浅谈框架结构厂房的定向拆除

浅谈框架结构厂房的定向拆除

1东南角的植物景观莲花别墅建于20世纪80年代中期，是雁城的一座风景如画的建筑。但随着经济建设的飞速发展,城市面貌日新月异,人们对城市规划品位的要求越来越高,旧城改造工程已步入快车道,莲花大厦已在规划之列,必须进行拆除。1.1地下空间环境莲花大厦位于衡阳市蒸湘北路与船山西路交会处,属商贸繁华及交通、人流密集区域。大厦主体楼东面与一栋两层框架结构楼房紧密相结,距扩建后的蒸湘北路约10m,距供销大厦约35m,供销大厦一至三层为玻璃幕墙装饰结构,爆区东侧20m处的蒸湘北路地下有通讯、燃气、供水等城市公共设施;南与两层楼停车亭紧邻,距船山西路绿化带约5m,距电力宾馆约35m;西面为一栋待拆两层楼房,距被保护性建筑约8m;北面为一栋待拆三层框架结构楼房,拆后北向空旷距离约30m;西北向为一空旷停车场,停车场内的配电房距主体楼约8m,周围环境相对较简单,有理想的倾倒方向和位置,但交通、人流密集,商贸繁华,施工安全管理相对较难,详见图1。甲方计划采用人工拆除方法首先拆除主体楼北面的三层框架结构楼房和东面的两层框架结构附属楼,再对主体楼进行爆破拆除。1.2立柱的排距和截面尺寸该建筑物属框架结构楼房,主体楼十层约35m高,最高部位37.5m,东西长40m,南北宽17m,自南向北分为A、B、C、D共4排立柱,排距分别为5m、7m、5m;除B轴为10根立柱外,其余各排均为11根立柱,间距4m。立柱截面尺寸分别为40cm×50cm,40cm×60cm,40cm×70cm,ϕ100cm,梁截面尺寸为30cm×50cm;电梯间和梯子间位于主体楼北面中间部位,为现浇砼墙筒(墙厚240mm)结构,详见图2和图3。2爆炸方案2.1确定爆堆范围本次爆破方案的确定主要考虑以下几个方面:充分利用建筑物自重所产生的动能和势能解体;爆破过程中产生的噪音、空气冲击波、爆破震动及飞石,不应对周围建(构)筑物及城市设施、城市地下设施造成破坏;南面的两层楼停车亭需尽力保护;西北向停车场内的配电房需重点保护。根据大厦周围环境,北面住宅楼与大厦之间的距离最大,为30m,但大厦主体楼高35m,最高部位37.5m,在建筑物底部切口而使其定向倒塌显然是不可能的。经多方案比较,决定采用单向折叠定向爆破(微差延时)、倾倒方向为东北的拆除方案。把待爆体从垂高方向划分成上、下2个爆区,上爆区为六层以上待爆区,下爆区为一层至五层待爆体。水平方向划分为3个爆区(详见图4和图5)。首先以六层、七层楼两层楼高(6m)为开口高度,采用秒延期(0.5s延时)雷管控制使上爆区率先向东北定向倾倒;然后采用同样方法以一层、二层楼两层楼高(约8m)为开口高度,使下爆区向东北定向倾倒,为达到缩短待爆体定向倾倒后爆堆沿定向方向上的坍塌距离,确保爆堆的坍塌范围控制在待爆体外围北侧(定向倾倒方向)25m以内,三层、四层楼的梁、柱在接点附近布置炮孔,扩大开口高度。东、西两侧的爆堆坍塌范围控制在待爆体外围8—10m范围以内。2.2拆除联邦大楼2.2.1国家或空心混凝土砖墙爆破前首先对爆区开口高度内梁、柱间的红砖(或空心混凝土砖)墙进行人工拆除,在减少其支撑作用的同时,给钻凿炮眼和防护工作创造出良好的工作条件。2.2.2爆破前的预处理楼梯间和电梯间系现浇混凝土墙(240mm)结构,位于开口高度前沿部位,直接影响爆破区域的爆破质量和定向倾倒效果,是爆破成功与否的关键之所在,爆破前必须对其进行特别预处理。具体处理方法采用爆破处理或人工处理2种方法,处理范围为开口高度之内的墙体,处理结果为梁柱结构。梁柱随待爆体主梁柱集中爆破。2.2.3爆破前国内景观的保护待爆体东侧的两层楼建筑与待爆体紧密相连,事先拆除4—5m的隔离带使之与待爆体分离;待爆体南侧的两层楼停车亭需尽力保护,爆破前对待爆体南侧一层、二层楼顶板的外伸部分楼板和悬臂梁进行人工预拆除。待爆体西侧升出的阳台预先拆除,以保护西北向8m处的配电房。3计算和选择爆炸参数3.1爆点的布置上爆区开口高度取6m,下爆区开口高度取8—14m。为形成理论上的铰支点,预防建筑物在倾倒过程中过度后坐,上下两个爆区A轴立柱的爆高取1m,炸点布置在上下爆区最下面一层立柱的底部。3.2最小阻力线w对立柱和横梁取梁柱截面短边长度的一半,砼墙取墙厚的一半,圆立柱取350mm。3.3射击孔的距离aa=(1.5—2.5)Wa=(1.5—2.5)W3.4炮孔深度lL=(1.1—1.5)WL=(1.1—1.5)W3.5喷孔直径dd=38mmd=38mm3.6临空面系数ws采用乳化炸药,药卷直径32mm。单孔装药量按下式计算Q=(q1A+q2V)⋅FQ=(q1A+q2V)⋅F式中,q1为剪切单位面积介质的用药量,g/m2,q1=45g/m2;A为个炮眼爆破的剪切面积,A=B×b=2Wb;q2为破碎单位体积介质的用药量,g/m3;V为炮眼爆破的破碎体积V=Bab;F为炮眼所在位置的临空面系数,F=1。爆破参数计算与选择结果见表1。3.7梁、柱的布置方立柱沿截面短边中线布置一排孔,圆立柱沿圆周布置6排孔,三层、四层楼的梁、柱在接点附近布置2个炮孔。所有炮孔均用粘土填塞,在炮孔的填塞中,必须保证填塞的质量和深度,防止发生冲炮现象。3.8非电导爆管雷管段由于该楼房整体一次起爆时起爆药量较大,会产生较强的爆破地震波。因此,采用分区分段起爆的方法来减少一次起爆药量,并利用时差使其达到较好的爆破效果。其分区情况及各列柱所采用的非电导爆管雷管段别见图4、图5。网路采用并串并联电起爆网路,为确保起爆网路安全可靠,每个电雷管节点采用双发电雷管并联。电雷管的下一级搭桥雷管为脚线10m的毫秒导爆管雷管,搭桥雷管再与孔内的延时非电导爆管雷管联结,每个簇点的导爆管数不大于20根。采用孔内延时,由东北向西南逐次起爆,每段之间微差时间0.5s,上下爆区各楼层同柱同段。上爆区过桥雷管用1段毫秒导爆管雷管,下爆区过桥雷管用10段毫秒导爆管雷管,同排柱上下爆区之间延时1.5s,水平方向相邻爆区之间延时1.0s,总延时差4.5s。3.9爆炸设备的消耗量本次爆破共消耗雷管7752发,总装药量283.424kg,单段最大药量为63.125kg。4计算安全和保护4.1级防护的验证V≤20(3√Q)2WS≤V2gV≤20(Q√3)2WS≤V2g式中,S为飞石安全距离,m;Q为单孔装药量,kg;W为最小抵抗线,m;g为重力加速度,cm/s2。经计算,个别飞石的安全距离小于16m,根据大量的实践经验证明,采用Ⅰ级防护完全可以把爆破飞石控制在20m以内,而理论上的飞石距离是在无任何防护的情况下计算的,与实际不符。因而在对人员的警戒的飞石安全距离为200m的情况下是绝对安全的。4.2空气波浪与空气波浪安全距离R=Κ⋅3√QR=K⋅Q−−√3空气冲击波按最大一段总装药量计算,空气冲击波的安全距离为15.2m,其计算前提是无任何防护条件,在进行严密覆盖防护的情况下,其安全距离更小,因而是安全的。4.3爆破次数qR=3√Q⋅(ΚΚ′V)1/α式中,R为爆破震动安全距离,m;KK′为系数,无因次,有资料认为,拆除爆破取7.06;Q为同段最大装药量,kg;V为被保护对象允许的安全震动速度。经计算,爆破震动的安全距离为13.6m,拆除爆破产生的震动远小于建筑物倒地时所产生的震动,只要坍塌范围内没有城市地下设施就不会产生危害作用。4.4周边防护材料安全防护采用Ⅰ级防护标准。采取近体防护、周边防护、重点防护相结合,近体防护采用两层草垫子、铁丝网和竹夹板等柔性防护材料和硬性材料严密覆盖爆体,周边防护采用尼龙网或蛇皮布封闭作业区,确保施工人员及行人的安全,确保爆破产生的飞石、空气冲击波、爆破震动等不破