15层办公大楼定向拆除爆破中的安全技术.pdf

第2 1 卷第2 期 爆破 V o l - 2 1N o 2 2 0 0 4 年6 月 B L A S T I N GJ u n ．2 0 0 4 文章编号1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 0 4 0 2 0 0 5 l 0 3 15 层办公大楼定向拆除爆破中的安全技术 周毅刚1 ，成天晓2 1 ．广西大学资源与环境学院，广西南宁5 3 0 0 0 4 ；2 ．广西壮族自治区公安厅，广西南宁4 3 0 0 0 4 摘要南宁市公安局原办公大楼拆除爆破环境复杂，工程设计一次起爆雷管1 万多发，炸药2 2 1k g 。安全 问题十分突出。经对试工程条件下的爆破震动、倒塌触地冲击震动、空气冲击波及爆破飞石等可能造成的危 害进行较深入分析、研究，采取相应的防范措施。使楼房按设计倒塌，确保了毗邻建构筑物和众多公用设施的 安全。 关键词大楼拆除；爆破安全；触地振动； 防范措施 中图分类号T U 7 4 6 ．5 文献标识码A T h eS e c u r i t yT e c h n o l o g yi nD e m o l i s h i n ga15 - s t o r e y B u i l d i n gb yD i r e c t i o n a lB I a s t i n g Z H O 【，Ⅵ．g n 扎9 1 ，C H E N Gn 鲫．z i 口0 2 1 ．C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t ，G u a n g x iU n i v e r s i t y ，N a n n i n g5 3 0 0 0 4 ，C h i n a ； 2 ．P u b l i cS a f e t yB u r e a uo fG u a n g x iZ h u a n gA u t o n o m o u sR e g i o n ，N a n n i n g5 3 0 0 0 4 ，C h i n a A b s t r a c t l nd e m o l i s h i n ga no f f i c eb u i l d i n go fN a n n i n gP o l i c eb u r ∞u ，s e c u r i t yw a sa ne s s e n t i a lp o r i n tb e c a u s e 2 2 1k gr o c ke m u I s i f i c a t i o nd y n a m i t 鹤d i s t r i b u t e di na b o u t1 00 0 0h o l e sw ∞u s e dt ob l a s ta to n et i m ei nt h ec o m p I e x b u s i n e 鸥d i s t r i c t ．T h r D u g ha n a l y z i r 塔a n dr e s e a r c h i n gt h ep o t e n t i a Id a m a g e sc a u s e db yb I ∞t i n gv i b r 8 t i o na n d ∞l I a p 鸵 q u a k ei nt h i sb u i l d i n g ，b l 弱t i r l gs k o c kw a v ea n db l a s t i n gf l y i n gf r a 鲫e n t s ，m a n yp r e v e n t i o n a lm e a s u r ∞w e r et a k e n a c ∞r d i n g l yt oa 豁u r et h e 鞠f e t yo fn e a r b y 盯c h i t e c t u r ∞a n dp u b b cs e r v i c 鹤． K e yw O r d s b u i l d i n gd 锄o l i t i o n ；b I 躯t i r l g 髓f e t y ；c o U a p 鸵q u a k e ；p r e v e n t i o n a lm e 必u 凇 城市多层建筑物拆除爆破伴生的爆破震动、倒 塌触地冲击震动、空气冲击波及爆破飞石等危害和 事故引起了全社会的高度重视【1 j ，并投入了多方面 的研究。但由于爆破对象复杂多变、爆破作用过程 的高速和众多影响因素的不确定性，爆破安全问题 的研究目前仍只达到半理论半经验的水平。南宁市 原公安局大楼定向拆除爆破共需1 万多发雷管、2 2 1 k g 炸药、拆除楼房高达5 4 ．4 6m ，被誉为广西“首府 第一爆”。这例爆破对城市拆除爆破安全问题的研 究和防范提供了有益的参考。 收稿日期2 0 0 3 1 2 一1 2 ． 作者简介周毅刚 1 9 7 8 一 ．男；南宁广西大学资源与环境学院硕士 研究生． 1工程概况 南宁市公安局原办公楼为框．剪结构建筑物，地 面以上楼层为1 5 层，楼高5 4 ．6 4m ，大楼主体长 3 4 ．6m ，宽1 5 ．6 2m 。大楼两侧为带电梯问和楼梯间 的剪力墙结构，中部为框架结构，建筑面积为 69 2 8 ．8m 2 ，地面以上部分自重为84 4 8t 。办公楼 位于南宁市中心青云街片区，办公楼东面1 6m 为 共和路，南面6 0m 为南宁市交通枢组朝阳立 交桥，西面5 0m 为朝阳路。北面有2 栋待拆除建筑 物，2 3 0m 处为待保护格兰云天大楼，爆破条件十分 复杂。 办公楼采用向正北侧一次定向倒塌的爆破方 万方数据 5 2爆破 2 0 0 4 年6 月 案，全大楼用于倒塌爆破的炮眼1 05 7 8 个，共装乳 化炸药2 2 1 ．2 2k g ，为了避免因射频电、雷电、杂散电 流等干扰，发生早爆事故，本次拆除爆破采用非电导 爆雷管孔内微差起爆网路。网路采用分级簇联、双 网路并联方式。全楼炮眼共分4 个段别起爆，分别 用第1 、3 、1 1 、1 5 段雷管起爆，最大一起起爆药量为 1 2 ．9 4k g 。 格兰云天大楼和朝阳立交桥为本次拆除爆破重 点保护建筑。 显然，爆破安全问题十分突出，应充分的分析和 研究其爆破震动、倒塌触地冲击震动、空气冲击波及 爆破飞石等可能造成的危害，并做好相应的防范措 施。 2 爆破震动与对策[ 2 1 】 高层建筑拆除爆破中将先后产生爆破地震和爆 破体倒塌触地冲击震动。震动是爆破中造成周边建 筑破坏的主根源，必须严加注意。由于办公楼自重 很大，而且落差大，重心高，而一次爆破的炸药量不 是很大，所以防范的重点是办公楼倒塌触地冲击引 起的震动。 2 ．1 爆破地震效应 爆破地震效应一般以爆破引起某处地面震动速 度峰值来衡量。由萨道夫斯基公式可得质点震动速 度V n l ／3 V K K7 羔矿 4 式中，K7 为与震源距离及爆破面l 临空面大小有关 的参数，取K7 0 ．6 5 ；口、K 为地震波传播地段的介 质性质及距离有关的参数，取K 4 5 0 ，a 2 ．0 ；Q 为最大单段药包重量，k g ；R 为观测点到爆源的距 离，m 。 办公楼拆除爆破中Q 1 2 ．9 4k g ，距爆心距离 最短的朝阳立交桥R 6 0m ，故V 0 ．4 5c m ／s ，此 值远小于建筑抗震设计规范中的允许速度5 c m ／s 。所以办公楼爆破地震效应不会对周边建筑产 生不良影响。 2 ．2 倒塌触地冲击震动 ‘ 倒塌触地冲击震动大小与倒塌物的重量、结构、 材质、重心高度及触地点处地面的刚度有关。根据 中国科学院力学所的经验公式可得倒塌触地冲击震 动速度 V K 攀卜K 口 J { ／R p 式中，J 为触地冲击冲量，J M 2 9 H m ；M 为爆 破物倒塌的质量，k g ；H 为倒塌重心落差，m ；R 为触 地点与测点的距离，m ；K 。为系数，K 。 0 ．1 3 ；p 为 系数，口 1 ．6 4 。 考虑到办公楼两侧是由电梯间和楼梯间组成的 盒状结构，十分坚固，倒塌时不容易破坏，会以整体 触地，故计算时倒塌质量以全楼的重量代替，即M 84 4 8t 。倒塌重心落差采用办公楼形心到地面的 垂直距离代替，即H 5 4 ．6 4 2 2 7 ．3 2m 。距倒 塌触地点最近的朝阳立交桥的距离R 9 5 ．1 3m 。 那么办公楼倒塌触地冲击震动在最近的待保护建筑 朝阳立交桥处质点速度为2 ．5 2c m ／s 。 很明显，倒塌触地冲击震动值大于爆破震动，但 还是小于建筑扰震设计规范中的允许速度5c m ／ S o 在实际爆破中，由于采用了预切割，倒塌质量将 远小于全楼重量，同时又以爆碴和其他柔性材料 稻 草和散土 作缓冲垫层，以降低震动。所以实测的质 点震动速度将远小于理论计算值，爆破震动是完全 安全的。爆破时，在朝阳立交桥和格兰天大楼用专 门测量爆破地震效应的仪器监测各点的爆破震动速 度。从实测结果看，朝阳立交桥观测点的最大值为 0 ．8 2c m ／S ，而格兰云天大楼观测点的自记仪在观测 时未被触发，说明振动速度小于0 ．4 4c m ／s 因为最 小的门坎值为1 ／8 可，即0 ．4 4c m ／S ，拆除爆破实际 产生的地面质点的震动速度远小于安全震动速度， 建筑物完全处于安全状态，这也和实际的情况相符。 3 空气冲击波与控制 对于一般炮眼堵塞爆破，由于炸药爆炸能量大 部分消耗于破碎和抛掷做功，只有小部分炸药能量 转化为空气冲击波能。即使是加强抛掷爆破，其产 生的空气冲击波的危险范围也比同样装药量的裸露 外敷药包爆破小得多。办公楼拆除爆破中全部采用 炮眼堵塞爆破，每个炮眼装药量只有6 0 ～7 0g ，其产 生的空气冲击波能量较小，再经过湿的柔性缓冲和 细致材料作为覆盖物阻挡和吸收，不会产生危害作 用。建筑物爆破倒塌落地时，也将产生巨大的冲击 波。但目前还无借鉴的公式计算。在爆破中，以住 宅楼废碴为缓冲层，并以倒塌方向上的待拆除筑为 屏障，尽量减少冲击波的影响。 4 爆破飞石和防范 爆破飞石飞散距离受到单位炸药消耗量、拟爆 物结构、保护对象与最小抵抗线方向的相对方位、高 差值及风向等众多因素的影响，其定量关系目前尚 万方数据 第2 1 卷第2 期周毅刚等1 5 层办公大楼定向拆除爆破中的安全技术5 3 无公认成熟的公式表示。由于爆破正面的柱子和剪 力墙上炮孑L 位置较高，爆破飞石较远，故采取严格的 防范措施。如控制最小抵抗线，作好炮孔堵塞工作， 在爆破炮孔处设置柔性遮挡。采用厚的旧地毯围裹 覆盖，该援盖物重量较大，柔性好，又具有一定的弹 性，可以大大削减爆破飞石的动能，降低其飞出初速 度。为了确保爆区四周人员和建筑物的安全，个别 飞石的安全距离定为1 5 0m 。 5结语 近年来，控制爆破技术在经济建设中发挥着巨 大作用并不断有所进步，但爆破失控并导致事故的 事例仍时有发生。爆破事故既有工程管理和安全意 识的问题，也有爆破技术水平的因素。特别是对于 爆破震动效应、空气冲击波和爆破飞石的产生和抛 掷运动规律等等的研究均仍保持在定性水平，仍有 待于深入研究。南宁市公安局原办公大楼定向拆除 爆破是广西首府南宁旧城改造的“第一炮”，是在工 期很短的状况下进行设计和施工的，爆破安全问题 非常严峻。由于对爆破震动、倒塌触地震动、空气冲 击波及爆破飞石等主要危害的分析研究比较切合工 程实际，采取的控制措施得当有效，拆除爆破取得了 圆满成功。在拆除爆破过程中，取得了一些有用的 经验。如因为办公楼自重很大，倒塌引起的冲击震 动是本次拆除爆破防范的重点，由于采取了预切割 和爆碴与其他柔性材料作缓冲垫层等防范措施，取 得了比较理想的减震效果；再如在高层建筑物拆除 爆破中，对爆破产生的震动进行监测是十分必要的， 从监测的结果来看，本次拆除爆破是完全安全的，这 也和实际的情况相符合。 参考文献 冯叔瑜，顾毅成．安全，爆破工程永恒的主题[ J ] ．爆破， 2 0 0 2 ，1 9 1 l ～4 ． 梁开水，王斌．武汉饭店大楼拆除爆破安全技术研究 [ J ] ．武汉理工大学学报，2 0 0 2 ，2 4 5 4 3 ～4 5 ． 梁开水．1 8 层危楼抢险爆破安全设计[ J ] ．武汉工业大 学学报，1 9 9 8 ，2 0 1 6 3 ～6 5 ． 刘殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社．1 9 9 9 ． G B 6 7 2 2 8 6 ，爆破安全规程[ s ] ． G B J l l - 8 9 ，建筑抗震设计规范[ S ] ． 陈迎军，付建秋．韶关电厂A 厂厂房定向爆破拆除[ J ] ． 爆破，2 0 0 2 ，1 9 4 2 7 ～2 9 ． 简讯中深孔爆破在岩巷掘进中的应用 兖州矿业 集团 公司兴隆庄煤矿设计能力3M t 居，现已发展成实际生产能力6M t 詹的高产高效矿井。 开拓巷道 岩巷 是保证采场正常接续的关键，这个矿原先一直沿用浅孔爆破施工工艺，循环进尺1 ．4 ～1 ．6 m 。为此，他们选取改进爆破工艺实现中深孔爆破为突破口，应用后取得了良好的效果。 该矿岩巷掘进大部分在砂岩中施工，岩石硬度系数厂 4 ～6 ，硬岩较少，因此立足于三类岩确定各爆破 参数。采用4 眼楔形掏槽，掏槽眼与迎头平面的夹角为7 9 。2 。，眼口间距1 ．2 ～1 ．6m ，眼底间距0 ．2m ，眼 深2 ．5m 。辅助眼为直眼，与掘进方向平行，眼间距为0 ．5 ～0 ．6m ，考虑到炮眼利用率，眼深确定为2 ．3m 。 底部眼向巷道底部倾斜。眼底落在巷道底板线上，与其水平平面的夹角设计为2 。，眼间距确定为0 ．6 ～0 ．7 m ，眼深2 ．3m 。考虑到光爆要求，周边眼眼口布置在巷道掘进轮廊线上，眼底向轮廊线外偏差控制在0 ．1 5 m 左右。间距为0 ．4 ～0 ．5m ，眼深2 ．3m 。依据该矿以往的经验，硬岩 即二类岩 的装药量增加3 0 ％即可满 足爆破要求。浅孔爆破时，平均单进的7 6m 碉；应用中深孔爆破后，试验当月在1 6 ．1m 2 断面条件下单进 9 5m ，次月又在大断面条件下达到1 9 0m 月 其中，1 9 ．1m 2 断面1 6 5m 、9 ．8m 2 断面2 5m ，以后平均水平 在1 3 0m 伺。炸药和雷管的平均消耗量也分别以1 ．1 7 2k g 尉和3 ．1 1 9 个艋3 降低为0 ．7 7 5k gh 3 和 1 ．4 8 6 个肺3 0 这个矿的实践表明中深孔爆破是目前提高煤矿岩巷平均单进的有效途径；爆破材料消耗有 了较大幅度下降，降低了施工成本，从而降低了生产成本。 李剑锋 1{1J 1j n 眨 b I ． b №” 万方数据