复杂环境条件下104m高剪力墙结构厂房爆破拆除

复杂环境条件下104m高剪力墙结构厂房爆破拆除

1爆破清理楼大跨楼该建筑位于广东省石兴山山顶花园，占地104.1米，成功拆除，于2009年8月13日竣工。该建筑于1994年竣工，1997年关闭。大楼南北宽33.8m、东西长38.5m,建筑面积为27875m2。封顶后因遭遇亚洲金融危机成为烂尾楼,13年后因其功能落后,不能适应当前市场需求,决定对该烂尾楼进行爆破拆除。1.1层框架结构民间跨度大,距立雪道与学院路物质资本2该楼东侧是施工开挖边坡,距坡底44m,东南侧距离中山市重点文物东岳庙40m;南侧距居民院围墙5.2m,距1层砖结构民房6m,距3层框架结构民房10m,距2层砖结构民房15m;西南侧距5层砖混结构民房65m,距工地变压器78m;西侧距坡底81m,距立雪道上的高压电缆沟85m;西北侧距立雪道与学院路交点边坡坡底88m;北侧距学院路边坡坡底50m,距学院路上供水管线58m,距育才阁住宅小区最近建筑78m,楼房周围100m范围内有住户118户,1244人,周围环境极其复杂,具体见图1。1.2层顶结构特点该大楼属框支剪力墙结构,“井”字形布置,1层和地下室为框架结构,2～32层均为剪力墙结构。中间部分为核心筒,布置3个电梯井、1个强电井、2个通风井、1个管道井、1个楼梯间,平面结构见图2。1层层顶有150cm×80cm框支梁;框支梁主筋Φ28mm,梁顶和梁底双层布筋,箍筋Φ12mm,间距10cm;核心筒四周32根立柱,立柱高5.5m,截面尺寸均为1.3m×1.3m,立柱主筋最大Φ28mm,箍筋最大Φ12mm,间距10cm。主筋数量为12根Φ28mm,20根Φ25mm。核心筒剪力墙厚20～50cm。2～32层为标准层,布局相同,核心筒部分剪立墙厚20～40cm,其他部分剪力墙厚度20～30cm,楼板厚15cm,每层纵横梁断面较小,分别为25cm×60cm,20cm×60cm,30cm×30cm,20cm×30cm。楼房立柱、剪力墙钢筋混凝土标号为C35。2爆炸方案2.1爆破方案的复杂程度和技术难度该大楼是典型的剪力墙结构,核心筒在建筑的中央部分,主要用于抵抗水平侧力。此种结构十分有利于结构受力,具有极强的抗震性。因此,此类建筑与传统框架结构相比给爆破拆除增加了一定的复杂程度和技术难度。爆破方案采用了以下技术措施:(1)采用蝶式切割预处理方式,加大剪力墙预处理力度,变墙为柱,减少爆破部位。(2)采用大切口爆破技术,对楼体进行多切口爆破,降低触地质量,控制塌落振动,缩短塌散长度。(3)采用延时起爆技术控制单响药量、降低爆破振动。(4)合理前移铰接点,加大后排支撑,预防楼房后坐。(5)主动防护和被动防护相互结合控制爆破飞石,倒塌方向砌筑减振土堤以降低振动影响。采用定向向西倒塌施工方案,倒塌中心线朝立雪道方向(西偏北10°)2.2定向塌散长度选择选用3个爆破切口。第1个切口选在1～5层,切口角度为23°,该切口保证楼房顺利定向倒塌;第2个切口选在12～14层,切口角度为12°,该切口缩短倒塌长度,降低塌散长度;第3个切口选在22～24层,切口角度为12°,该切口再次缩短倒塌长度。为使楼房主体倒塌后转动铰链有足够的支撑力,铰链前移至⑧轴,⑧～⑩轴同时起爆。2.3蝶式粉碎机预处理由于剪力墙预处理工作量大,且大部分超过30cm,特采用型号为HILTID-LP32/DS-TS32的蝶式切割机,在爆破切口内的剪力墙上开设孔洞,变墙为柱。为保证楼体稳定性,预留部分必须有足够承载力。处理最大量为墙体面积的58.1%,对预处理后的结构经中山市建筑设计院三所结构计算能保证安全。在预处理切割过程中,对楼房采用了水准仪进行沉降观测,没有发现有位移变化,证明预处理后楼房结构安全没有受到任何影响。2.4爆炸参数2.4.1垂直爆炸参数(1)最小阻力线w立柱断面尺寸130cm×130cm,布3～5排孔,取W=35cm。(2)孔距a=1.71W=59.85cm,取60cm;排距b=0.86W=30.1cm,取30cm。(3)孔深L=装药长度一半+B/2,取95cm,两侧孔取90cm。(4)单位消耗k⑧轴立柱取K=3.2kg/m3,①、②、③、⑤、⑥轴立柱取K=3.9kg/m3。(5)单孔药物Q=KABa/2,①、②、③、⑤、⑥轴立柱中间3排孔取800g/孔,两侧取600g/孔,⑧～⑩轴立柱取600g/孔。(6)射击孔填充长度LT=25cm。2.4.2墙体爆炸参数剪力墙规格较多,相应参数具体见表1。2.4.3墙面节点钢筋集中区域预处理后预留剪力墙宽度0.5～1.5m,全部采用平行于墙面钻孔方式,对于墙角等钢筋集中区域采用垂直于墙面钻孔。3个切口共钻孔8463个,总延米5500m,共装填2#岩石乳化炸药1456kg,非电导爆管雷管9100发,最大一段起爆药量136kg。2.5克氏原螯虾2支梁(1)剪力墙装药结构:水平孔采用间隔装药;垂直孔采用密实装药结构。(2)框支梁采用间隔装药结构。(3)立柱全部采用密实装药结构。2.6爆炸网络(1)爆破切口分5段第1个爆破切口分6响:①、②、③、⑤、⑥轴依次为MS3段、HS2段、HS3段、HS4段、HS5段;⑧～⑩轴HS6段。第2个爆破切口分6响:①、②、③、⑤、⑥轴依次为HS2段、HS3段、HS4段、HS5段、HS6段;⑧～⑩轴HS7段。第3个爆破切口分6响:①、②、③、⑤、⑥轴依次为HS3段、HS4段、HS5段、HS6段、HS7段;⑧～⑩轴HS8段。为降低一次起爆药量,第2、3切口经MS3段孔外延时后连入主爆网路。(2)墙与墙连接成闭合利用用四通和导爆管将同层的剪力墙分别连接,然后将墙与墙纵横连接成闭合复式网路;同一层的爆破网路连接好后,层与层之间的墙与墙上下连接成多通道闭合网路。最后用导爆管引至起爆站由脉冲起爆器起爆。3爆炸安全3.1有关地震波传播途径地质构造和介质性质v=KK′(Q1/3/R)α(1)式中:K、K′、α为衰减常数,K主要反映了炸药性质、装药结构和药包布置的空间分布影响,K′为修正系数,取KK′=7.06;α决定于地震波传播途径的地质构造和介质性质,取α=1.57;Q为一段延时齐爆的总药量,取Q=136kg;R为观测点至楼房中心的距离,m。距爆区中心最近36m民房的振动速度为:v=KK′(Q1/3/R)α=0.33cm/s<2.3cm/s(安全允许值),实测值为0.69cm/s,没有超过安全允许范围。3.2飞散距离的计算R=v2/g式中:R为无覆盖条件下拆除爆破飞石的飞散距离,m;v为飞石速度,一般为10～30m/s,取v=30m/s。经计算R=91.84m。实际最远飞石距离约70m。3.3第1时间落地构件方面vt=Kt[R(MgH/σ)1/3]βvt=Κt[R(ΜgΗ/σ)1/3]β式中:vt为塌落引起的地面振动速度,cm/s;M为下落构件质量,本大楼总重量33260t,通过3个切口处理后,第1时间落地构件为第1个切口上部核心筒⑧轴前的质量,该处质量约为6314t;g为重力加速度,m/s2;H为构件所在的位置高度,取第1切口中心高度H=16.7m;R为观测点至塌落中心的距离,m;σ为地面介质的破坏强度,一般取100MPa;根据类似工程实测数据整理分析,衰减系数Kt=3.37、β=-1.66。则距塌落中心36m民房的塌落振动速度为:1.46cm/s,实测值为0.89cm/s。4爆炸效果和经验4.1楼体裂缝3.起爆后大楼按设计方向向西准确倾倒,倒塌长度47m,密集塌散宽度38m,个别向南14m,向北10m。第3个切口以上部分,塌散长度37m,堆积高度18m,楼体一半被压碎,上半部分被分解成4块,裂缝较多。第1切口至第2切口全部被压碎,楼房25m至第3切口堆积高度8m,楼房东侧到西侧堆积高度25m,楼体后部南北两侧有3片墙体从楼体脱落,散落两侧。后排立柱向后位移1.3m,无后坐,有少量飞石砸坏几片瓦片和玻璃,5.2m处围墙部分倒塌。爆破效果相当理想,达到设计要求,中国工程院汪旭光院士认为:爆破取得圆满成功,比预期效果好得多。4.2机械切割技术(1)剪力墙结构楼房,预处理是爆破成功的关键,确保楼房结构稳定的前提下,充分的预处理是必要的。(2