高层框架剪力墙结构厂房爆破拆除

高层框架剪力墙结构厂房爆破拆除

1定位段3所排保定市的燕赵酒店是以框架结构为结构的“井”型建筑，采用“井”型配置，高18层，地高16层，低2层。自然平面以上高度约48m，东西两侧高度约32m，南北两侧高度27m。从北到南有六个立柱。第一个和第二个楼梯，每个楼梯有7根0.7米0.7米的柱。第二个和第五个楼梯，每根9米的0.7米0.7米柱。第三个和第四个楼梯，每根提升角0.7米0.7米，共有40根立柱。在“井”字的中间部分设有楼梯间、设备间和3部电梯间;墙体为剪力墙,楼板为钢筋混凝土现浇板,大部分隔墙为剪力墙,爆破工程量约为13824m2。待拆楼体北侧距地下燃气管线48m,距保定市东风中路广告牌53m,距地下水管55m;南侧距待拆办公楼26m;西侧距保定市朝阳南路广告牌42.8m,距地下燃气管线45m;东侧距大世界批发市场30m,距地下水管35m,距工商银行大楼43m,周围环境符合向北定向倒塌的条件,具体情况详见图1。爆破拆除应保证附近人员、建筑物及市政设施的安全。2爆炸方案2.1向北定向倒塌控制爆破方案根据周围环境和工期要求,在时间紧、任务重的情况下,只有采用定向倾倒的爆破技术才能满足工程要求。采用人工、机械预先拆除副楼楼体,获得较有利的倒塌空间和倒塌条件,然后采用控制爆破技术将大楼向北定向倾倒爆破拆除。钢筋混凝土立柱和剪力墙是待爆楼房承重及稳定的主要构件,因此,将爆破切口范围内的立柱和剪力墙一定高度的混凝土充分破坏,使大楼在上部荷载作用下失稳而倒塌。根据现场环境条件,拟采用以下措施实现向北定向倒塌的控制爆破方案。1)根据待拆楼体高度和倒塌空间,为保证北侧48m处地下燃气管道的安全,必须严格控制大楼的坍散范围和倒塌距离,故将爆破切口提高至4层起爆,使大楼的倒塌距离减小12m。2)爆破切口提高以后,使大楼的高宽比由1.77(48∶27)降为1.33(36∶27),常规的爆破切口已不能保证大楼彻底倾覆,为此,将爆破切口的转铰点由第6排立柱移至第5排,使大楼的高宽比提高至1.85(36∶19.5),有利于定向倾倒。3)转铰点移至第5排立柱以后,必须确保5、6排立柱之间的第5跨随大楼整体塌落,并防止对大楼的整体塌落产生不利影响。故需采取以下措施提高可靠性:一是对4层第5排立柱的转铰点实施偏炸措施;二是切断第6排立柱外侧钢筋,以减小楼体倾倒时的拉力;三是拆除4层5、6排立柱之间的部分剪力墙和隔墙,减小大楼倾倒阻力。2.2爆炸声根据待拆楼体高度和倒塌空间,为达到更好的爆破效果,确保周围建筑物和设施的安全,在4—7层进行爆破,形成爆破切口,切口形状见图2。2.3液压破碎锤的预处理采用如下预拆除措施:1)首先将副楼体机械拆除。2)在液压破碎锤能够作业的地方,将爆破切口内4、5、6层部分剪力墙进行预处理。3)用风镐将爆破切口内其余剪力墙进行预处理。2.4爆破区域及分区北侧第1、2排立柱:4、5、6层每柱上布8个孔,7层每柱布4个孔;第3排立柱:4、5层每柱上布8个孔,6层布4个孔;第4排立柱:4层每柱上布8个孔,5层布4个孔;第5排立柱:4层每柱上布1个孔(偏眼);第6排立柱;在4层外侧靠近地板处进行剥离,割断露出钢筋。4—7层爆破区域及分区见图3。为减少施爆强度及确保满足建筑物的失稳条件,4至6层立柱均按“三段铰”形式钻孔、布药、施爆,7层前2排立柱布设4孔,其余不布孔。2.5结构爆破嵌入期5m本次爆破将从北侧开始,自北向南逐排实施延期爆破,每排立柱为一个时区,大楼中间的楼梯间、电梯井等结构爆破并入对应的时区内。各排立柱(各时区)之间爆破延时大于50ms,最大延时为450ms,全部爆破将在675ms内结束。各区的具体延期时间见爆破网路设计。3爆炸参数和道路设计3.1地层孔深设计单孔药量按式(1)计算。式中,q为单孔药量,g;V为每个药包负担的爆破体积,m3;V=b2·a,b2为柱截面积,m2;k为炸药单耗,g/m3。立柱(70cm×70cm):沿立柱中心线交错垂直钻孔,孔深L=45cm,最小抵抗线W=28cm,孔间距a=1.2W=35cm,孔距立柱中心线距离7cm。楼梯横梁(25cm×40cm):在横梁两端各布设2个孔,垂直钻孔,孔深L=28cm,最小抵抗线W=12cm。电梯井爆破参数设计:电梯井钻水平孔,孔深根据预留板柱宽度确定,一般为60cm,爆破方式采用导爆索串联炸药。计算得:立柱q=160g,楼梯横梁柱q=20g,电梯井q=100g。3.2爆破分区平面分析起爆时序拟分为5个区,见表1。每个时区在竖向上设25ms微差延时,即4层首先起爆,5层及以上楼层延迟25ms起爆。4层起爆时一次齐爆药量较小,不会对周围环境产生有害影响,5层以上装药是在4层爆破之后坠落过程中起爆的,其爆破振动无法直接向地面传递,从而大幅降低爆破振动,提高爆破振动的安全性。爆破分区平面示意图见图4。本工程采用非电导爆管延时雷管起爆,在每个立柱、横梁或电梯井板墙处采用“一把抓”的方法,用2发1段导爆管雷管将雷管的导爆管簇联捆扎,再用四通和导爆管将整个网路连接为双回路复式导爆管起爆网路,主起爆端用电雷管起爆。4爆炸安全控制4.1爆破方式及振速本次爆破施工布设药包约944个,总装药量约130kg。其中Ⅱ区4层齐爆药量Q齐=15.86kg,为最大齐爆药量,按此药量进行爆破振动校核。爆破振动按式(2)进行校核。式中,V为爆破振动质点最大速度,cm/s;Q为最大段齐爆药量,kg;R为装药中心至最近建筑物的距离,m;α为衰减指数,据工程类比取α=1.5;k为与场地介质有关的系数,本工程土质场地k=200;k1为与爆破方式等相关的折减系数,本工程取k1=0.25。一般砖混民房安全允许振速标准2—3cm/s,框架结构建筑物安全允许振速标准为5cm/s,以1cm/s的允许振速计算,则对应不同距离上允许的一次齐爆药量见表2。本工程一次齐爆药量控制在16kg以内,距离最近的煤气管线距离为42m,因此,爆破对周围建筑是安全的。4.2设置缓冲垫层定向倾倒爆破产生的塌落振动值一般较大,为了降低塌落振动强度,采取了以下有效的辅助措施:1)在塌落区域内铺设充分的缓冲垫层,以吸收构件落地时产生的冲击能量,形成对地面的缓冲。2)在北侧、东侧、西侧距保护目标不小于2倍沟深的距离上开挖减震沟(沟深不小于2m,见图5),以阻断振动能量的传递,降低塌落振动对周围被保护目标的影响,可确保被保护目标的安全。4.3最大飞散距离确定结构物爆破容易产生飞石,必须对爆破飞石加以控制。1)控制爆破个别飞石的最大飞散距离按经验公式估算式中,s为飞石最远距离,m;V为飞石初速度,爆破作用指数n=1时,V=20m/s;g为重力加速度,m/s2。计算得出最大飞散距离为41m。本工程爆破时警戒距离为200m,能保证人员的安全。2)飞石防护措施为了有效防止个别飞石的飞散,在立柱和电梯井的爆破部位采用3层钢丝网和1层草帘进行防护,确保无碎石飞出。5爆破质量对主流程的影响2007年12月26日凌晨4时30分,起爆后楼房向预定方向倒塌,倒向基本向北,略偏西,与设计倒向相比偏西约6度,爆堆范围见图5。爆破倒塌效果见图6。爆破后结构解体充分,基本无后坐,无飞石,对周围环境及燃气管线、水管、广告牌等被保护目标没有造成任何不良影响。从实际堆渣来看,爆破取得了圆满成功,达到了设计要求。具体表现为:一是楼房倒在了预定的位置,充分利用了有效的空间;二是楼房前排预拆除的空间给楼房定向倒塌创造了足够的空间,转铰前移能产生足够的扭力,使得在高宽比较小的情况下楼房在重力和惯性的作用下顺利倒塌;三是后坐得到了较好的控制。从图5中可以看出,楼房略偏离原预定倒塌方向,这也符