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15层多边形框剪大楼爆破拆除工程

2012-09-25 责任编辑:朱亮亮

完成时间:20055

工程地点:浙江省宁波市

完成单位:浙江京安爆破工程有限公司

项目主持人及参加人员:王霞明、程才林、顾平、王海潮

撰稿人:程才林

 

1   工程概况

鄞县物资大厦位于宁波市江东北路,始建于1988年,该楼系框剪结构,大楼地面以上15层,高55m;建筑面积约9000m2,截面呈六边形;中心偏东部分为芯筒,亦呈六边形筒壁为钢筋混凝土剪力墙结构,内设有两个电梯井、上下楼梯等。剪力墙厚度为25cm,承重立柱规格多样,形状不一,有方形、楔形、梯形、草莓形、Y形等,各层楼面均为现浇钢筋混凝土楼板。大楼截面见图1

1大楼截面示意图

大楼四周环境如下:大楼西侧即为江东北路上街沿,宽约5m,主干道宽约20m,路对面为五星中信国际大酒店;北侧15m处为两层商业用房,南侧50m处为百丈路;东侧150m范围内为已拆除空地。

江东北路上街沿地面上有路灯、交通指示牌、电话亭等设施。地面下距大楼3m处为10kV地下电缆沟,5m处为ф500mm水泥供水管,埋深50cm6m处为通信电缆沟。爆破大楼周边环境见图2

2大楼环境平面图

2   工程特点和难点

(1)由于大楼为框剪结构,十分坚固,因此爆前处理工作量很大,要求很高,尤其是大楼内部的芯筒剪力墙(电梯井加楼梯)异常坚固,对大楼的顺利倒塌影响很大,因此必须充分予以削弱,才能避免大楼炸而不倒。

(2)由于大楼西侧35m处的大酒店的玻璃装饰幕墙均为进口玻璃,因此必须严格控制爆破飞石,确保玻璃幕墙的安全。

(3)由于江东北路上街沿的地下埋有各种市政管线,尤其是ф500mm的水泥供水管,系插入式连接,埋深浅,要求爆破不得损坏各种管线。

(4)由于大楼承重构件的多样性,立柱形状及截面的多变性,尺寸繁多,配筋不一,钻爆施工困难很大。

 

3   拆除方案的选择

根据大楼的结构特点及现场周边环境,决定对大楼实施向东定向爆破方案,以保证周围环境的安全。具体方案考虑了以下几个条件:

(1)大楼重心偏东侧;

(2)大楼东侧较大范围为空地,有足够的倾倒空间;

(3)大楼的西侧(倾倒方向的背侧)为江东北路及中信国际大酒店,安全防护措施相对易于实施。

 

4   主要爆破技术参数

4.1 倾倒方向前排立柱最大炸高

由于大楼前半部分结构复杂,为确保大楼顺利倒塌,前排立柱最大炸高根据经验公式计算:

H = Btanф

式中B——大楼东西宽度,mB=24.25m

ф——缺口仰角,ф=15°~40°,取ф=34°。

计算得:最大炸高H =16.35m

大楼第四层顶处标高16.0m,故决定前排立柱炸到第五层,前排立柱最大炸高为17m

由于该楼立柱的截面形状多样,布孔参数及最小抵抗线难以掌握,为确保立柱炸透,除采用合适的炸药单耗外,适当缩小孔距也是一个重要手段,故取孔距为35cm,一、二层前三排立柱布孔7个,确保爆破高度为1.82.0m之间,次两排立柱爆破高度为1.01.5m;后一排立柱作为支撑铰链,爆破高度为0.30.5m,如图3所示。

3下缺口爆高示意图

4.2 布孔参数

由于立柱和剪力墙截面复杂、多变,厚度较薄,为使药包布置柱墙中心,使各临空面方向最小抵抗线相同,保证爆破部位炸碎炸透,确保楼房倒塌,采用长向钻孔,分层分段装药(见图4)

4草莓形立柱的布孔方式及药包布置

由于对不同立柱采用了不同的布孔方式,精心施工,确保炮孔位置的准确性,从而确保了爆破效果和大楼的顺利倾倒。

4.3 上爆破缺口的处理

为实现大楼的定向折叠倾倒,以减少塌落振动,在大楼的九、十两层也布设上爆破缺口。考虑到高空爆破作业时飞石防护比较困难,大楼外墙及周边立柱不再进行钻爆作业,仅对前排立柱和外墙作弱化处理。这样大楼在倾倒过程中,由于九、十层内部芯筒及立柱已炸断,前排立柱的外墙已弱化,故将出现层间移动错位,实现大楼的“弯腰”折叠。

4.4 各排立柱及上下缺口的分段延期爆破

在对大楼各排承重立柱实行不同爆高差的同时,对各排立柱依次延期起爆。考虑到大楼的重心偏前且后半部分承重立柱较少,为确保爆破瞬间后半部分立柱仍能保持短暂的支撑作用,以利于定向的准确性,防止后排立柱折断后坐的可能,后三排立柱采用同段雷管起爆。因此,大楼下缺口前后六排立柱共分成三个时段起爆,分别采用MS2HS2HS3段雷管起爆,上缺口的爆破采用了HS5段雷管起爆。

4.5 炸药单耗的选择

炸药单耗与爆体的形状、尺寸、布筋情况及药包分布等许多因素有关,本工程中,考虑到剪力墙系薄壁结构,炸药单耗宜较大,约为14001500gm3。由于立柱截面形状的不规则及多样性,为确保药包均匀分布,立柱彻底炸透,采取了多药包分散装药的措施,装药量比单个药包要适当加大些;加之布筋密集、箍筋多,因此对草莓形立柱及梯形立柱的炸药单耗定为9501150gm3,楔形立柱定为800gm3,方形立柱定为700gm3,上缺口做松动爆破。经过试爆,证明上述单耗是合理的。

 

5 爆破作业的安全措施及评估

5.1 飞石的防护

为了预防和控制飞石产生的危害,对立柱爆破部分采用橡胶输送带及两层以上竹笆麻袋包扎,同时在爆破缺口范围内,搭设脱离式全封闭防护棚,有效地控制了爆破飞石,确保大酒店的玻璃幕墙安然无恙。

5.2 塌落振动的控制

由于大楼前后分三段起爆,因此爆后大楼在空中的解体、撕裂十分明显,并依次分三部分先后触地倾倒。大楼冲击地面时激发的最大地表振动速度按经验公式计算:

式中I—一建筑物的触地冲量,I=M(2gh)1/2

M——每次触地的楼体质量,kg

M=3000 m2×1000kgm2

h——重心高度,取大楼高度的12,即27.5m

R——建筑物触地中心至待保护建筑物的等效距离,R=35m

计算得                     ve = 4.88cms5cms

考虑落地振动的影响,在大楼前方触地部位铺设两条宽1.5m、高1.01.2m的缓冲带,有效地降低了塌落振动。根据实时监测,大酒店处地表振动速度仅为0.56cms

5.3 地下管线的防护

由于大楼倾倒背侧的江东北路上街沿下的水、电、通信等市政管线与市民的生活休戚相关,必须采取可靠的措施予以保护。大楼在前倾的同时,后侧必然有部分外挑构件后坠,同时极有可能产生立柱后坐。因此,在上街沿路面上铺设厚2cm的钢板,再在钢板上铺设厚0.51.Om的沙袋。由于设计方案合理,爆后大楼未产生后坐,虽然有部分外挑构件后坠在路面上,但由于防护措施到位,地下管线完整无损,特别是地表以下0.5m深的水泥供水管完好无损。

 

6   结语

本工程主楼爆前施工及防护,历时20天,装药连线2天,于2004515早晨6正式实施爆破。大楼按预定设计方案向东折叠倾倒在两条缓冲带上,除楼顶上的水箱结构未完全解体外,大楼梁、柱均充分断裂,各楼面相互层叠,爆堆高度不超过8m,后排立柱未产生后坐,周围环境及地下管线完整无损,爆破作业获得圆满成功。

摘自《中国典型爆破工程与技术》