12層高含筋大立柱框剪結(jié)構(gòu)大廈爆破拆除技術(shù)

12層高含筋大立柱框剪結(jié)構(gòu)樓房爆破拆除工程概況楊浦區(qū)xx商廈（也稱新東亞商廈）是一幢含筋量較大的框剪結(jié)構(gòu)高層建筑，樓房結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，因德國(guó)西門子華東總部落戶楊浦區(qū)需要而動(dòng)遷爆破拆除。該大廈位于楊浦區(qū)xx路與長(zhǎng)陽(yáng)路交匯處西北側(cè)，大樓周邊環(huán)境如下：東南方向：距長(zhǎng)陽(yáng)路8米，長(zhǎng)陽(yáng)路對(duì)面為拆除工地；西南方向：距大連路130米，距地鐵M4號(hào)線出入口120米；西北方向：距昆明路160米。東北方向：距xx路8米大樓周邊管線、設(shè)施、交通情況：管線：距無(wú)法移位的地下高壓電纜（埋深50cm）5米，距無(wú)法移位的電力線（架空8m）設(shè)施：爆區(qū)距xx路人行道上的最近的電線桿4米，路標(biāo)約4米，舊消防栓2.6米，新消防栓4米；爆區(qū)距長(zhǎng)陽(yáng)路人行道的最近的電線桿8.5米，消防栓4.2交通：xx路、長(zhǎng)陽(yáng)路人流車流量較大。圖1周圍環(huán)境示意圖該大廈平面形狀為一多邊形，長(zhǎng)42m，寬40m，主體結(jié)構(gòu)12層，高度54米，局部結(jié)構(gòu)10層，高度40米，兩側(cè)電梯井高度58米，占地面積1600m2，建筑面積18600m2。大廈為框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，內(nèi)有爆破方案2.1工程的特點(diǎn)及難點(diǎn)⑴大樓位于楊浦區(qū)繁華地段，長(zhǎng)陽(yáng)路和xx路車流量大并且有部分管線、設(shè)施不能移位，增加了爆破難度。⑵大樓立柱為加密鋼筋，含筋量超過(guò)250kg/m3，大樓高度不一樣，兩側(cè)電梯井和樓梯不對(duì)稱，因此爆破缺口的開設(shè)應(yīng)力求平衡，以確保爆后定向傾倒的準(zhǔn)確性；⑶大樓的高寬比較小，不利于定向傾倒；⑷大樓為多邊形框剪結(jié)構(gòu)，整體穩(wěn)定性非常強(qiáng)，剪力墻爆破預(yù)處理量非常大。2.2爆破方案的選擇因大樓距長(zhǎng)陽(yáng)路和xx路較近，該方向均不利于大樓實(shí)施定向倒塌。利于向沿長(zhǎng)陽(yáng)路和xx路交叉方向即沿大樓對(duì)角線方向?qū)嵤┒ㄏ虻顾桨富驅(qū)Υ髽菍?shí)施原地坍塌方案。⑴方案1：原地坍塌方案大樓在原建筑位置上，對(duì)大廈的支承點(diǎn)，進(jìn)行破壞，使整個(gè)大廈原地坍塌。⑵方案2：向西北定向倒塌采用沿大樓對(duì)角線方向上向西北定向倒塌。⑶方案3：分隔成片，逐片定向倒塌。沿平行于長(zhǎng)陽(yáng)路方向?qū)Υ髽乔懈钜坏懒芽p，將大樓分成兩部分，增加高寬比，分兩次定向爆破。⑷方案比較：大樓屬框剪結(jié)構(gòu)，立柱粗，含筋量大，整體性很強(qiáng)，非常穩(wěn)定。如果采用整體只炸底層而使之定向倒塌方法，一旦傾覆力矩不夠，就可能出現(xiàn)爆破后樓房發(fā)生傾斜不倒，成為危險(xiǎn)建筑，危樓處理風(fēng)險(xiǎn)更大。①方案1：每層柱、梁都要進(jìn)行爆破，尤其是每層剪力墻的爆破，工作量巨大，但倒塌徹底，坍塌范圍大，施工期長(zhǎng)約30天。②方案2：預(yù)處理量較大，爆破難度大，但能控制坍塌范圍，施工期約10天。③方案3：預(yù)處理量大，增加了高寬比，利于實(shí)施定向倒塌，但施工期較長(zhǎng)約20天。甲方要求工期為10天。經(jīng)綜合比較，決定選用方案2。預(yù)處理預(yù)處理是本爆破拆除工程的施工難點(diǎn)，大樓的樓梯間和電梯間均為剪力墻結(jié)構(gòu)且混凝土標(biāo)號(hào)較高為C40。磚墻預(yù)處理：1-4層全部磚墻用人工或機(jī)械拆除；5-6層和8層對(duì)立柱開臨空面。剪力墻預(yù)處理：1-5層剪力墻鉆孔5200個(gè)，全部采用爆破法形成30cm寬開槽帶，然后用割槍燒筋將電梯剪力墻板塊放空。樓梯預(yù)處理：1-6層和8層用風(fēng)鎬將樓梯兩端鑿斷露筋，1-4層用割槍燒筋將樓梯放空。爆破部位、破壞高度4.1爆破部位爆破部位選取兩個(gè)爆破缺口，第一個(gè)爆破缺口1-6層，第二個(gè)爆破缺口8層。爆破部位見圖2。圖2爆破部位圖4.2破壞高度表1立柱炸高樓層炸高/mA軸B軸C軸D軸E軸F軸G軸H軸I軸J軸K軸一層3.93.93.93.93.93.93.93.93.93.93.9二層3.33.33.33.33.33.33.33.33.33.33.3三層3.33.33.33.33.33.33.33.33.33.31.2四層3.33.33.33.33.33.33.33.33.31.2不炸五層1.81.81.81.81.81.81.81.8不炸不炸不炸六層1.81.81.81.81.8不炸不炸不炸不炸不炸不炸八層333333332.41.81.2注：八層剪力墻炸高為2.4m，帶狀，呈矩形。爆破參數(shù)設(shè)計(jì)5.1炮孔布置立柱有三種，具體布孔見圖3。圖3鉆孔示意圖剪力墻的厚度為25-30cm，孔間距均為25cm，孔排距均為20cm，孔深為厚度的2/3。5.2藥包布置單孔藥量：Q=K·VQ─單孔藥量；K─單位體積用藥量系數(shù)（單耗）一般取K=0.5-1.5kg/m3；V─單孔負(fù)擔(dān)的體積。按上式計(jì)算，根據(jù)試爆修正后，爆破用藥量見表2。表2爆破參數(shù)表爆破部位截面（m）抵抗線（cm）孔距（cm）排距（cm）孔深（cm）單孔藥量（g，乳化）中孔深邊孔深中孔藥量邊孔藥量1~5層方立柱0.8×0.825+26030--58±2--4001~5層圓立柱φ0.825+26030--55±1--4001~2層圓立柱φ1.230+2603076±265±14003006層方立柱0.8×0.825+26030--56±2--3506層圓立柱φ0.825+26030--55±1--3008層方立柱0.8×0.825+26030--56±2--4008層圓立柱φ0.825+26030--55±1--4008層剪力墻0.30.152520--19±1--508層剪力墻0.250.1252520--16±1--406起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)根據(jù)本工程的特殊環(huán)境，為了避免雜散電流、射頻電流和感應(yīng)電流以及雷電對(duì)爆破網(wǎng)路的影響，工程使用非電塑料導(dǎo)爆管起爆器材。用四通和導(dǎo)爆管將同層的立柱和剪力墻分別連接，然后將柱與柱，墻與墻、墻與柱縱橫連接成閉合復(fù)式網(wǎng)路。同一層的爆破網(wǎng)路連接好后，層與層之間用8股導(dǎo)爆管上下連接成多通道閉合網(wǎng)路。最后用導(dǎo)爆管引至起爆站由脈沖起爆器起爆。6.1起爆順序第一個(gè)爆破缺口分7響，A-C軸立柱使用瞬發(fā)，D、E軸立柱使用MS-9（0.3s），F(xiàn)軸立柱使用HS-2段，G軸立柱使用HS-3段，H軸立柱使用HS-4段，I軸立柱使用HS-5段，J、K軸立柱使用HS-6段。第二個(gè)爆破缺口，立柱和剪力墻全部采用HS-5段。見圖2。6.2延期時(shí)間整個(gè)起爆網(wǎng)路共延期（從開始點(diǎn)火至所有裝藥完全爆炸所需時(shí)間）2s。7爆破作業(yè)統(tǒng)計(jì)表表3爆破作業(yè)統(tǒng)計(jì)表樓層爆破部位孔數(shù)（個(gè)）雷管段別裝藥量(kg)瞬發(fā)MS9HS2HS3HS4HS5HS6八樓立柱4561308202剪力墻852六樓立柱90365431.5五樓立柱198365436482479四樓立柱456741268411260182三樓立柱44266996688445524177二樓立柱48666996688445568194一樓立柱59878117781045265104239統(tǒng)計(jì)357835654933044022414831961104.5齊爆藥量137kg218kg130kg175kg90kg272kg80kg8安全評(píng)估及防護(hù)措施8.1爆破安全評(píng)估8.1.1爆破震動(dòng)依公式V＝K(Q1/3/R)計(jì)算爆破震動(dòng)速度。其中：V—最大震動(dòng)速度，單位：cm/s K—與地質(zhì)地形有關(guān)的系數(shù)，上海地區(qū)爆破K值取40 Q—一次齊爆的最大藥量，單位：千克，本次爆破Qmax＝218kg R—本次爆破R為40 —距離參數(shù)，近距離為2,一般距離為1.5。本次爆破取1.57。經(jīng)計(jì)算得：V＝40(2181/3/40)1.57＝2.0cm8.樓房塌落震動(dòng)式中： K—系數(shù)1.0～1.86 取1.8 M—9層以上下落部分質(zhì)量，M=12×10 H—垂直下落高度 取h=30 R—建筑物距爆破點(diǎn)距離 取R=15δ—為構(gòu)件材料的破壞應(yīng)力，δ=2×106Paα—為指數(shù)（1.24～1.44），取α=1.34V=1.98.2安全防護(hù)措施具體防護(hù)措施如下：A主動(dòng)防護(hù)：對(duì)大樓外圍爆破立柱采用麻袋貼緊竹笆包裹式單層防護(hù)。B被動(dòng)防護(hù)：（1）xx路上的攀樁線爆前松開移位，防止落渣打斷。沿大樓人行道上約3米的通訊光纜、電話線均移位至馬路對(duì)面（2）位于xx路長(zhǎng)陽(yáng)路上的高壓電線桿及長(zhǎng)陽(yáng)路上變壓器，澆1米寬2米長(zhǎng)（3）對(duì)長(zhǎng)陽(yáng)路人行道上埋深0.5米的高壓電纜，用20cm（4）對(duì)長(zhǎng)陽(yáng)路上一根直徑1.2米（5）對(duì)xx路對(duì)面的庫(kù)房及大連路、長(zhǎng)陽(yáng)路的兩個(gè)地鐵出入口用竹笆和帆布進(jìn)行防護(hù)。（6）對(duì)長(zhǎng)陽(yáng)路、xx路的高壓電線，爆前松開爆后復(fù)位，爆時(shí)停水停電。由于采取了以上防護(hù)措施，爆破對(duì)周圍沒有產(chǎn)生任何影響。9爆破效果2006年10月15日晚11:30，隨著爆破倒計(jì)時(shí)的下達(dá)，一陣沉悶的爆破聲響過(guò)后，整幢12層大樓開始向西北傾倒并緩慢下坐，約10分鐘后，塵埃落定。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，爆堆準(zhǔn)確地堆積在預(yù)計(jì)的堆渣范圍內(nèi)，長(zhǎng)陽(yáng)路和xx路一側(cè)無(wú)后座，但人行道上掉渣較多。爆堆前部約5米，后部約8米，上部四層全部向西北方向錯(cuò)開疊起。