小高宽比超薄剪力墙不对称结构楼房爆破拆除.pdf

第3 1 卷第2 期 爆破 V 0 1 ．3 1N 。．2 2 0 1 4 年6 月B L A S T I N G J u n ．2 0 1 4 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 4 ．0 2 ．0 2 0 小高宽比超薄剪力墙不对称结构楼房爆破拆除 蒋跃飞，宋志伟，王璞，汪竹平，崔未伟，陈飞权 浙江省高能爆破工程有限公司，杭州3 1 0 0 1 2 摘要新疆肿瘤医院旧教学楼共9 层，长5 3 ．8m ，宽2 7 ．2m ，高4 0 ．9m ，外形结构不对称呈“凸”形，楼房 为全剪力墙结构，墙体厚仅1 6c m ，属于“小高宽比超薄剪力墙不对称结构楼房”。针对旧教学楼上述特点， 为确保楼房倒塌并降低爆堆高度，在楼房1 3 层、6 7 层开设2 个爆破切口；为解决超薄剪力墙钻孔和爆 破施工难的问题，采用平行于墙面的钻孔方法，炸药单耗控制在2 ．6 3 ．6k g ／m 3 ；为防止因楼房结构不对称 而导致倒塌方向偏转，采用人工切缝将楼房整体分割成两个区域实施爆破。周边环境复杂，需保护管线及建 筑物众多，采用倒塌区域挖减振沟，筑缓冲堤，管线上覆盖沙袋，剪力墙多层竹芭包裹等综合措施进行安全防 护。获得了较好的爆破效果。 关键词楼房爆破拆除；超薄剪力墙结构；不对称结构；定向倾倒 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 4 0 2 0 0 9 5 0 5 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no fS m a l lH e i g h t - w i d t hR a t i oa n d A s y m m e t r i cS t r u c t u r eT h i nS h e a rW a l lB u i l d i n g J I A N GY u e - f e i ，S O N GZ h i w e i ，W A N GP u ，W A N GZ h u - p i n g ，C U IW e i w e i ，C H E NF e i q u a n Z h e j i a n gG a o n e n gC o r p o r a t i o no fB l a s t i n gE n g i n e e r i n g ，H a n g z h o u310 012 ，C h i n a A b s t r a c t T h eo l dt e a c h i n g b u i l d i n go fX i n j i a n gT u m o rH o s p i t a lw a sn i n e l a y e rw i t hl e n g t h5 3 ．8m ，w i d t h 2 7 ．2ma n dh i g h t4 0 ．9m ．T h ea s y m m e t r i cs h a p ew i t h1 6c as h e a rw a l ls t r u c t u r ew a ss m a l lh e i g h t w i d t hr a t i oa n d t h i ns h e a rw a l la s y m m e t r i cs t r u c t u r e ．B a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h eb u i l d i n g ，t oe n s u r et h eb u i l d i n g sc o l l a p s ea n d t or e d u c et h em u c kp i l eh e i g h t ，t w ob l a s tc u t sw e r ed e s i g n e di nb u i l d i n g1 ～3a n d6 7l a y e r s I no r d e rt oo v e r c o m e t h ed i f f i c u l t i e si nd r i l l i n ga n db l a s t i n gc o n s t r u c t i o ni nt h i nw a l l ，t h ed r i l l i n gm e t h o dp a r a l l e l e dt ot h ew a l lW a su s e d ， a n dt h es p e c i f i cc h a r g ew a sc o n t r o l l e di n2 ．6 ～3 ．6k g ／m 3 ；I no r d e rt op r e v e n tt h e d e f l e c t e dc o l l a p s eo fb u i l d i n g s d u et ot h es t r u c t u r ea s y m m e t r y ，t h ew h o l eb u i l d i n gw a sd i v i d e di n t ot w or e g i o n sb yt h ea r t i f i c i a ls l i t ．T h ec o m p r e h e n s i v em e a s u r e ss u c ha sd i gd a m p i n gd i t c hi nc o l l a p s e da r e a ，b u f f e rd i k e ，c o v e r i n gs a n db a g so np i p e l i n e ，m u l t i l a y e r b a m b o op a c k a g es h e a rw a l lw e r ea p p l i e dt ok e e pt h es e c u r i t ya n dg o o db l a s t i n ge f f e c tw a sa c h i e v e d ． K e yw o r d s e x p l o s i v ed e m o l i t i o no fb u i l d i n g ；t h i ns h e a rw a l ls t r u c t u r e s ；a s y m m e t r i cs t r u c t u r e ；d i r e c t i o n a lc 0 1 ． 1 a p s e 1 工程概况 1 ．1 楼房结构 新疆医科大学附属肿瘤医院旧教学楼位于乌鲁 收稿日期2 0 1 4 0 2 2 3 作者简介蒋跃飞 1 9 8 1 一 ，男，硕士、工程师，从事工程爆破工作， E m a i l j y f l 2 0 0 6 a l i y u n ．c o r n 。 木齐市苏州路上，全剪力墙结构，地上9 层，地下I 层，顶部有2 层高电梯机房，建筑面积9 9 8 4 ．3m 2 。 旧教学楼结构不对称，东侧有2 个剪力墙电梯井；北 侧有一个剪力墙电梯井；东、西、北侧各设有一个楼 梯间；建筑物内外墙壁厚均为1 6c m ；楼房东西长 5 3 ．8m ，南北宽2 7 ．2m ，高度为4 0 ．9m 。房屋结构 见图1 。 万方数据 爆破 2 0 1 4 年6 月 ①一 ⑩一 ①一一 ⑩一 ⑥ ①一 ⑩一 ⑥一 ⑩一 ④ 图1 楼房结构及分区图 单位m F i g ．1D i a g r a mo fb u i l d i n gs t r u c t u r ea n dt h ez o n i n g u n i t m 1 ．2 周边环境 旧教学楼南侧4 2m 处是靠近苏州路的医院门 面房和门卫房；东侧有一廊桥与门诊楼连接，距门诊 楼水平距离1 4 ．9m ；北侧1 1 ．7m 处是内科楼；西侧 距离康复中心3 3 ．5m 。爆前施工过程中医院要保 持正常工作，爆破环境非常复杂。 旧教学楼周围地下管线众多，其中楼房正南 1 2m 处有医院的自来水主管道横跨于倒塌范围；楼 房东侧距离边墙约2 ．3m 处有地下电缆线平行于楼 房南北走向，在楼房A 轴处向东进入门诊大楼；距 东侧边墙4 ．5m 处为医院自来水主管线向北延伸进 入外科楼；距离边墙1 0m 处有污水管道沿南北方向 布置；大楼北侧有多个停用的地下污水管，距离正在 使用的污水管为9m 。周边环境见图2 。 图2 周边环境示意图 单位m F i g ．2 T h es u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n t u n i t m 2 工程难点及爆破方案 2 ．1 工程难点 小高宽比待拆除楼房共为9 层，主体高度为 3 4 ．4m ，电梯井高出主体建筑2 层，含电梯井的楼房 高度为4 0 ．9m 。楼房南北最大宽度为2 7 ．2m 。因此 含电梯井的楼房高宽比为1 ．5 ；不含电梯井楼房的高 宽比为1 ．2 6 ，采用整体定向爆破倒塌方案，楼房重心 很难移出，爆破后可能出现倾而不到的现象⋯。 超薄剪力墙钻孑L 施工该楼房剪力墙厚度仅为 1 6c m ，属于超薄剪力墙结构口1 ，对于薄壁结构实施 钻孔爆破非常困难。如采用垂直墙面的常规钻孔方 万方数据 第3 1 卷第2 期 蒋跃飞，宋志伟，王璞，等小高宽比超薄剪力墙不对称结构楼房爆破拆除 9 7 式，孔深仅为1 0c m ，且常出现钻孔贯通的情况；其 次由于炮孔很浅，装药和堵塞非常困难，爆破后的效 果也不理想装药不足会出现“马蜂窝”的情况，装 药适量则单耗非常高，爆破后会出现大量的飞散物 危害周边设施。 本工程楼房为不对称结构，西侧宽度最小，东侧 次之，中间宽度最大，整个楼房的宽度变化较大。楼 房北侧外墙呈“凸”形，采用整体向正南方向倒塌， 因北侧支撑点不在一条直线上，则可能出现倒塌方 向偏转的现象。 爆破区域北侧距离正在使用的玻璃幕墙内科楼 仅为1 1 ．7m ，对爆破飞石的控制要求非常严格。楼 房周边地下管线密布，特别是楼房南侧1 2m 处的供 水管承担着整个医院的供水，它是已经使用了近 2 0y 的老管线，抗震性能差，这对本次楼房爆破的振 动控制提出了严格要求。同时地下还有电缆线，排 水沟等设施需要保护。 2 ．2 爆破总体方案 由于楼房局部高宽比较小，采用底部开一个爆 破切口的方案，可能导致楼房出现“倾而不倒”的现 象。为确保楼房爆破后顺利倒塌，有效降低建筑物 的高度，便于爆破后机械解体拆除，采用2 个切口的 爆破方式，即在楼房的l ～3 层开设下切口，6 、7 层 开设上切1 2 1 【3J 。这种爆破方案的设计思路是通过 两个切口的爆破，将楼房分成2 个部分，楼房下部通 过下切口的爆破使之发生倾斜；楼房的上部通过上 切口和下切口的共同作用，重心移出楼房前排立柱 而发生倒塌，这样爆破后的楼房6 层以上的建筑物 完全翻转倒塌，充分降低了楼房爆破后塌散体的高 度o 。房屋倒塌过程见图3 。 图3 楼房倒塌过程示意图 F i g ．3 S c h e m a t i cd i a g r a mo ft h eb u i l d i n g sc o l l a p s e 为了减少楼房结构不对称所产生的对爆破倒塌过 程的影响。将西侧4 间房屋与主体建筑物进行人工切 割分离 见图1 ，使楼房分成2 个独立的爆破区域‘4 | 。 为改善爆破效果，减少雷管和炸药的使用量，采 用平行于墙面的钻孔方式。这种钻孔方法能够大量 的减少炮孔的数量，提高钻孔效率，改善爆破效果。 但采用平行于墙面的钻孑L 方式，钻孑L 技术要求高，要 求钻孑L 不能打偏。 3 预拆除 全剪力墙结构的楼房爆破拆除施工，必须先对 剪力墙进行预拆除，达到“改墙为柱”效果，然后在 预留的“立柱”上钻孔爆破。为尽可能减少爆破危 害效应 特别是爆破飞散物和冲击波 ，同时减少爆 破施工的工作量，因此预拆除的原则是“多拆少爆” 即在确保建筑物结构稳定和安全的基础上，尽量多 的拆除建筑物的剪力墙结构，留下较少的“立柱”进行 爆破拆除。预拆除工作首先要确保建筑物的稳定和 安全，因此在预拆除前请结构设计单位对楼房“预留 立柱”最小保留尺寸进行了安全验算，以此确定预拆 除工作量。剪力墙在靠近墙角处预留0 ．6 一1 ．2m 宽 的墙体，其余部分均预拆除。预处理主要采用人工方 法，先沿需切割的轮廓线凿开一条约5c m 宽的缝，然 后将钢筋烧断，将墙拉倒。预处理后的墙面剩下的是 具有一定宽度的“一”字、“T ”字和“L ”字形扁柱。剪 力墙的预处理高度根据炸高确定【5J 。 爆破前将连接门诊楼的廊道用炮头机机械拆 除。电梯井预拆除时只在电梯井拐角处保留一定宽 度的剪力墙，其它部分剪力墙全部切割拆除。缺口 范围内楼梯间的预处理高度不小于炸高，即第1 层 到第4 层、第6 层到第8 层的楼梯打断2 个踏步，施 工时保留钢筋方便施工人员行走，等到爆破前将出 露的钢筋切断，将楼梯放倒。爆破前应将爆破缺口 范围内的所有非承重内墙全部拆除。楼房外墙的非 承重轻质砖不宜取出，这样不仅能够增加防护层，而 且可以减少拆除工作量。 4 爆破参数 4 ．1 爆破切口设计 本次爆破的上下2 个切口均采用三角形。下切 口位于l 一3 层，上切口位于6 、7 层。切口范围内立 柱钻孔见表1 。 4 ．2 孔网参数 采用沿墙体水平钻孔方式，钻孑L 的排距为 1 8c m ，钻孔深度根据预留立柱的长度适当调整。装 药为空气间隔装药，即药包间隔一定的距离捆绑在 木条上，通过导爆索将各药包连接，雷管安装在堵塞 处。T 型立柱装药结构见图4 ，装药量参数见表2 。 万方数据 万方数据 第3 1 卷第2 期蒋跃飞，宋志伟，王璞，等小高宽比超薄剪力墙不对称结构楼房爆破拆除 图5 供水管防护措施图 F i g ．5 P r o t e c t i o nm e a s u r e so fw a t e rs u p p l yp i p e 7 爆破效果 爆破后楼房整体向设计方向倒塌，在6 楼位置 折断为两截，上半截发生9 0 。翻转，下半截楼房被压 垮并整体倾倒。楼房爆破后整体爆堆高度约1 3I n ， 爆破后的爆堆形状完全符合设计的效果。本次爆破 的爆破散落物集中在爆破倒塌区域2 5n l 的范围内， 背面和侧面的内科、外科楼、门诊楼的玻璃毫发未 伤，正前方4 0I l l 的大门和门面房附近发现少量的碎 石，南侧的苏州路上有大量尘土。爆破后经过医院 相关部门的检查，包括供水管、电缆线、污水管等地 下管线均完好，爆破所产生的危害效应通过技术措 施和安全防护措施得到了很好的控制。楼房爆破倒 塌过程见图6 。 图6 爆破倾倒过程照片 F i g ．6B l a s t i n gp r o c e s s 8 小结 “小高宽比超薄全剪力墙不对称结构楼房”能 成功爆破拆除，是因为根据其结构特点，采用了相应 的爆破技术措施 1 待拆除楼房为小高宽比全剪力墙结构，整 体性好、重心低、牢固，爆破后楼房结构不易压碎及 破坏。因此采用上下两个切口的爆破设计方法，能 防止楼房因高宽比小而出现的“倾而不倒”现象，同 时降低楼房爆堆高度。 2 采用人工切割的方法将楼房划分成2 个独 立的分区，消除了因楼房不对称而可能影响倒塌方 向和倒塌效果的不利因素。 3 针对楼房超薄壁剪力墙的特点，采用平行 于墙面的钻孔方式，不仅大量减少了钻孔个数，节约 了爆破器材，而且有效的改善了爆破效果，降低了炸 药单耗，减少了爆破危害效应的产生。 4 采用包裹式近体防护和全封闭防护能够有 效的减少爆破飞散物的危害；采用挖减震沟、筑缓冲 堤、铺沙包等多种方法的联合运用，能够有效的保护 地下管线和周边设施。 总结这次楼房爆破的经验，也有一些可以改进 的地方例如切割后1 区高宽比较大，如果采用底部 单切口的爆破方法，能够减少爆破施工量。 [ 1 ] [ 2 ] [ 2 ] [ 4 ] [ 4 ] 参考文献 R e f e r e n c e s 金骥良，顾毅成，史雅语．拆除爆破设计与施工[ M ] ． 北京中国铁道出版社，2 0 0 4 ． 汪浩．超薄全剪力墙高层建筑多方向倾倒控制爆破 拆除[ J ] ．工程爆破，2 0 0 7 ，1 3 1 5 5 - 5 7 ． W A N GH a o ．C o n t r o l l e db l a s t i n gd e m o l i t i o no faI l i s hb u i l d i n gw i t hs u p e r - t h i ns h e a r w a l ls t r u c t u r eb ym u l t i - d i r e c t i o n - a lc o l l a p s i n g [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 7 ，1 3 1 5 5 5 7 ． i nC h i n e s e 李超，吴剑锋，祝砚桧，等．1 0 层框架结构定向折叠 爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 3 ，3 0 1 7 9 8 1 ． L IC h a o ，W UJ i a n f e n g ，Z H UY a n - h u i ，e ta 1 ．D i r e c t i o n a l f o l d e de x p l o s i v ed e m o l i t i o no f1 0 s t o r e yf r a m e db u i l d i n g [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 3 ，3 0 1 7 9 - 8 1 ． i nC h i n e s e 马洪涛，孟祥栋，毕卫国．复杂环境下异型框架楼的爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 l ，2 8 3 6 6 - 7 0 ． M AH o n g t a o ，M E N GX i a n g d o n g ，B IW e i g u o ．E x p l o s i v e d 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 gi nc o m p l e xs u r r o u n d i n g [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 l ，2 8 3 6 6 - 7 0 ． i nC h i n e s e 李采华，谭雪刚，薛峰松．1 6 和1 8 层剪力墙筒体大楼 爆破拆除[ J ] ．工程爆破，2 0 0 4 ，1 0 2 3 l - 3 3 L IC a i h u a ，T A NX u e - g a n g ，X U EF e n g s o n g ．B l a s t i n gd e m o l i t i o no f1 6a n d1 8 s t o r e y e db u i l d i n g sw i t hs h e a rw a l lt u b e s t r u c t u r e [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 4 ，1 0 2 3 1 3 3 ． i nC h i n e s e 汪旭光．爆破手册[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 1 0 ． 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 a o - t o n g ，S H E NZ h a o - w u ，F UJ i a n q i u ，e ta 1 ．B i a s t i n gc o l l a p s ea n a l y s i so fs h e a r w a l ls t r u c t u r e s [ J ] ．E n g i - n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 6 ，1 2 2 5 2 - 5 5 ． i nC h i n e s e 1 J 1 J 1{ 5 5 6 7 7 陋 b ∞口 口 万方数据