復雜環(huán)境下特殊框架結(jié)構(gòu)廠房爆破拆除方案

復雜環(huán)境下特殊框架結(jié)構(gòu)廠房爆破拆除方案

1館小、大跨空間無排放式結(jié)構(gòu)樓蘭州城市建設投資有限公司因城市交通的擴建，部分天侯路專業(yè)酒店被拆除。博大賓館為“h”型結(jié)構(gòu)樓房,其中因道路擴建需拆除部分(主樓部分)為9層框架結(jié)構(gòu)樓房(不包括頂部3.5m高的圓型球體部分),保留部分為4層框架結(jié)構(gòu)樓房的一半。此道路擴建工程為蘭州市政府城市建設重點工程,工期緊,任務重,為了確保道路按期竣工,決定采用快速爆破的拆除方案。1.1麻黃大6樓2層樓博大賓館位于蘭州市繁華地段天水北路主干線上。北面2.2m為6層民用建筑樓;東面緊挨博大賓館保留部分為3層居民樓房,3層居民樓以東低于水平地面8m為2層樓房,距離博大賓館主樓部分8m處為110kV高壓輸電線路,距離20m處為4層居民樓;東南距離5m處為4層辦公樓;南面3m處為巷道,15m處為老舊6層磚混樓;西面2m處為埋深1.5m的自來水管和蘭州市天然氣主管道,15m處為新建道路中心花壇,17m處為380V輸電線路,馬路對面分別為居民商鋪和高檔住宅小區(qū);在西北和西南方向15m處各有1臺變壓器。周圍環(huán)境非常復雜,爆破樓房周圍環(huán)境見圖1所示。1.2清除部分高寬,確定立柱尺寸樓房為9層框架結(jié)構(gòu)(不包括頂部一高為3.5m的圓球狀標志),樓房結(jié)構(gòu)為“h”型,南北走向。南北長為62.0m,東西寬為17.0m,拆除部分寬為12.5m,樓房高度為27.2m,實際高度為30.7m。拆除部分高寬比為2.5,樓房西面部分(拆除部分)高9層,東面部分(保留部分)高4層。樓房東西共3排立柱,拆除前2排立柱之間部分,立柱尺寸為60cm×60cm,第2排立柱5層以下需保留,聯(lián)系梁尺寸為40cm×70cm。所有墻體為空心磚墻,樓房在北面和西面各有一樓梯間,在西面中間部分有一電梯間(3m×3m)。樓房結(jié)構(gòu)圖如圖2、圖3所示。1.3保護好氮氣管線的安全(1)爆破必須嚴格控制樓房倒塌方向及爆堆的堆積范圍,保證周圍建筑物和水氣管線的安全,保證道路中心花壇不受影響。(2)爆破保證東面8m處110kV高壓輸電線路的安全。(3)必須嚴格控制爆破震動和建筑物觸地震動,做好爆破飛石防護。(4)爆破確保博大賓館東面保留部分安全不能受損。2爆炸方案的確定2.1主副樓5樓以上該樓的高寬比較大,有利于采用定向傾倒方案。根據(jù)樓房的周圍環(huán)境情況、結(jié)構(gòu)特點、清渣方式及工程要求等因素考慮,從施工的安全性和工期考慮,樓房采用上部(5樓以上)向西傾倒、下部原地坍塌的爆破方案。為了降低樓房倒塌長度,同時確保保留部分的安全,決定2樓以下不處理,3～4樓為第1爆破缺口,6～7樓為第2爆破缺口。同時為了保證樓房保留部分的安全,在保證樓房穩(wěn)定的條件下,在爆破前將連接部分進行人工處理,不能提前處理的部分(如東西向連接橫梁)全部采用鉆眼裝藥,和樓房同時起爆,以減小其中的鋼筋對后排保留立柱的拉傷。為了防止爆破樓房后坐對保留部分的影響,在起爆網(wǎng)路連接時加大了前后排的微差時間。2.2樓下鋼筋混凝土預破碎爆破前,首先對部分影響樓房傾倒的部位用機械和人工方法進行預處理,預處理主要部位:(1)爆破缺口內(nèi)所有東西向墻體全部人工處理完,同時3樓和6樓內(nèi)部所有墻體預先處理;(2)為了降低樓房倒塌長度,爆破前將樓房頂部3.5m高的圓球狀鋼筋混凝土設施用人工拆除;(3)爆破缺口內(nèi)的電梯間和樓梯間全部預拆除;(4)為了保證保留部分的安全,將第2排立柱5樓根部前后各開一“∠”缺口,將每根立柱內(nèi)所有鋼筋切斷二分之一以上;同時將2、3、4樓樓板在第2排立柱根部開一條縫,將其中所有鋼筋全部提前剪斷;東西向橫梁的根部全部布置炮眼將梁進行粉碎性爆破。3爆炸技術的設計3.1立柱破壞高度依照詳細的結(jié)構(gòu)資料和配筋情況,根據(jù)工程類比和以往的工程經(jīng)驗,由公式HP=K(B+Hmin)計算。式中:HP為立柱的破壞高度;K為經(jīng)驗系數(shù)(取2～3);B為立柱截面的最大邊長;Hmin為立柱的最小破壞高度(通常取最小抵抗線的1.5倍)。確定最小爆破切口高度為2.1m,為了使樓房的倒塌爆堆長度控制在10m的范圍之內(nèi),確定上、下爆破缺口的爆高分別為6.4m和10.6m。爆破切口見圖4。3.2孔參數(shù)和計算本樓房各部位爆破參數(shù)列于表1。4爆破缺口采用微差導爆管起爆路網(wǎng)由于此次樓房爆破拆除位于鬧市區(qū),周圍環(huán)境較為復雜,樓房東面8m處為110kV高壓輸電線路,西面有380V高壓輸電線路,周圍雜散電流比較高,為了保證爆破網(wǎng)路安全,決定采用孔外毫秒微差導爆管起爆網(wǎng)路。所有孔內(nèi)采用高段位雷管,實施孔外延期。為了降低樓房在傾倒過程中觸地震動,將整個樓房從南向北分3個大微差區(qū),區(qū)與區(qū)之間采用9段(310ms)延期;上下爆破缺口采用15段(880ms)延期;前排與后排之間分別采用13段(650ms)和15段(880ms),微差時間230ms。在爆破前將所有的網(wǎng)路都連接完畢,每個連接點都采用雙發(fā)雷管交叉連接,形成復式網(wǎng)路。只在樓房最端頭留一個起爆點連接雙發(fā)電雷管起爆,電雷管聯(lián)接待所有警戒到位,輸電線路臨時停電之后由專人負責聯(lián)接。5爆炸安裝安全5.1飛石安全防護本樓房拆除爆破采用上下2個爆破缺口,爆破部位高,炮眼淺,且周圍環(huán)境較為復雜,爆破飛石需重點防護。本次爆破在飛石安全防護主要采用以下措施:所有立柱采用從里向外打眼,并在飛石重點防護部位適當減小裝藥量;在爆破前將所有窗戶、門等采用竹笆堵嚴,并且將樓房所有爆破部位采用雙層加厚彩條布進行包裹,以確保爆破飛石不對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。5.2爆破實施影響本次爆破主要考慮爆破振動對北、西、南方向的居民住宅樓及辦公室的影響,根據(jù)《爆破安全規(guī)程》GB6722—2003中規(guī)定,估算出本次爆破產(chǎn)生的振速遠小于被保護對象所規(guī)定的相關數(shù)值,因此爆破產(chǎn)生震動不會對周圍建筑產(chǎn)生不良影響。5.3爆破觸地震動計算建筑物爆破傾倒后沖擊地面而引起的振動大小與其質(zhì)量、重心高度和觸地點土層的剛度有關。根據(jù)中國科學院力學研究所提出的經(jīng)驗公式,煙囪類結(jié)構(gòu)物塌落作用于地面造成的振動速度V有以下關系Vt=Kt[R(MgHσ)1/3]Vt=Κt[R(ΜgΗσ)1/3]式中:Vt為塌落引起的地面振動速度,cm/s;M為下落構(gòu)件的質(zhì)量,t;g為重力加速度,m/s2;H為構(gòu)件中心的高度,m;σ為地面介質(zhì)的破壞強度,一般取100kg;R為觀測點至沖擊地面中心的距離,m;Kt=3.37;β=-1.66。經(jīng)計算得知被保護建筑物的觸地振動速度均小于3cm/s。其觸地震動不會對北面建筑物造成破壞。此次爆破觸地震動主要考慮爆破樓房西面2m埋深為1.5m的自來水管和蘭州市天然氣主管道。為了保護管道安全,在爆破前在管道頂部用機械堆約1.5m高的減震土墻。同時對輸電線路、自來水管及天然氣采用臨時關停措施。同時為了減小樓房倒塌的觸地震動,將樓房采用多段微差起爆,盡量使樓房在空中解體。5.4高壓輸電線路實施保護由于本次爆破在蘭州市內(nèi)繁華地段進行,周圍多為民居和相關設施,需重點保護樓房東面8m處110kV高壓輸電線路。為了使爆破粉塵對周邊環(huán)境影響減小到最低程度,在爆破前由相關部門準備2輛消防灑水車,爆破結(jié)束馬上采取灑水降塵措施。6類型地震爆破技術在市區(qū)繁華地段進行了安全高效爆破起爆后大樓沿方案設計預想,由南向北、由上向下分段坍塌。在不足10s內(nèi)完全塌落并解體(見圖5)。樓房爆破部分解體充分,爆堆向前約14m,南北方向除個別磚墻塌落碎塊之外,基本沒有形成爆堆,樓房東面要求保留部分基本完好無損,達到了預期的保護效果。爆破飛石沒有對周圍建筑設及施造成損壞。爆后經(jīng)相關部