复杂环境下异形框架楼的爆破拆除.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 G S 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 9 复杂环境下异形框架楼的爆破拆除 马洪涛1 ，孟祥栋2 ，毕卫国1 1 ．山东科技大学土木建筑学院，青岛2 6 6 5 1 0 ；2 ．重庆市爆破- I - 程建设有限责任公司，重庆4 0 0 0 2 0 摘要待拆大楼地处闹市区，由不等长两翼、翼间剪力墙结构的电梯井及4 层附属结构组成，长翼侧有一 特殊的负l 层。采用大切口形式，以电梯井及4 层附属结构为支撑，使楼体定向倾倒；保留长翼侧1 层部分 梁柱作为承载平台，以平衡负1 层内侧的支撑强度和高度，防止楼体倒塌时外翻；选用了合理的爆破分区及 网路延时，既能使长翼超长部分首先塌落脱离主体结构，减少结构不对称对定向的影响，确保倒向准确，又可 形成内部塌陷，有效的控制渣石占道；利用集团药包弱化支撑部位的强度，避免局部耸立。爆破效果达到了 预期的目标。 关键词拆除爆破；框架结构；非对称结构；起爆顺序；强度弱化 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 6 0 5 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no fS i n g u l a rF r a m eB u i l d i n g i nC o m p l e xS u r r o u n d i n g M AH o n g - t a 0 1 ，M E N GX i a n g d o n 9 2 ，B ／W e i - g u 0 1 1 ．S c h o o lo fC i v i lE n g i n e e r i n ga n dA r c h i t e c t u r e ，S h a n d o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ，Q i n g d a o2 6 6 51 0 ，C h i n a ； 2 ．C h o n g q i n gB l a s t i n gE n g i n e e r i n gC oL t d ，C h o n g q i n g4 0 0 0 2 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h eb u i l d i n gt ob ed e m o l i s b e di sl o c a t e di nt h eb u s i n e s sd i s t r i c t ．I tc o n s i s t so ft w ow i n g sw i t hd i f f e r e n t l e n g t h ，s h e a rw a l le l e v a t o rs h a f ta n df o u rl a y e r ss u b s i d i a r ys t r u c t u r e ，t h e r ei sas p e c i a lb a s e m e n tl y i n gi nt h eb o t t o mo f t h em a s s i v ew i n g ．I nt h es u p p o r to fe l e v a t o rw e l la n ds u b s i d i a r yp a r t ，t h es t r u c t u r eC R Ob ed i r e c t i o n a l l yt o p p l e dw i t h l a r g ec u t ．T oa v o i de v e r t i n gd u r i n gc o l l a p s i n g ，s o m ep a r tb e a m so fm a s s i v ew i n gi nt h ef i r s tf l o o r 啪r e t a i n e dt of o r m 8b e 撕r I gp l a t f o r m ，w h i c hC a nb a l a n c et h es 仃e n g t ha n dh i g l ls u p p o r tf r o mi n t e r n a lo fb a s e m e n t ．T h er e a s o n a b l eb l a s t 啪ea n df i r i n gd e l a ya 地c h o s e n ，w h i c hc a nb l a s ta w a yt h el o n gp a r to ft h em a s s i v ew i n gf i r s ta n dr e d u c et h ei m p a c t o fa s y m m e t r yo nt h es t r u c t u r e ，e n s u r i n gt h ed u m p i n gd i r e c t i o np r e c i s e l y ．A sw e l l ，i tC a nf o r mi n t e m a lc o l l a p s ea r e a a n dp r e v e n ts l a gs t o n e so c c u p y i n gr o a d ．C o n c e n t r a t e dc h 盯s ea r eu s e dt ow e a k e n i n gt h es t r e n g t ho fs u p p o r t i n gp a r t ．a ． v o i d i n gl o c a ls t a n d s ．T h er e s u l tr e a c h e st h ep r o s p e c t i v et a r g e t ． 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 ；f r a m es t r u c t u r e ；a s y m m e t r i cs t r u c t u r e ；f i r i n gs e q u e n c e ；8 t r e n g I l lw e a k e n i n g 1 工程概况 待拆的涪陵区锦绣宾馆大楼为1 5 层钢筋混凝 收稿日期2 0 1 0 1 1 1 5 作者简介马洪涛 1 9 8 8 一 ，男，山东科技大学在读硕士研究生，防 灾减灾工程与防护工程专业，主要从事爆破技术及防灾减 灾方面的研究， E - m a i l m a h o n g t a o h o n g t a o 1 2 6 ．∞m 。 土框架结构，总体呈“、／”形，由不等长的两翼、翼问 剪力墙结构的电梯井及4 层附属结构组成，楼体两 翼约呈3 0 。夹角 图1 所示 。长翼部分长4 0m ，宽 1 3m ，依高笋塘路斜坡地形修建，底部外侧为负1 层 临街门面，其外排、中排立柱坐到地面高程，柱体高 度沿高笋塘路自西向东4 ．0 6 ．0m 渐变，内排柱为 万方数据 第2 8 卷第3 期马洪涛，孟祥栋，毕卫国复杂环境下异形框架楼的爆破拆除 6 7 半桩半柱，内墙为岩壁，且内侧有高出1 层楼面约 1 ．5m 的挡土墙结构；长翼外侧1 3 一1 5 层有宽约 1m 的悬挑结构。短翼部分长1 9m ，宽1 2m ，无负 l 层及悬挑结构。电梯井井壁较薄，仅1 5c m ，楼体 最大高度6 4m ，拆除总方量约1 03 6 7m 3 。 待拆大楼地处涪陵区最繁华的路段，周边环境 极其复杂，两侧的高笋塘路及兴华路为涪陵区主干 道，临街商铺密集，地下管线众多。围绕楼体有数根 高压线杆，距楼体最近处约4 ．6m ，线杆上的1 0k V 高压线距离楼体最近处仅2 ．0m 。西侧3 0m 处为 高笋塘转盘，转盘地表为喷泉水池，底部为地下商 场，商场入口距离楼体仅4m ；东侧1 0 0m 范围内均 为施工空地，已开挖深达6m 的基坑；南北侧2 0m 外有密集的临街楼房及门面，大楼周边环境如图1 所示。 3 0 I 临街门面| | 粮食局宾馆门面l ‘_________-__-一 图1 周边环境示意图 单位m F i g ．1 S c h e m ed i a g r a mo fb l a s t i n gs u r r o u n d i n g s u n i t m 2 爆破拆除的技术难点 大楼采用控制爆破技术，向东侧施工空地定向 倾倒。爆区周边复杂的环境条件要求倒向准确，不 允许有后座或较大的偏转，并防止渣石占道。因楼 体形状特殊，结构不对称，实施定向爆破主要有以下 技术难点。 1 大楼为“、／”形建筑，结构稳定，向东侧施工 空地倾倒时两翼起支撑作用，不利于倒塌而有利于 坐塌。原地坐塌形成的爆堆将会对背侧地下商场及 高笋塘转盘构成威胁。 2 两翼长度不同，结构的不对称造成重量及 支撑的不对称，倾倒时易出现方向的偏差，长翼部分 可能会被短翼部分撑起。 3 长翼外侧1 3 1 5 层有悬挑的预制板，因高 空运动的不确定性，若不采取有效措施，即使大楼整 体沿设计方向倒塌，悬挑部分也有占道的可能。 4 底部负l 层的特殊结构造成长翼内、外侧 支撑强度的不同。若外排、中排柱及梁的强度不够， 长翼上部结构塌落的冲击力将会压溃外排及中排 柱，形成内高外低的高差，使结构外翻。另外，长翼 内侧高出1 层楼面约1 ．5m 的挡土墙结构造成了内 外支撑高度的不同，也会加剧结构外翻的趋势。 5 剪力墙结构的电梯井强度较大，为避免局 部耸立需进行弱化处理。因电梯井要作为定向倒塌 的支撑部分，且井壁较薄，弱化方式及弱化延期时间 需要特别考虑。 3 实现定向倒塌的措施 为克服上述爆破拆除的技术难点，确保楼体倒 向准确，需要根据楼体结构特点和周边环境条件，选 用合理的爆破切口及爆破网路。 3 ．1 爆破切口 采用大切口定向倒塌的方案，大楼总体倒向为 两翼夹角的等分线方向，其中长翼超长部分倒向北 偏东与高笋塘路相垂直的方向 图2 所示 ，爆破切 口如图3 所示。因两翼长度不同，将长翼部分切至 第8 层，短翼部分切至第5 层，保留两翼间的4 层附 属结构及电梯井等强结构，为大切口提供足够的支 撑。通过延期时间设置，使长翼超长部分首先起爆 塌落后，对称的两翼最终将能形成对称的切口，从而 向其对角线方向倾倒。 C 一曰 一■ ①国③◇面园⑦南由由 图2 大楼结构平面及爆破分区示意图 F i g ．2 S c h e m a t i cd i a g r a mo fs t r u c t u r ea n db l a s t i n gz o n e 为避免底部负1 层外排、中排立柱因支撑强度 及高度不足造成结构触地时外翻，长翼部分提高炸 点，改变局部转铰点，保留1 层外排、中排立柱及梁 不做处理，使之成为一个承载平台‘1 | 。在上部结构 尤其长翼超长部分触地时，该平台与负l 层结构共 万方数据 爆破 同分担楼体冲击作用，同时还可作为平衡内侧挡土 墙支撑高度的结构物，促使楼体向内侧倾倒。爆破 完成后，保留的这部分结构用机械设备清理。 234567891 0 洼l 、图中标识的为外悄各立柱所采用的雷管段敷，下同。 2 、丧示橙动爆破的结点．阴髟部分表示爆破切口．只 有阴影无雷管段敦表示只在内捧柱布孔装药 a 长翼正立面切口示意图 在长翼超长部分9 ～1 3 层的横梁上布孔装药 减少超长部分首先起爆后从主体结构塌落的阻力 确保“V ”形对称的两翼倒向准确。 1 5 1 4 1 3 1 2 外1 1 1 0 9 8 7 慨6 5 4 3 2 b 长翼侧立面切口示意图 图3 爆破切口示意图 F i g ．3 S c h e m a t i cd i a g r a mo fb l a s t i n gc u t 3 ．2 爆破网路 爆破拟分为4 个进程，按延期顺序依次为长翼 超长部分先于楼体其它部分起爆，两翼内排柱起爆 形成内部塌陷区，两翼切口范围内其它立柱对称起 爆，后侧支撑部分的松动爆破。大楼平面结构及爆 破分区如图2 所示。 采用上述爆破时序，一方面使长翼超长部分首 先脱离主体结构，令整个楼体由不对称的“、／”形变 为对称的“V ”形，减少了两翼长度不对称对倒向的 影响，避免方向的偏转；另一方面。两翼内排柱先于 其它部分起爆，形成中央塌陷区，使楼体向中间收缩 定向倒塌，可降低渣石尤其是长翼侧悬挑部分砸向 路面的可能。因楼体倒向侧有较深的基坑，两翼对 称倾倒后爆渣将落到基坑内，不会因相互作用而影 响倒塌方向的准确性。 参照以往施工资料，横粱由起爆到折断需要 3 0 0 3 5 0I l l S 时间，据此确定各分区及分区内部的 时间间隔和雷管段数。按照长翼超长部分首先脱离 主体结构的要求，超长部分9 1 3 层横梁的雷管段 数应与中排、内排柱的段数一致。爆破切口范围内 每根立柱从上到下各层均采用同段雷管起爆，为减 弱结构塌落振动并进一步减少爆后渣石占道，两翼 对称部分同层断面采用阶梯型分段”J ，即两翼切 口范围内的立柱逐列对称延期起爆，每列比前一列 晚2 个段别，各列外排柱比中排柱晚2 个段别。整 ．赢 癌凛∞孩螋 么8班缀旌驰爱腭 啦缓M艘弦 m 咧 潍劾独磁掌配缓蝇1 12345 c 短翼正立面切口示意图 个大楼的起爆时序如表1 所示。 表1 起爆时序与爆破部位 T a b l e1D e t o n a t i o ns e q u e n c ea n dp a r t 万方数据 第2 8 卷第3 期马洪涛，孟祥栋，毕卫国复杂环境下异形框架楼的爆破拆除 6 9 为提高网路的可靠性，9 1 3 层采用四通及导 爆管连接成双回路复式起爆网路。1 8 层在每个 立柱处采用“一把抓”的方式，分别用2 发电雷管和 2 发非电雷管将非电雷管导爆管簇联捆扎，然后各 自连接成大串联电网路及复式非电网路，2 条网路 独立传爆，主起爆端由电雷管起爆。 3 ．3 电梯井的处理 因电梯井井壁较薄，不便钻孔，采用集团药包进 行弱化处理，处理位置在1 层的电梯井内壁及梯井 间隔墙，弱化延期应保证楼体不会因电梯井支撑时 间不足而后座，处理方式如下。 在处理位置预先排放沙袋，将炸药每5 卷 1k g 绑成1 个集团药包摆放在沙袋上，间距约 5 0c m ，每个药包用2 发2 0 段导爆管雷管起爆，导爆 管采用“一把抓”的方式，由1 5 段导爆管雷管簇联 捆扎引爆。最后在药包上摞1 层沙袋，并对孔外延 迟导爆管进行防护。 集团药包减少了弱化处理的工作量，保证松动 效果，上下2 层沙袋及电梯井近乎封闭的结构能有 效的削弱空气冲击波的破坏作用，减少次生灾害。 集团药包的爆破方法有诸多优点，爆破拆除时在某 些有利条件下可以采用。 4 其它爆破参数 切口范围内的柱体有3 种截面类型⋯，各截面 柱及9 1 3 层横梁的单耗、孔距等爆破参数如表2 。 T a b l e2 B i a s 血瞎p a r a m e t e r so fc o l u m na n db e a m 鱼整塾亘垦 竺 竺2量 堑垫垡 竺塾堑 竺 塑竺堕堑 壁 12 里 薹垫量 鱼壁 立柱7 0 5 0 178。0 2 3 5 5 3 4 0 。5 3 5 5 。0 ；4 4 5 5 燕0 5 0 607060 8 0 3 04 04 204 505 07 5 糕圭嚣 立柱 ．～ j ⋯⋯。 ．～． 一一■ 5 振动校核与安全防护 积沙袋c 5 ．1 振动安全校核 爆区西侧的高笋塘转盘上部水池为伞状薄壁结 构，为保证其安全，进行如下振动安全校核。塌落振 动的速度”’ V K f 肜 M g H ／o “ ”3 ] 4 1 式中F 为触地引起的地面质点振速，c m ／s ；M g H 是 触地冲量，其中M 8 0 0t ，H 3 0n l ，g 9 ．8m ／s 。5 K 口为衰减参数，取K 1 ．2 2 ，卢 一1 ．1 5 ；R 为触 地边缘至被保护目标的距离，2 5m ；口为桥墩立柱爆 破后解体构件混凝土破坏强度，一般取值1 0M P a 。 由此计算知，水池处的塌落振动理论计算值为 K 1 ．4 4c m ／s ，振动对该水池是安全的。 5 ．2 安全防护措施 该大楼爆破切口切至第8 层，且离保护的建筑 物较近，周边提供的空间所能搭设隔离脚手架的安 全高度达不到爆破切口高度，待爆大楼坍塌时产生 的空气冲击波还会将脚手架大面积的推倒，威胁周 边建筑物的安全。因此，本次爆破只能加强切口范 围内的被动防护及需要保护建筑物的主动防护”4 ’。 用竹笆、废旧木门、废旧地毯及彩条布等材料将切口 范围内的门窗洞口全部封闭。在涪陵商都及粮食宾 馆正对爆区侧悬挂彩条布进行遮挡防护；对于地下 管线，在管线上方人行道置l 层钢板，再在钢板上堆 6 爆破效果 起爆后，楼体各部分垮塌顺序明显，倒向准确． 整个楼房解体充分，飞石较少，距离楼体仅2m 的 1 0k V 高压线安然无恙，对周围的建 构 筑物及地 下管线等需要保护的目标无任何不良影响。 爆破倒塌效果如图4 所示。 隰 L 竺二竺i 二I 图4 爆后效果图 长翼侧 F i g 4B l a s ts c e n e m a s s i v ew i n gs i d e 从爆炸堆积情况看，爆破取得了圆满成功。一 是长翼部分并未外翻，爆渣仅堆积到人行道，保留的 1 层结构梁、柱形成一个有效的承载平台，为上部结 万方数据 7 0爆破2 0 1 1 年9 月 上接第5 l 页 为了保证底板平整，炮孔底部适当加强装业主单位十分满意。 药‘9 1 。不同岩石及不同规格石料爆破参数见表3 。，、．．． 表3 不同岩石及碎石加工料爆破参数 羹薯臀风化岩由凳m ；岩石岩石 一⋯” 加料 。k 妻馨，， o ．s 。蝴2嘶5 毡距排形3 ．3x 6 ．14 ．1x 5 ．75 ．2x 5 ．73 ．1 5 ．7 【m mJ 堵塞长度非水孔3 ．5 非水孔4 ．0 En 非水孔3 ．0 ／m 水孔3 ．0水孔3 ．5 ⋯ 水孔2 ．5 起爆方式 妻等釜 排间 蛾V 型排间妻等釜 非水孔底部直接装‘b1 1 0m m 乳化炸药； 中部装混装铵油炸药；顶部吊装咖9 0m m 装药结构橥蓑黧煞仙。一乳化慨中部 吊装咖9 0i n n l 乳化炸药，顶部吊装币7 0n l l n 乳化炸药。 4 爆破效果 通过采取上述爆破施工技术措施，爆破成本及 粉矿率均有明显降低，碎石加工料的生产进度及质 量均达到业主单位的要求。 爆破成本方面炸药单耗由0 ．4 5k g ／m 3 降低为 0 ．3 0 ．3 5k g ／m 3 ，局部区域炸药单耗甚至只有 0 ．2 5k g ／m 3 ；延米爆破方量也由1 8 ．4m 3 ／m 提高到 2 2 ．6m 3 ／m ，炸药成本及钻孔成本均有大幅度降低。 粉矿率方面据统计在采取上述措施前粉矿率 为2 7 ％，而采取措施后粉矿率降低到2 0 ％，且产量 高峰期持续一个月达到了日产6 万m 3 合格石料，最 高日产达到7 ．2 万m 3 ，山体石料得到了充分利用， 1 对于山体岩石极其风化而又要开采具有一 定规格及级配石料的爆破采石工程，利用宽孔距小 抵抗线爆破的逆向原理，减小孔距，加大抵抗线，对 爆破效果有一定的改善作用。 2 对于坚硬完整岩石爆破成碎石加工料，要 缩小孔网参数，增加炸药单耗。 3 采用不耦合装药结构，可以减少粉矿、提高 规格石料成品率。 4 降低炸药单耗、控制一次爆破排数等措施， 可以改善爆破效果、降低爆破成本。 参考文献 R e f e r e n c e s 于亚伦．工程爆破理论与技术[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 9 ． 邢光武，郑炳旭．多种规格石料开采爆破工法[ J ] ．爆 破，2 0 1 0 ，2 7 3 3 6 - 4 0 ，5 7 ． 邢光武，郑炳旭．国外热带沙漠环境中石方爆破工程 特征与实践解析[ J ] ．矿业研究与开发，2 0 0 9 ，2 9 5 9 3 - 9 6 ． 李萍丰，廖新旭，罗国庆，等．大型采石场深孔爆破参 数试验分析[ J ] ．爆破，2 0 0 4 ，2 1 2 2 8 - 3 0 ． 李萍丰．铁炉港采石场二期工程深孔台阶爆破实践 [ J ] ．工程爆破，2 0 0 4 ，1 0 2 5 9 6 2 ． 孙宝平，徐全军，单海波，等．深孔爆破岩石破碎块度 的控制研究[ J ] ．爆破，2 0 0 4 ，2 1 3 2 8 - 3 1 ． 张有才，朱传云．堆石坝级配料爆破块度分布模型的 研究[ J ] ．爆破，2 0 0 5 ，2 2 1 4 4 - 4 7 ． 郭学彬，肖正学．堤防工程砂岩填筑料的块度控制爆 破[ J ] ．爆破，2 0 0 6 ，2 3 3 3 8 ．4 0 ． 崔正荣，梁开水，赵明生，等．中深孔爆破在金山采石 场的应用[ J ] ．爆破，2 0 0 7 ，2 4 2 3 9 - 4 1 ． 1j 1●-，J 1j 1 J n 晗 b H b № “ 哺 p 万方数据