，当单孑L 装药量超过表中的计算值时，缩小孔网 参数，采用分层装药结构；如果采用上述措施仍不能 满足安全要求时，采用小台阶分层开挖至设计标高 如图2 所示 。 表2 最大单响药量与民房距离的关系表 距离s ／m 2 03 04 05 06 0 最大单响药量／k g 2 ．48 ．01 8 ．93 6 ．96 3 ．8 6 小结 本次复杂环境条件下的场平石方爆破，经过精 心设计和施工，如期完成爆破任务，并且爆破飞石和 爆破振动得到有效的控制，保证了周围建筑物的安 全。爆破振动监测结果显示，在距被保护建筑物较 近处爆破时，最大振动速度为V 1 ．8c m ／s ，小于 ‰ 2 ．0c m ／s 。爆堆内部岩石破碎充分，爆堆可挖 性良好。由于孔口堵塞段较长，爆堆表面有少量大 块需用液压破碎机进行二次破碎。 这次成功的爆破得出如下几点经验 1 选择从北向南推进、一次台阶爆破和分次 台阶爆破相结合的爆破方案是正确的。 2 设计的爆破参数是合理的，采取的安全措 施是得当的。 3 采用逐孔起爆和孔内外微差爆破网路，能 够很好的控制最大单响药量，从而减少爆破振动对 周围建筑物的危害，同时又能增加一次爆破方量，加 快工程进度。 参考文献 R e f e r e n c e s [ 1 ] 王友国．露天矿山开采逐孔爆破技术的应用[ J ] ．现代 矿亚，2 0 0 9 1 2 7 1 - 7 2 ． [ 2 ] 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 ． [ 3 ]罗开军．孔内孔间微差爆破间隔时间的合理选择[ J ] ． 金属矿山，2 0 0 6 4 4 - 6 ． [ 4 ]国家安全生产管理局．G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 爆破安全规程 [ S ] ．北京中国标准出版社，2 0 0 4 ． [ 5 ]张丹，段恒建，曾福洪．分段爆破地震强度的试验研 究[ J ] ．爆炸与冲击，2 0 0 6 ，2 6 3 2 7 9 - 2 8 3 ． 万方数据