爆破拆除4栋钢筋混凝土结构厂房的安全防护措施

爆破拆除4栋钢筋混凝土结构厂房的安全防护措施

1违章建筑概况此次爆炸拆除了四栋违章建筑，编号1-、2-、3-和4-，均为钢筋混凝土结构。其中1号楼7层宿舍，建筑面积1062.56m。2号楼为5层宿舍，总建筑面积为5139.74米。3号楼为5层宿舍，总建筑面积为581.18米。4号楼为4层车间，总建筑面积为1137.40米。1#楼东侧3m为边坡、东侧10m为居民住宅楼,西侧15m为平湖煤气站,南侧11m为2#违章建筑;2#楼位于5#楼北侧,东侧7.5m为边坡,西侧16.5m为一住宅楼、8m为一变压器,北侧26.5m为3#楼,1#楼与3#楼之间为空地。3#楼东侧紧邻边坡,西侧12m为一层简易临时建筑,北侧6.5m为一烂尾楼,西北向7.5m为一变压器。4#楼南侧3.6m为住宅楼,北侧6m有一层简易临时建筑,西北向紧挨着建有另一栋一层简易临时建筑,该楼西侧约7m为数栋住宅楼,之间为一水沟。具体位置见平面图1。1#楼为7层轻型框架结构,楼宽8.3m、长11.7m、高23.6m,立柱横断面尺寸为50cm×40cm,楼体有1个楼梯间。2#楼为4～5层框架结构,楼宽37.25m、长37.75m、高22m,立柱横断面尺寸有三种:300mm×600mm、500mm×600mm、600mm×600mm,楼体有2个楼梯间、1个电梯井。3#楼为5层轻型框架结构,楼宽15.09m、长19.12m、高18.10m,立柱横断面尺寸有两种:420mm×480mm、530mm×530mm,楼体有2个楼梯间。4#楼为4层轻型框架结构,楼体宽9.8m、长26.3m、高18.30m,立柱横断面尺寸有两种:600mm×500mm、500mm×400mm,楼体有2个楼梯间。因属违章建筑,无建筑设计资料,梁、柱配筋和混凝土标号不明。2爆破顺序确定1)保证在实施爆破拆除过程中人员安全,尽可能减少对周边建、构筑物的影响。2)采用延时爆破以利于结构解体及降低爆破振动,减少对周边建、构筑物的影响。爆破顺序为2#楼先起爆向北侧倾倒,为1#、3#、4#楼顺利倾倒创造条件,其中3#楼向南侧倾倒,1#楼向北侧倾倒,4#楼倾倒方案采用分段倒塌方式,北半段向东侧倾倒,南半段向北侧倾倒。3)1#、2#、3#楼体定向倾倒过程中尽量减少向边坡方向塌落,最大限度降低对东侧边坡的威胁;3#楼需控制楼体后坐量,以保证北侧建筑的安全;4#楼需严格控制倾倒方向及楼体后坐量,以保证该楼南侧、西侧住宅楼的安全。3爆炸技术的设计3.1爆破质量采用“定向倾覆”方式爆破方案根据1#楼的周边环境和结构现状,该栋楼采用“定向倾倒”的方式进行爆破拆除。结构倾倒方向定为朝东北方向,坍塌场地选择在楼体的东北侧空地(爆破前人工、机械拆除待拆2层楼)。楼体爆破缺口采用梯形缺口,具体做法是将前2排立柱炸掉一定高度,形成最大“爆高”,C排立柱仅在根脚处作一定破坏,形成支撑铰点。充分考虑1#楼倒塌要求,加大爆破缺口,以保证楼体的解体坍散效果,降低爆堆。爆破缺口位置、定向倾倒方向见图2(1#)。2#楼同样采用“定向倾倒”的方式进行爆破拆除,但因楼层较少、楼体轻,加之倾倒方向楼体较长,因而高度选择大梯形、多排立柱通炸到3层的切口布置形式,结构倾倒方向定为朝北方向,倒塌场地空旷。楼体南侧1～1.5m有煤气站房后墙,需在爆破前预拆除,见图3。3#楼也采用“定向倾倒”的方式进行爆破拆除。结构倾倒方向定为朝南方向,坍塌场地选择在楼体南侧的空旷场地。楼体北侧有围墙,需在爆破前预拆除并准备在爆破后修复。楼体爆破缺口采用梯形缺口以利于结构解体,具体做法是将前排立柱炸掉一定高度,形成最大“爆高”,最后排立柱仅在根脚处作一定破坏,形成支撑铰点。爆破缺口位置、定向倾倒方向见图2(3#)。4#楼由于东侧有一变压器需保护,故全部采用向东倾倒方案不可行,而是以采用双向交叉倾倒为宜。4#楼东侧8m是待保护的变压器,为保护变压器安全,在楼体D、E排柱靠近D排柱侧将楼体切断,其中A、B、C、D排柱向东侧倾倒,E、F、G排柱向北侧倾倒在A-D排柱楼体的爆堆上。北侧楼体爆破缺口采用梯形缺口,具体做法是将前排立柱炸掉一定高度,形成最大“爆高”,最后排立柱仅在根脚处作一定破坏,形成支撑铰点。南侧楼体采用双三角形缺口,倾倒向切口高度大、反向小、以中间柱为铰接点,从而最大限度地保护南侧住宅楼的安全。爆破缺口位置、定向倾倒方向见图4。3.2墙体预清理预处理主要内容:①爆破缺口内外墙、隔墙全部进行人工预拆除。沿倒塌方向的墙体全部预拆,其它墙体预拆除宽度至少60cm,使之失去地面支撑,同时墙体与柱子的连接部位要求预拆除至最高炮孔位置以上50cm,以便于安全防护。②楼梯间位置若不利于楼体结构按设计方向倒塌,必须对其进行预拆除。爆破切口范围内楼梯间每一跨都要断开一个踏步,使钢筋裸露。3.3爆炸参数设计3.3.1炮孔的布置方式爆破缺口内的立柱全部布置炮孔,立柱断面尺寸分为下列几种:300mm×600mm、400mm×500mm、420mm×480mm、500mm×600mm、600mm×600mm。炮孔布置可分两种形式:①炮孔布置在立柱短边中心线上,孔距a=300mm。②在立柱长边上布置2排炮孔,对称于柱体中心线。孔距a=300mm,排距b=200mm。在施工中立柱断面尺寸为300mm×600mm,采用第二种方式布置炮孔,其余尽量采用第一种方式布置炮孔。钻孔直径ϕ=42mm。3.3.2炮孔爆破爆破单耗选取原则根据试爆结果,为确保周边建筑物安全,有效控制爆破飞散物飞散距离,炸药单耗q分层选取,楼层越高则单耗越低,选取原则如下:1层立柱炮孔爆破炸药单耗:q=1300～1400g/m3。2层立柱炮孔爆破炸药单耗:q=1100～1200g/m3。3层立柱炮孔爆破炸药单耗:q=900～1100g/m3。各楼层不同规格立柱炮孔装药量见表1。3.4非电半秒微差雷管爆破点为减少外界杂散电流、感应电流、射频电流等对起爆网络的影响,本次爆破采用非电微差起爆系统,交叉复式起爆网络。每个炮孔1发非电半秒微差雷管,炮孔外全部采用簇联式进行联结,每簇用2发1段非电瞬发雷管引爆,每发雷管均与相邻一簇的另一发1段非电瞬发雷管联结,形成交叉复式网络,最后用2发1段电雷管引爆主网络。每栋楼一个电雷管引爆点,4栋楼电雷管串联连接形成起爆网络。各楼立柱采用的是非电半秒微差雷管段分别为:1#楼A、B、C排立柱分别为8、9、10段;2#楼A、B、C、D、E、F排立柱分别为2、2、3、3、4段;3#楼A、B、C排立柱分别为7、7、8段;4#-Ⅰ楼A、B、C排立柱分别为6、6、7段;4#-Ⅱ楼5、6、7排立柱分别为9、9、10段。4爆炸安全拆除爆破过程中涉及的安全问题主要有爆破飞石、爆破振动及触地振动。4.1地基表土护坡为确保爆破过程中无飞散物逸出。具体的安全防护措施为:1)楼体结构安全防护:立柱炮孔位置采用两层竹笆、每20cm一道铁丝缠绕加强防护。2)定向倒塌范围内空地内的混凝土块、砖头等清理干净,并翻松土地形成缓冲垫层,防止结构塌落飞溅,以及减轻结构的触地振动。3)为防止个别飞散物打中4#楼前方的变压器,在变压器四周搭设高6m的竹笆防护屏障,同时,在爆破时,变压器采取停电措施。4.2分段延迟起爆振动控制主要是控制爆破振动和结构触地塌落振动。本次爆破拆除采取的主要减振措施有以下几方面:1)采用分段延时起爆。每栋楼分二到三个段起爆,段间时间差在500ms以上,使爆破振动波避免发生叠加,有效地控制爆破振动。另外通过分段延时起爆,楼体结构倒地时触发的振动波也不会发生叠加,有效地消减了振源强度。2)采用机械翻松倒塌场地,形成缓冲垫层。5爆破质量控制经过精心设计、科学组织施工,本次爆破拆除完全达到了预期目的,周围建、构筑物安然无恙。1)结构充分解体,并有效控制了楼体的前冲、后坐,需要精确控制倾倒的4#楼按设计方向倾倒,4#-Ⅱ楼的后坐距离为0.5m左右,保证了后侧建筑物的安全。2)振动得到有效控制。本次爆破对附近建筑物产生的振动影响相当轻微,没有造成不良影响。3)有效控制爆破飞石。根据爆后检查及事后回访,爆破过程中