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复杂环境中三角形大楼的分区定向爆破拆除工程

2011-06-22 责任编辑:朱亮亮

 

完成时间:200546

工程地点:上海黄兴路2075

完成单位:上海同济爆破工程有限公司

项目主持人及参加人员:汪浩、李勇、陶顺伯、褚德均、张厚科、徐建勇、方烨

撰稿人:李勇、汪浩

 

1   工程概况

上海新蓝天宾馆大楼位于黄兴路2075号,多年来一直是五角场地区的标志性建筑。大楼为钢筋混凝土现浇核心筒剪力墙结构,高13层。大楼主体高度40m,电梯井、水箱标高达46.8m,平面呈三角形布置,结构特别稳定,爆破面积11477m2;三角形的中心有一核心筒,平面也呈三角形,内有一部楼梯,两部电梯,剪力墙结构,没有梁、柱。该核心筒为自承重体系,仅有楼板与大楼的其他部位相连。大楼的平面形状如图1所示。

大楼地处上海东北地区的商业中心五角场环岛,人多车多,交通十分繁忙。大楼的周边环境见图2,东面紧临黄兴路,地下2.58m距离内,有多根地下管线要保护;南面距一幢2层楼房25m;西面距保留的两层变电房11.5m;北面28m范围内的房屋爆前拆除,但要考虑西北面七层蓝天西楼及水上餐厅的安全。因此该工程情况比较复杂,要求定向准确,倒塌彻底,措施到位。

2   本工程的特点与难点

(1)周边环境复杂,大楼没有足够的倒塌空间。只有南面较空旷,但25m的距离对于40m高的楼房仍显不足,如果整个大楼向南倒塌,一是高宽比不理想,核心筒难以完全倒出,二是黄兴路上堆渣会较多,影响交通,搞不好会损坏地下管线,况且南面距离大楼25m左右有一重要设施,也需要保护。

(2)如果整个大楼向西倒塌,会损坏西面不拆除的一幢两层变电房(相距11.5m),同时大楼顶部的水箱可能向蓝天西楼方向翻滚,造成建筑物的损坏。

(3)黄兴路上地下管线较多,距离大楼23m有市政污水管线,距离大楼4m有电力电缆,距离大楼8m有煤气管道,给爆破带来很大难度。

(4)大楼形状特殊,呈三角形,不利于定向倾倒。

(5)大楼中心有一钢筋混凝土现浇核心筒,内部有两部电梯、一部楼梯,结构坚固,不易倾倒。三个角顶点均有剪力墙分布,给倾倒带来一定困难。

 

3   爆破拆除方案

该楼周边环境复杂,结构坚固,形体呈稳定三角形,单纯采用定向倾倒爆破方案很可能倾倒不充分,解体不完全。经反复研究讨论,决定将大楼人工切割分成三个区域,区域I向南倒塌,区域Ⅱ向西偏北方向倾倒,区域Ⅲ向西偏南方向倾倒。这样分割考虑了以下因素:

(1)大楼结构本身的特点,楼板只有15cm,易于切割,而梁的断面大,人工切割困难,每个楼层只有6根梁;

(2)充分利用场地条件,使南面、西面的空旷地带尽可能地得到利用,使需要保护的建构筑物得到保护;

(3)分割缝不穿透区域Ⅲ,避免沿黄兴路施工。大楼分割及爆破顺序平面图见图3

I区域爆破主缺口为l3层,48轴在78层设辅助缺口,主要保护南面重要设施的安全;Ⅱ区域爆破主缺口为14层,78层为辅助缺口;Ⅲ区域只设主缺口,主缺口设在35层,12层保留不炸,其目的是为了防止Ⅱ区域的渣堆造成Ⅲ区域沿黄兴路的后坐。

目前,这种筒剪结构分三个方向倾倒解体的爆破方法,在国内外还很少采用,虽然风险很大,但却是一次现浇混凝土筒剪结构在复杂环境条件下爆破拆除的大胆尝试。

 

4   爆破设计

4.1 立柱布孔及单耗的确定

大楼立柱有3种规格,断面分别为:900mm×500mm800mm×500mm700mm×700mm,分别钻三排、二排和一排孔,孔深分别为300mm300mm420mm

依据一楼立柱混凝土炸碎,二、三、四楼立柱炸松,七、八楼立柱稍稍松动的原则,既要保证大楼解体,又要控制飞石,炸药单耗确定为:一楼立柱取600gm3,二、三、四楼立柱取500gm3,七、八楼立柱取400gm3

4.2 延期设计

本大楼爆破采用半秒延期,每排立柱之间爆破时间相差O.5s,相对时间差较长,主要是考虑到增加爆破瞬间楼板、梁之间的拉伸、扭曲,以提高大楼的破碎程度。I区域前排立柱瞬发,后排立柱0.5s;Ⅱ区域在I区域爆破1s后起爆,即上缺口第一排立柱为1.5s,第二排立柱和核心筒的前55%为2s,后45%为2.5s;下缺口第一排立柱为1.5s,第二排立柱2s,核心筒的前55%为2.5s,后45%为3s;Ⅲ区域在Ⅱ区域爆破2s后起爆,即前排立柱5s,后排立柱5.5S。Ⅱ区域上下缺口之间延期不同步,主要考虑到第913层共5层核心筒未做处理,在上缺口第二排立柱爆破的同时起爆核心筒的前半部分,使其前倾而不至于下坐。

4.3 爆破网路设计

采用非电导爆管起爆网路。本大楼的爆破采用孔内外延期相结合的方法,Ⅲ区域和Ⅱ区域之间爆破时间差依靠绑扎孔外延期雷管实现。具体操作是这样的:I区域和Ⅱ区域采用孔内延期,依次为HSlHS7,延时O3s;Ⅲ区域自成一个系统,前排立柱孔内使用HS5雷管,后排立柱孔内使用HS6雷管,Ⅲ区域所有炮孔连接完毕后,从Ⅱ区域引一枚HS4.雷管,再引一枚HS4雷管起爆Ⅲ区域。为确保Ⅲ区域的起爆,在34楼设置6个这样的传爆点。

4.4 大楼剪力墙的预处理

本大楼剪力墙较多,分布在核心筒和大楼的三个角,厚度都是18cm,若全部钻孔爆破,不仅钻孔多、工作量大,而且爆破飞石多、效果差,因此进行人工预处理是必要的。预处理的原则是:在保证大楼结构稳定的前提下,尽可能多地做预处理。大楼剪力墙的预处理见图4

5   安全技术措施

5.1 爆破网路的保护

本次爆破采用了孔内、孔外联合延期的方案,当I区域和Ⅱ区域爆破时,Ⅲ区域的网路尚未起爆,因此保护好爆破网路是本次爆破能否成功的关键。为了防止I区域和Ⅱ区域爆破时产生的飞石对Ⅲ区域爆破网路的破坏,我们在Ⅲ区域3层、4层南侧立柱南面用毛竹、竹排搭设全封闭飞石防护架,对爆破网路进行保护。

5.2 爆破飞石

大楼爆破高度高,周边人员组成复杂,要充分重视防护飞石的措施有:

(1)每根立柱用一层麻袋、一层竹排、一层铁丝网进行三重防护,外面用10号铁丝扎紧;

(2)适当增加安全警戒距离,并且把爆破时间选择在早晨5:00,此时天刚亮,交通量较小。

(3)为了确保人员安全,爆破前疏散蓝天西楼南侧客房内的人员。

5.3 地下管线和重要设施的保护

黄兴路上地下管线较多。其防护措施是:从大楼东侧外立面算起的06m范围内铺设钢板,钢板上面再覆盖建筑渣土lm;为了保护大楼南面的重要设施,对向南倒塌的I区域在4878层设辅助缺口,增加了爆破高度,降低了爆破后的倒塌距离。另外,做好应急预案,如有意外,立即抢修。

 

6   爆破效果

200562早晨5时,对蓝天宾馆大楼进行了爆破作业,大楼按设计分区域分别向三个方向倒塌,场面颇为壮观,爆破效果良好。

在距离爆破大楼最近的变电房布设4个沉降监测点,点号分别为l234;在蓝天西楼布设7个沉降监测点,点号分别为56789lO1112,爆破前后分别进

行了观测。各沉降监测点沉降量均在0.5mm以内。测量结果见表1

从监测结果来看,爆破未对蓝天西楼和变电房产生明显影响。大楼周边的地下管线、重要设施等均完好无损。

摘自《中国典型爆破工程与技术》