爆破拆除结构在l型办公楼中的应用

爆破拆除结构在l型办公楼中的应用

1楼楼区绿化用地省级机构西侧的建筑建于20世纪60年代。根据总体规划,现将L型砖混办公楼拆除其中的一部分作为绿化用地。因本地段属于兰州市繁华的商业中心,为了尽量减小楼房拆除过程中产生的噪音、粉尘等对环境的污染。同时保证周围行人及建筑物的安全,公安厅决定采用控制爆破技术对楼房进行拆除。1.1通信光纤系统爆破楼房位于金昌路与东岗西路交叉口的东北角上,属兰州市重要的商业中心区。该楼位于公安厅院内,大门西侧。爆破楼房南侧5m处是埋深0.5m的通信光缆,10m处是公安厅围墙,墙外为市政绿化带、人行道及兰州市中心主干道东岗西路,路对面为兰州市东方红广场;北侧4m处是埋深0.5m的光缆沟,6m处是下水管线,18m处是新办公大楼;东侧5m为公安厅照壁、停车场及新绿化区;东南方向10m处为公安厅大门来客登记室;其西北侧紧挨楼房保留部分,西面5m围墙外为临街商铺、人行道及繁华的商业路金昌路。见图1爆破环境示意图。1.2楼地面结构方案公安厅西办公大楼整体由东西-南北两部分组成,呈L型砖混结构建筑,楼高6层。楼房南北方向保留,东西方向部分拆除,拆除部分楼体长度45m,宽度为13m,总高度约22m,单层高3.5m。外承重墙厚度37cm,内承重墙及隔墙厚度24cm。其中墙内不规则分布尺寸分别为100cm×28cm、60cm×40cm的立柱。楼房中间廊道宽约1.8m,两侧为对称的单间布局。楼房顶板为预制板结构,预制楼板沿东西向并排布置。其中在楼房的东北角有1楼梯间。拟拆除楼房部分建筑总面积约3112m2。因楼房修建年时已久,在后期将楼房进行加固处理,楼房拆除部分北面和南面外墙有6根作为加固楼房用的立柱,尺寸为35cm×35cm,同时将部分外墙用混凝土加厚到50cm。楼房结构示意图见图2。据了解该楼的东西向和南北向连接部分有一条预留的施工缝。1.3保证更安全1)爆破楼房位于市中心繁华地段,要求爆破施工时,保证周围建构筑物和过往行人及车辆的安全;2)保证公安厅新办公楼的安全;3)保证楼房南面和北面的光缆,下水管线等;4)保证楼房西面保留部分的安全。2南定向倾斜+异地坍相结合根据爆破楼房的结构特点、周围环境及甲方安全要求等。并通过现场实地勘测,在楼房的北面虽然有倒塌场地,但公安厅要求新办公楼为重点保护对象,不允许向北倾倒;楼房东西两面没有楼房倒塌场地;只有南部不足楼高1/2的场地供其倒塌。综合考虑周围环境及安全因素等,并对各种方案优缺点的简单分析与比较。最后决定此次拆除拟采用“原地坍塌与向南定向倾倒相结合”的混合爆破方案。即将楼房的底部2层采用原地坍塌进行爆破,降低楼房整体倾倒长度;同时在4楼设计向南倾倒的定向爆破缺口,使楼房在原地塌落的同时向南倾倒,这样即可以降低爆堆堆积高度,又能保证周围建筑物的安全。3爆破缺口的切割及处理在保证楼房结构稳定的前提下,为了减小爆破打眼工程量及最小起爆药量,同时为了获得比较理想的爆破效果,实现楼房在爆破倾倒过程中充分解体,必须在爆破前对大楼进行以下预处理:1)切割分离:为了保证办公楼保留部分的安全,在爆破前用人工加机械的方法在保留部分与拆除部分之间将4楼以上切割1条缝(宽度不小于50cm)如图2爆破楼房切割示意图所示。2)承重墙处理:爆破缺口内部南北方向墙体,在保证楼房安全的前提下,进行部分处理,即在墙体上开一些“门”形洞,以减小打眼工作量及装药量,洞与洞之间预留部分介于1.0～1.5m。爆破缺口内东西向墙体根据炸高做同样的处理;3)楼梯的处理:将爆破缺口内的钢筋混凝土楼梯进行粉碎性处理;4)爆破前拆除卫生间及所有影响楼房倒塌的附属设施及所有管线。4爆炸参数设计4.1爆破高度的确定炸高是楼房爆破方案中最重要的一个参数,为使楼房安全、准确坍塌,一般根据倾倒角α计算炸高,再根据工程经验最终确定,原理是α的大小应使楼房重心在倾倒过程中必须移出前排支撑。本次爆破根据工程实践经验,采用将1、2层各炸除2m,使楼房原地坍塌;上部爆破缺口则炸高为3m,上部爆破缺口后排不做处理。见图3楼房爆高示意图。4.2爆炸参数4.2.1墙与墙的围护墙布置1)所有承重砖墙均采用梅花形布孔方式,底排距地坪0.3m,每2排中间间隔1m再布置炮孔,以最大限度减少打眼工作量;2)所有墙体均采用小孔距宽排距的原则进行炮眼布置,详见表1。炮孔直径ϕ40mm,墙与墙的拐角处沿45°布置炮眼,深度应超过中心2cm;3)立柱布孔使炮孔方向平行于立柱长边布置。4.2.2炮孔消耗量k单孔装药量可按下式计算:q=kabδq=kabδ式中,k为单位炸药消耗量,g/m3;a为炮孔间距,m;b为炮孔排距,m;δ为墙体厚度,m。5爆炸网络工程5.1爆破路网起爆由于本次爆破属于兰州市繁华闹市区,周围杂散电流较强。为了保证爆破网路的安全,决定采用“非电毫秒微差导爆管雷管交叉复式起爆网路”装药连线,最后电雷管起爆的混合爆破网路。爆破网路采用孔内微差延期装药;网路采用“并-串-串”连接形式,即导爆管雷管采用簇联式后与2发并联导爆管雷管交叉连接双网路,最后整个网路采用双电雷管连接起爆。5.2爆破缺口内微差时间采用由上向下、由东向西的起爆顺序。爆破缺口内每单间为一段别,中间微差时间为3段(50ms);上下爆破缺口时差为11段(460ms)。6爆破楼行人较多本工程的周围建筑物比较复杂,既有高楼也有平房,特别是爆破楼房位于兰州市繁华商业中心,来往车辆行人较多。爆破设计施工时,除了要重点保护楼房爆破对西侧保留部分的安全外,还应防范爆破飞石和爆破震动效应可能造成的危害。6.1爆破质量分数v根据中华人民共和国《爆破安全规程》(GB6722—2003)中规定,爆破震动对周围建筑物破坏影响可采用下式计算:v=kk0(R/Q−−√3)αv=kk0(R/Q3)α式中,v为被保护物所在地质点振动速度,cm/s;k为与介质性质爆破有关的系数;取200;k0为修正系数,取0.25～1.0;Q为微差爆破最大一段药量,8kg;R为爆破震动安全允许距离,m;α为衰减系数,取1.6。根据环境情况,以及周围建筑物情况,需要保护的建筑物和设施的最小距离。计算成果见表2。经计算本次爆破振动速度小于一般建筑允许震动速度3cm/s,爆破震动不会对周围建筑物产生影响。6.2特性楼的结构内楼房倾倒后冲击地面而引起的震动大小与被爆物体质量、重心高度和触地点土层的刚度有关。该楼以砖混结构为主,少有混凝土梁柱。楼房通过多段位微差起爆,在倾倒过程中解体比较充分,由此在触地时产生的震动较小,不会对周围的建构筑物产生影响。6.3彩条布遮挡墙下天然建筑物等防护墙体本次爆破属于兰州市商业中心地带,爆破飞石为安全保护重点。此次重点保护对象为北面新办公大楼(玻璃窗户及全玻璃门)、西面中国电信营业厅的电子玻璃幕墙及周围建筑物等。本次防护措施:将新办公楼1～4层窗户和玻璃门用双层彩条布遮挡;爆破楼房立柱进行彩条布包裹;最后将所有爆破缺口内的门窗用竹笆遮挡,并包裹双层加厚彩条布,有效防止爆破飞石。6.4加强爆破保护由于此次爆破属于市区繁华商业中心区,为了保证爆破安全,采取以下安全技术措施:1)为了控制爆破飞石对周围建筑物的影响,在重点部位采用松动爆破的同时。将爆破缺口内所有门、窗户等采用竹笆进行防护,外加双层加厚彩条布进行包裹,有效阻止爆破产生的飞石。2)为了减小爆破触地震动造成的影响,通过多段微差起爆,尽量使楼房在空中充分解体,减小触地振动,以达到保护周围建筑物和地下光缆等。3)在装药之前,必须对爆破范围内的杂散电流和射频电等进行全面调查,并掌握装药到起爆阶段的天气情况,以便最终确定所采用的起爆网路形式及相应的安全技术措施,避免外来电的干扰,保证网路安全。4)在地下光缆和地下管道上面堆放沙袋,实施缓冲保护。5)登记室和照壁的根部在爆破前用废渣堆1.5m高的缓冲墙予以保护。6)为了降低爆破产生的粉尘,在起爆后用消防车进行降尘措施。7爆破质量为5m起爆后首先楼房整体开始下沉,墙体和楼顶面板开裂解体,随后楼房在下沉的同时向南倾倒。爆破后经实地测量,坍塌后的爆堆高度4