钢筋混凝土框架结构高层建筑物的爆破拆除.pdf

爆破器材E x p l o s i v eM a t e t i a l 暑第3 6 卷第4 期 钢筋混凝土框架结构高层建筑物的爆破拆除 段宝福毕卫国 高文乐陈士海张金泉 山东科技走学土建学院 山东青岛，2 6 6 5 1 0 [ 摘要] 通过试爆选择合理的炸药单耗，为不同尺寸的立柱确定了相应的爆破参数。在不影响施工安全的前提 下t 对有可能影响楼房倒塌的剪力墙做了必要的预处理。对爆破切口层的主次粱、楼梯粱以及梁柱交接处布置松动 孔，随楼层起爆，有利于楼房倒塌过程中结构的解体。爆破中设计了非电交叉复式起爆网路，并利用爆破水幕方法 降尘，实践中也取得了预期的效果。 [ 关键词] 爆破拆除钢筋混凝土框架结构交叉复式网路非电起爆系统 [ 分类号] T D 2 3 5 ．3 3 l 工程概况 潍坊大厦位于潍坊火车站广场东侧，东距居民 楼4 0 m ，南距火车站行李房和售票厅3 0 m ，西为火车 站广场，距顺达宾馆1 8 8 m ，北为扩建火车站广场拆 迁的空地，待拆楼房周围环境见图1 。 N 国 图l 待拆楼房周围环境示意图 该大厦建于8 0 年代，是当时潍坊市最高建筑， 主体为1 4 层，钢筋混凝土框架结构，高5 5 m ，南北长 3 5 ．9 m ，东西宽1 8 ．6 m ，最底层为地下室，最上层为 直径1 2 ．8 m 的观光厅、电梯机房和水箱间。地下室 层高3 m ，1 ～2 层层高4 ．8 m ，3 ～1 4 层层高3 ．4 m ，全 楼共有3 5 根不同断面规格的立柱 表1 。主、次梁 4 8 根，断面分别为7 0 c m 4 0 c m 和5 0 c m 4 0 c m ，楼 板为厚度1 6 c m 和1 3 c m 的现浇钢筋混凝土，外墙和 间隔墙均为2 4 砖墙。 表1 立柱参数 位于楼房东北角的垃圾道、楼梯问和电梯问，四 周墙壁均为现浇钢筋混凝土，且三者联为一体，这给 爆破拆除整个大楼带来了比较大的难度。大楼东西 两侧地下有管线，地面有高压电线，并且距待拆楼房 均很近 不超过1 0 m ，在选择爆破方案时必须予以 考虑。 经计算，整个大楼的建筑质量为8 2 5 0t ，大楼重 心偏北，距北墙1 4 ．7m ，在消火栓管井上方2 4m 处。 2 拆除方案选择 对于拆除大厦能够采用的爆破方案有原地坍 塌、内向倒塌、定向倒塌和折叠倒塌4 种。由于定向 倒塌爆破方案优点多，施工简单，速度快，结合本大 厦周围环境的实际情况，经过比较，决定采用定向倒 塌方案，倒塌方向定为正北方向。 3 爆破切口设计 爆破切口高度 Ⅳ一B t g P 式中B 楼的宽度，B 一3 5 ．9 0 ； P 一爆破切口倾角，俨1 5 。～3 5 。，取P 一2 0 。。 经计算，楼房的爆破切口高度为日一1 4 ．5 m 。 取第1 、2 、3 三层为第一爆破段，三个层的爆破 切口高度分别取3 ．6 m 、3 ．6 m 和2 ．4 m ，取第7 、8 两 层为第二爆破段，其爆破切口高度均取2 ．4 m ，图2 给出了楼房爆破切口布置示意图。 5 个爆破切口的有效高度为9 ．6 m 4 ．8 m 1 4 ．4 m ，根据楼房的结构和工程实践经验，可以保证 大楼向正北方向倒塌，向前方倒塌范围为2 0 m ～ 2 5 m 。经计算，爆破后爆堆高度不会超过1 0 m 。楼房 共有1 0 排立柱，为了确保整个大楼向正北方向倒 塌，1 0 排立柱的炸高要逐渐降低；对最后一排立柱， 不要求切口高度，只是在立柱的下部打一排松动孔， 对其做一定程度的破坏，作为大楼爆破时的转动铰。 表2 给出了楼房各排立柱在不同位置处的爆破高 度。 万方数据 2 0 0 7 年8 月钢筋混凝土框架结构高层建筑物的爆破拆除段宝福等 田2 爆破切口布置示意图 表2 各立柱的爆破高度 m 4 爆破预处理 楼房东北角的楼梯间、垃圾道和电梯间，其四周 都是2 0 0 m m 厚的现浇混凝土剪力墙，为了使大楼 顺利倒塌，对爆破楼层内的剪力墙，必须按一定高度 的切口做预处理，可以使用人工大锤或者风镐进行 预切断。每层剪力墙的预拆除高度不得小于1 ．o m ， 为了预防剪力墙四周掏空而整体下落，保留了2 m 左右宽度的墙柱。 为了保证大楼顺利倒塌和减少爆堆高度，地下 室内的所有立柱布置2 m 以上的爆高，单孔药量比 地面以上部分炮孔增加1 5 ％，爆破时随一层切口同 时起爆，起爆方向与爆破切口的形成方向一致。 对爆破切口层的主次梁和楼梯粱，都要布置松 动孔，随同各层最近的爆破切口同时起爆，这样使整 个大楼在爆破过程中，随着粱的切断，梁上相应构件 扭曲下落，解体充分，清运方便。 为使大楼顺利向北倾倒，在大楼一层的南墙最 下部，用机械破碎出一条窄缝，在倒塌过程中，减小 墙体的牵制作用。为保证施工人员的安全，设计过程 中，对楼房的预处理部分进行了稳定性验算。使预处 理后保留支撑墙柱的抗压强度，足以承受切口处上 部楼体自重引起的压应力和当地较大风荷载作用下 可能引起的附加应力。经计算，保留支撑墙柱的抗压 强度与前面两部分应力之和相比，还有较大的富余 量，确保了预处理后楼房仍有足够的稳定性，完全可 以保证施工的安全。 5 爆破参数设计“。3 5 ．1 试爆 为保证爆破效果，选择一层中部的个别立柱分 不同的炸药单耗进行了试爆。从试爆发现，立柱和粱 的配筋分布比较密集，在自由面相同的情况下，不同 规格、抵抗线的立柱或梁，需要通过调整相应的炸药 单耗才能获得最佳的爆破效果。因此，结合试爆效 果，立柱、粱的炸药单耗按以下标准选取 当Ⅳ一1 5 c m 时，取K 一6 5 0 9 ／m 3 ； 当’矿一2 0 c m 时，取K 4 2 0 9 ／m 3 ； 当Ⅳ一3 0 c m 时，取K 一4 0 0 9 ／m 3 。 5 ．2 立柱的爆破参数 整个楼房的特点就是柱体的断面尺寸变化较 大，不同规格的立柱，炮孔深度自然也不一样，孔深 的确定遵循以下原则孔深约为断面边长的o ．6 倍。 立柱上炮孔纵向方向上的排数根据断面的面积和长 宽比来确定，断面的面积较小，且两个边长较接近 时，布置一排炮孔；断面的面积较大，且两个边长差 距较明显时，布置两排以上炮孔。不同尺寸规格立柱 的爆破参数见表3 。 为确保楼房的爆破拆除能达到预期效果，对部 分楼层承重立柱的装药量在原设计基础上作适当调 整。根据周围环境并结合实践经验，地下室立柱的装 药量增加1 5 ％，一层和二层立柱的装药量增加 l O ％。 5 ．3 粱的爆破参数 梁的规格有两种7 0 c m 4 0 c m 和5 0 c m 4 0 c m ，这与部分立柱的断面尺寸是一致的，因此梁 的爆破参数按照表3 中对应规格的立柱来确定即 可。 6 起爆网路设计 为保证起爆网路的可靠性，楼房每层爆破的主 干网路采用非电微差起爆系统，构成交叉复式起爆 网路。选用半秒微差方式起爆，爆破切口的起爆顺序 是先上后下，最后起爆地下室，起爆时差取o ．5 s ；每 层爆破切口的起爆顺序由外向里，即由北向南，每层 分三片区域微差起爆，第1 至4 排立柱先爆，第5 至 7 排次之，第8 至1 0 排最后，每层爆破切口的总延 期时差为1 ．os ，这样一来，整个楼房拆除爆破的 万方数据 2 2 爆破器材E 1 p l o s i v e M a t e r i a l s第3 6 卷第4 期 总延期时问 即开始点火至所有药包完全起爆所需 时间 则为3 ．os 。 孔内采用非电瞬发雷管起爆，孔外采用簇联式 连接，每簇约1 2 根导爆管，用两发半秒非电微差雷 管引爆，通过四通连接块使相邻一簇的两发引爆雷 管交叉连接，形成复式网路，最后再由电雷管引爆主 干网路，如图3 所示。 雷管 图3 爆破网路不意图 7 爆破安全计算o ’“ 在拆除爆破中，只要能够保证炮孔的堵塞质量， 加强爆破部位的防护，完全可以将爆破飞石、冲击波 和噪音的危害控制在安全范围之内。相比之下，爆破 振动和建筑物倒地后的触地振动引起的危害有可能 更大，也更难估计其作用范围。因此有必要根据爆破 参数和建筑物的结构，对爆破振动和触地振动进行 安全计算。根据计算结果再进一步决定需要采取的 安全措施。 7 ．1 爆破振动计算 根据经验，爆破振动速度按以下公式来计算 v 1 K K7 Q “3 ／R 。 式中。，爆破引起地面质点垂直振动速度， c m ／s ； K 、K7 、a 分别为与爆破点地形、地质等条件有 关的系数和衰减指数，五取1 5 0 ，K ’ 取o ．3 3 ，口取1 _ 5 } Q 微差爆破取最大齐爆药量，Q 4 6 k g ； R 爆源中心到测点的距离，取爆源中心 到东居民楼的距离。 对最大起爆药量的立柱首先确定出一个理论上 的爆源中心，再测量其到测点的距离，得到R 一 5 0 m 。 经过计算，大楼对东居民楼最近点的地面振动 速度口。 o ．9 5 c m ／s ，远远小于国家爆破安全规程允 许的最大质点振动速度 5 c m ／s ，表明爆破振动 不会对周围楼房产生危害。 7 ．2 触地振动计算 楼房倒塌后的触地振动速度按以下经验公式计 算 口2 一K 足’[ G ／4 ．1 1 0 5 “3 ／R ] 。 式中G 楼房爆破切口以上部分的质量，经计 算G 8 ．2 5 1 0 6 k g ； 重心高度， 一2 4 “； 五、足’、口一意义同前； R 意义同前，R 5 0 m } 4 ．1 1 0 5 1 k g 标准炸药爆破时释放的能量。 经计算，口z 一3 ．o c m ／s ，这一数值也符合国家安 全标准，不会引起周围建筑物的损坏。 8 安全防护措施 1 先在立柱爆破部位包上一层草袋，再在外面 围上两层蔬菜棚草垫，然后再用铁丝捆扎，以控制爆 破碎块的飞散。 2 在楼房1 、2 、3 、7 、8 层爆破切口对应的外墙 上，吊挂上一层蔬菜棚草垫，以阻挡从立柱防护部位 窜出的少量飞石，确保楼房周围建筑物及设备设施 的安全。 3 在楼房东西两侧1 0 m 范围处，搭设5 m 高的 编织布墙，以阻挡楼房倒塌后触地溅起的碎石。 9 爆破降尘措施 由于整个大厦位于商业繁华地带，楼房的拆除 必须要考虑环保。这就需要采取必要的除尘措施，以 万方数据 2 0 0 7 年8 月 钢筋混凝土框架结构高层建筑物的爆破拆除段宝福等 2 3 尽量控制楼房倒地后引起的粉尘扩散。本次爆破采 用以下两种手段降尘 1 爆破水幕降尘。爆破前，在楼顶安置2 0 个大 水包，并在每个水包下面放置3 0 0 9 炸药，利用导爆 索连接，在主干网路之后起爆。利用爆破后产生的大 量水雾起到降尘作用o ] 。 2 消防车喷水降尘。在爆破现场准备两台消防 车随时待命，大楼倒塌后，立即开往爆堆附近，向堆 积物四周喷水除尘。 1 0 爆破效果与体会 爆破烟尘涌起前，很清楚地看到了各楼层的起 爆顺序，楼房几乎是丝毫不差地按照设计方向倒塌。 整个楼房在大约7 s 内缓缓倒地，结构层层折叠，充 分解体。爆区3 0 m 范围以外，没有发现任何飞石，爆 破振动触地振动未造成任何损坏，整个爆破过程非 常成功。爆破结束后发现，爆堆向北的堆积长度和爆 堆高度均远小于预测值，爆堆稍有后坐，大约在5 m 左右，爆破质量完全达到了预期效果。 结合整个施工过程和最终爆破效果，得到以下 体会 1 建筑物的爆破拆除，只要条件允许，必须按 不同炸药单耗，选择有一定代表性的承重或非承重 结构做现场试爆，以试爆结果作为调整药量的主要 依据。 z 对框架结构建筑物，必须按现场情况认真分 析结构的支承点，在保证施工安全的前提下，对所有 可能影响到建筑物顺利倒塌的构件，均要做预处理， 以保证建筑物的充分解体。 3 实践证明，城市拆除中利用爆破水幕降尘 法，能够达到一定的效果。当然，该方法还需要进一 步通过实践来调整和改进。 4 通过工程应用和比较，非电交叉复式起爆网 络具有施工过程中的安全性，传爆过程中的可靠性， 以及网路连接中的便利性，在城市爆破拆除中，值得 推广应用。 参考文献 [ 1 ] 荆殿中．工程爆破实用手册[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 9 ． [ 2 ] 张翠兵．张承珍，邓志勇，等．1 1 层钢筋混凝土框架楼 房爆破拆除D ] ．工程爆破，2 0 0 3 ，o 3 0 ～3 2 ． [ 3 ] 李新建，董业蜂，张惠聚．带独立电梯井的五层框架楼 爆破拆除[ J ] ．爆破．2 0 0 4 ，2 1 1 t 2 9 ～3 1 ． [ 4 ] 齐世福，胡良孝，李尚海．1 7 层综合办公丈楼定向爆破 拆除[ J ] ．工程爆破，2 0 0 3 ，9 3 2 9 ～3 3 ． [ 5 ] 毛益橙，昊克刚．夏长青．框架结构楼房连续折叠单向 倒塌爆破技术[ J ] ．爆破器材，2 0 0 1 ，3 0 4 ；2 7 ～2 9 ． B l 雌t i n gD e m o l i t l o no fH 培hR e l n f o r c e dC o n c n t eF r a m eB u i l d i n g D u a nB a o f u ，B iW e i g u o ，G a oW e Ⅱl e c h e nS h i h a i t Z h a “gJ i n q u a n C i v i la n dA r c h i t e c t u r eS c h o o lo fS h a n d o “gU n i v e r s i ‘yo fS c i e n c ea n dT e c l l I l o l 。g y S h a n d o n gQ i n g d a o ，2 6 6 5 1 0 [ A B s T R A c T ]T h eb l a s t i “gP a r 锄e t e r 日8 Ⅱd8 p e c i f i cc h a “g ef 。‘p o s t sw i t hd i f f e r e n ts e c t i o n sw e r ed e t e r m i n e d t h r o u g ht r i a lb l a s t s ．T h es h e a r i n gf o r c ew a l lw h i c hm a yd f ￡c tc o l l “p s eo f 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2 0 0 7 年4 月5 日，国防科工委民爆局林菊生局长一行，在河北省国防科工办主任王昌、副主任徐振川等领导的陪同下，到 河北云山化工股份有限公司检查指导工作。听取了公司生产经营情况的汇报，参观了民爆产品生产线和炸药中试生产线，对 该公司技术创新、安全管理、企业文化建设等方面的工作给予充分的肯定。对云山公司联合河北六0 七有限公司、磁县二一九 工厂、邯邢矿管局7 0 3 1 厂组建“云山集团公司”及到柬埔寨办厂等工作给予较高的评价。 林局长一行在同该公司领导的座谈中，强调河北省民爆企业要放眼垒球，做强做大。林局长对河北云山公司寄予厚望，提 出了具体要求一是目标再宏伟一点，在省内搞好联合的同时，积极发展省际合作，要做河北民爆行业乃至全国同行业的龙头 企业；二是企业集团要有实质性的合作，算大帐，谋长远，求实效；三是希望。云山集团公司”的四家企业真正融合在一起，形成 共屙的管理制度、企业文化和安全理念，探讨最佳台作模式，共谋大发展} 四是民爆产品价格要逐步放开，企业要变压力为动 力，国家政策是扶优扶强，只要加快发展，国防科工委民爆局将给予支持。地方各级政府也要实施监管，严格要求，大力支持。 刘爱生 万方数据