您现在的位置:中爆网 > 高耸建筑物拆除爆破 > 正文

广州市旧体育馆爆破拆除工程

2013-11-08 责任编辑:朱亮亮

完成时间:20015

工程地点:广州市流花路118

完成单位:广东省宏大爆破工程公司

项目主持人及参加人员:郑炳旭、王永庆、傅建秋、吴健光、魏晓林、钟伟平、林再坚、成永华、唐  涛、刘  畅、吕  义、陈颖尧、李萍丰、陈迎军、朱玖胜、邢光武

撰稿人:郑炳旭、傅建秋

 

1   工程概况

广州旧体育馆位于解放北路和流花路交汇处,与中国大酒店、中国出口商品交易会和越秀公园毗邻,东距解放北路30m,西距锦汉大厦10m,南距地铁工地基坑25m,北距广州兰圃30m。周围环境是车多、人多、建筑物多,施工场地狭窄而复杂,环境平面见图1

广州旧体育馆是建国后广州首批标志性建筑之一,占地11000多平方米,总建筑面积43215m2,它的中部是比赛馆,四周紧接南楼、北楼、东门楼、西门楼及西北加建的拳击馆六部分。

比赛馆高23m、长915m、宽564m,钢筋混凝土薄壳结构,由11排重量各227t、跨度50m的钢筋混凝土拱梁撑起整个馆架。南楼长8325m、宽2475m,三层砖混结构,是休息场馆,有5排立柱,由24根钢筋混凝土柱和38根砖柱组成。北楼长8325m,宽3927m,三层砖混结构和钢筋混凝土人字架屋顶结构,是训练场馆,有6排共60根立柱,其中40根钢筋混凝土柱。东、西门楼均为三层砖混结构,与比赛馆相连的拱形东、西山墙高23m。拳击馆为三层钢筋混凝土结构,爆破前已人工拆除。

 

2  爆破方案

21爆破拆除的关键问题

比赛馆立柱平面布置见图2。比赛馆拱架立面见图3。在四周无倒塌场地的情况下,采取内向倾倒爆破拆除,即比赛馆各拱架向馆中轴坍塌,南楼、北楼、东门楼和西门楼向比赛馆倾倒。内倾倒爆破存在以下几个难点:

(1)立柱混凝土爆破后,裸露钢筋能支撑馆屋顶和柱而不倒。体育馆的大跨薄壳结构顶薄梁轻,能承受大弯矩的立柱钢筋多,纵筋面积在爆破处可达23636mm2,当立柱混凝土炸出后,其钢筋支撑力可达23636×40094544kN,大于屋顶及梁给柱的竖直载荷1245kN,加之ø2836筋间不可能全部炸出混凝土,立柱很难倒塌。

(2)炸断后的柱、梁还可能成拱而支撑。当炸断后柱梁的总长大于拱架的跨度,其在向馆中心倾斜时,还可能因相互接触、支撑而成拱。

(3)比赛馆各拱架及东、西山墙韵外阳台形成向外倾覆的力矩,很容易向外倒塌,危及锦汉大厦安全。

(4)振动控制。锦汉大厦距比赛馆仅10m,比赛馆爆破拆除时,飞石及倒塌触地冲击振动是对锦汉大楼的最大威胁。

(5)粉尘控制。广州体育馆地处闹市区,爆破的扬尘将直接威胁正在营业的广州交易会和中国大酒店,因此要求严格控制爆破粉尘。

由此可见,闹市区薄壳大跨体育馆的爆破拆除,必须解决炸而不垮、垮中成拱、倒而向外和控制振动、降低粉尘等五个中心问题,这也是此项工程成败的关键。

22爆破方案

针对以上这些难题的解决,爆破方案的要点如下:

(1)防止立柱混凝土炸抛而不垮。采取少炸梁、多炸柱,分段加大立柱爆高,立柱爆高总长达11m,充分利用梁重,迫使裸露钢筋失稳;同时预切割部分钢筋,削弱钢筋裸露后的支撑力,由此确保立柱顺利垮塌。

(2)在比赛馆爆破拆除时,防止柱在向馆中倾覆中相互支撑而成拱。将梁两处炸断,让其先于柱下落,避免了柱与梁、梁与梁在垮塌中接触,防止相互支撑,消除成拱(见图3)

(3)避免比赛馆向外倾倒。在起爆次序上,比赛馆中轴4拱架首先起爆,然后分别按架次延时半秒起爆东、西各拱架及山墙,使拱架依次序相互拖动向馆中轴倾倒,同时屋顶及拱架间连系梁进行不对称预切割,使其在垮塌过程中形成向中倾覆力矩。预拆除东、西山墙的外阳台,消除一切向外倾倒的力矩;由此防止比赛馆在垮塌中各拱架和山墙向外倾倒,保证锦汉大厦的安全。在比赛馆向内倒塌时,其余四个爆区的东门楼、西门楼及南楼、北楼同时起爆,实现内向倾覆爆破拆除。

(4)减轻爆破振动对周围环境的危害。根据爆源距离和单响药量,在馆中轴首次起爆4拱架,单段药量达1246kg,以后各拱架及东门楼、西门楼和南楼、北楼以半秒差依次爆破,单响药量减少至312kg,由此分区、分拱架依次爆破,并向周边减少单响药量,从而极大地减轻周围环境的爆破振动;与以上相仿,爆破垮塌物也分区、分拱架、分别触地,并且拱架又炸为三段依次着地冲击,因此可减轻触地振动。

(5)在实践中探索爆破防尘措施。由于没有经验可借鉴,我们首先在理论上分析了尘源、烟尘体积、爆破气浪和建筑物倒塌风流规律,结合矿山、建材相关行业的降尘经验,采取“清理积尘、路面蓄水、预湿墙体、屋面敷水袋、建筑外设高压管网喷水、搭设防尘排栅和直升机投掷水弹”等综合防尘措施。

 

3   爆破参数设计

31钻孔与炸药单耗

比赛馆拱架混凝土立柱和梁为变断面,断面宽05m,长1223m。为方便施工,均沿截面长边钻孔,比赛馆与其他楼房的炮孔布置及炸药单耗见表1

钻孔数量由设计立柱的爆高来确定,总共钻孔8300个,总计装5256kg乳化炸药。

32爆破延期设计

为保证内向倾倒爆破拆除,比赛馆中轴4拱架0s爆破,间隔1s后分别以05s延时爆破东西相邻拱架,使各拱架向中轴倒塌,30s时,南、北楼和东、西门楼依次向比赛馆倾倒。本延时设计,保证了分区、分拱架爆破,保证了各结构分别塌落,最大限度地减少了爆破振动。

33 网路连接

全部采用孔内延期非电起爆系统,每孔一管,自炮孔向起爆站连接顺序如下:

(1)每柱不同标高爆破段,按20管为一扎形成“大把抓”,每“大把抓”由2发瞬发非电导爆雷管引爆。

(2)将同一轴线“大把抓”的2发引爆导爆管按左右分开成两扎,形成新的两个“大把抓”,新“大把抓”同样由2发瞬发非电导爆雷管引至该爆区集中点处。

(3)在爆区集中点处,将各轴线引出来的2根导爆管再次按左右分开原则分成两“把”,每“把”之间用4发瞬发非电导爆雷管引至主起爆网集中处。

(4)在主起爆网集中处,将各独立爆区引出的8根导爆管抓成一“把”,各“把”之间用4发瞬发非电导爆雷管左右互相交叉搭接,形成一个闭合非电起爆网路。

(5)在闭合非电起爆网上多处绑上起爆电雷管,电导线引至总起爆电开关。共计使用了10542个非电雷管,导爆管总长70km。如此复杂的网路,稳妥可靠地起爆是关键,为此,在爆破拆除前,特地在市郊白云山某石场进行了模拟起爆实验,整个网路达到了全部准爆。

34安全验算

(1)爆破振动。

爆破振动速度

式中,R为爆源中心到建筑物边(测定点)距离,mQ为与尺对应的最大单响药量,kgKK′、α分别为与爆破点地形、地质条件有关的系数和衰减指数,K50K′取033a13。周边主要建筑计算和实测爆破振动振速均小于1cms

(2)塌落振动

振动速度

式中,G为同次塌落构件的重量,kgH为同次塌落构件重心落差,m。计算的塌落振动数据见表2。从表中可见,构件塌落振动速度均符合爆破安全规程的允许值1cms。因此,是安全的。

4   安全技术措施

41减少爆破拆除引起振动的措施

爆破拆除方案,采取了分区、分拱架依次爆破,特别是减少了边界单响药量,同时,拱架又被炸成三段,减少了结构物单体触地的冲量,因此,爆破振动和触地振动都极大地减小,从而保护了周围的建筑物。

42飞石防护措施

本次拆除爆破采用了全封闭的综合防飞石技术,即室内采用了竹笆、铁皮在构件爆破处绑扎多层覆盖,屋顶爆破处炮孔最小抵抗线和孔口不朝向四周,其上加压一层钢板三层沙包袋。整个爆破区外35m处,再架设8m高的双层排架排栅,在排栅上绑上一层竹笆,既阻挡了飞石,又削减了冲击波。

43粉尘防范措施

爆破粉尘主要来源于预拆除时留在楼面和地面的碎渣、爆破部位粉碎的建筑体和结构塌落着地时冲击破坏的建筑物。产尘最多的是砖砌体和抹灰,爆前将其尽可能预拆除。爆破的墙体预先洒水,楼面砌筑的水池以保持墙体湿润。装药前,将楼面、墙壁的积尘清洗干净,预拆除的碎渣全部清走。比赛馆的天窗全部打开,屋顶面拆除一定空间,以减轻屋顶塌落时压缩室内空气,形成高速风流扬起粉尘。建筑物着地冲击破坏产生的粉尘,由屋顶3000个水袋着地破裂洒水和四周高压管网喷嘴形成水幕除尘。四周的排架阻止粉尘迅速扩散,使其尽可能在原地沉降落地。

44施工中结构的安全监控

广州体育馆是中国九大薄壳建筑的第一个,属首例。为了确保建筑物在施工中的安全稳定,在这样的薄壳结构中进行预拆除,国内尚除了进行预拆除、预切割钢筋的结构应力计算和变形估计外,还实施了结构变形和裂缝监测监控,并根据监测结果校核计算的结构应力变化,合理安排预拆除部位和顺序,保证了钢筋进入塑性变形后仍维持结构稳定,确保了馆内一切爆破作业顺利进行。

 

5   爆破效果分析

200151812时09分,广州体育馆在7s内夷为平地。爆炸10s后直升机定点投下水弹,四周的消防水喉向爆炸中心喷雾洒水。3min后,眼看将要弥漫开来的烟尘得到控制,变得清晰起来。实测距体育馆10m的锦汉大厦边地震振速最高达15cms,爆破飞石限制在5m范围,冲击波和倒塌气浪被控制在防护排栅内,没有引起四周玻璃幕墙损坏;锦汉大厦15m4楼的爆破噪声1172dB(未扣除本底值63dB);距体育馆边100m的越秀公园警戒线爆破噪声1172dB(未扣除本底值68dB);爆破后10min在中国大酒店顶上风侧粉尘浓度最高达094mgm330s后越秀公园下风侧粉尘平均浓度最高达404mgm360min后恢复到本底值(城市粉尘环保标准浓度10mgm3)。馆南地铁工地安然无恙,低矮的爆堆均匀集中在原馆址内,长5m、高3m的解体梁柱有序地平卧在爆堆中,实现了预期的爆破效果。

摘自《中国典型爆破工程与技术》