爆破拆除技术在框架结构厂房中的应用

爆破拆除技术在框架结构厂房中的应用

1项目总结为了进一步改善市容，根据南昌市全面改造标准的要求，已在繁荣商业区胜利路步行区东侧拆除了两座框架楼。1.1钢筋混凝土立柱待拆除的楼房为上世纪90年代的建筑物,分别为七层(简称1#楼)和八层(简称2#楼),最大高度分别约为24m和26m,总长为51m,最大宽度为26m,总建筑面积约为8180m2。待拆除的两栋楼房第一层用钢筋混凝土梁相联,在第二层以上相距3m。该楼一层为店面,二层以上分别为服装公司和手帕厂的生产车间。待拆除的两栋楼房均无原设计资料,根据现场勘查,1#楼有32根钢筋混凝土立柱断面尺寸分别为50cm×40cm,50cm×35cm和40cm×30cm三种规格,混凝土强度达C30以上,立柱轴筋为10～14根。2#楼有26根钢筋混凝土立柱,断面尺寸分别为70cm×50cm,60cm×40cm和50cm×40cm三种规格,混凝土强度达C30以上,立柱轴筋为12～16根。1.2明确规定的小区内待拆除的两栋楼房周围环境十分复杂,如图1所示,安全要求很高。西面紧靠胜利路步行街,过了步行街就是临街的商场、店面。东面25.5m为出新路,过了6.0m宽的出新路,即是下设有店面的居民楼房群。南面26.4m为一南北方向的居民楼房,楼房下层为店面。北面为附近设有不少商场、酒店的叠山路。爆区地面、地下、空中无需保护的管缆。1.3爆破段式0.2总的要求是:确保爆破顺利、快速、安全、准时;确保楼房按设计方向倒塌,爆后半小时内,能恢复整条胜利路步行街和爆区周围店面营业,一切回归正常;确保人员和爆区周围建筑物的安全。具体的要求有两点。(1)爆破散落和坍塌物(爆堆和爆破个别飞石)离爆拆楼房的飞散距离,在西侧不允许超过2m,即不允许落入步行街,最多是紧挨拆除楼房2m的人行道上可落入一点,东侧不允许超过28.5m,即出新路上靠爆拆楼房这边的一半位置上可允许落入,南侧和北侧控制在20m左右即可。(2)爆破和楼房倒塌引起的震动对周围的建、构筑物不会造成损伤性影响。2爆炸事件方案与爆炸切口范围的确定2.1爆破破碎控制方案确定根据待拆楼房的结构特点,周边环境以及以往类似工程的经验,决定该二栋楼房同时实施爆破拆除,向东方向定向倒塌控制爆破方案。通过不同段别的毫秒雷管,依次起爆各个立柱,使楼房向东方向倒塌解体。同时,要避免前冲和后坐。2.2爆炸术区范围的确定欲使建筑物定向倒塌和解体,并避免出现较大前冲和后坐,合理的炸高和水平切口范围是关键。2.2.1结构物的重心根据结构力学原理可求知,高耸结构建、构筑物发生定向倾倒的最小破坏高度可按式(1)计算,式中:E-结构物倾倒时的转动轴至结构物重心移出结构物外部的水平距离(m),其值小于结构物倒塌方向宽度,但超过宽度的一半;e-使结构物倾倒,重心偏移量的水平距离(m),其值一般取结构物倒塌方向宽度的一半;hg-结构物的重心(m)。代入相应的数值,hmin=13.8×10.5/13=11.1(m)。hmin=E/hg·e(1)楼房的宽高比一般比烟囱、水塔等的宽高比小,根据以往框架结构物爆破定向拆除的经验,由结构力学原理所求得的爆高,一般远大于由满足压弯钢筋混凝土结构物中竖筋所要求的炸高及由墙厚等条件所求得爆高。故对上述要求,就不再进行这方面所要求的炸高计算了。实际炸高的取值为:紧靠倒塌方向的第一排立柱,从第一层楼开始,一直布到第四层楼,炸高约为10m,以后逐渐递减,到重心前的一排立柱,炸高约取4m左右,超过重心后的各排立柱(即图1中1#楼第4、第5排立柱和2#楼的第11,12,13排立柱),爆高均取0.2～0.5m,即布2～3个孔。各排立柱的布孔数见表1。2.2.2爆炸机的水平范围为避免出现过大的前冲,并确保楼房均在一层开始倒塌,一楼所有的立柱上均布孔。2.2.3切断范围内的砖块预处理立柱钻孔之前,把爆破切口范围内的所有砖墙(非承重)拆除。2.2.4梁上点小孔在影响倒塌的横梁上布孔,以破坏框架结构楼房的整体性。每个横梁上设二个点,一个点布在靠近倒塌方向第一排立柱后的横梁上,一个点布在第二排或第三排立柱前。每个点布二个孔即可。横梁上的炮孔从第二层楼面开始,到第四层楼面。1#楼横梁上布孔128个,2#楼横梁上布孔84个。3炮孔的布置爆破参数为:孔径d=36～38mm;最小抵抗线w=B/2,B为梁或柱短边的长度;炮孔间距a,对钢筋混凝土结构物a=(0.8～1.5)w,取1.2w左右;孔深L=A-W+L1/2,A为梁或柱长边的长度,L1为装药长度;炸药单耗K=(0.6～10)kg/m3,底层取大值,上层取小值;单孔装药量Q=KV=K×A×B×a。根据布筋、断面等条件,沿梁或柱的宽度中心线布一排炮孔。在设计的爆高内,每层楼的立柱下部布7～8个孔,横梁上的炮孔布置如前所述,各立柱的孔网参数、总孔数及起爆段别见表1。总炮孔数M=(32×5+26×7+18×8+3×7+2×7)+(32×5+26×5+22×2+18×5+3×4+3×5)+(128+84)=1179。实际总用药量∑Q为41.85kg。4爆破点延迟时间多和半秒差时,各保采用毫秒导爆管雷管进孔,孔外用1段毫秒导爆管雷管作联接元件,最后在安全地带装二发电雷管激发引爆的起爆网路。合理的起爆时差,不但能降低爆破地震和噪音,而且有利于被爆体的空间解体和倒塌方向的控制,并且产生的前冲或后坐很小甚至不产生。延时时间过长,一则可能破坏后响药包的防护造成飞石事故,增大噪音,二则有可能由于爆破体解体破坏后响药包的起爆网路而拒爆,三则更容易产生前冲。延时时间过短,一则可能造成的爆破地震较大,二则达不到爆破体分步解体的目的,三则更容易产生后坐,并可能影响倒塌方向的控制。在拆除爆破工程中,目前瞬发、毫秒差、半秒差、秒差均被广泛使用。根据经验,6～10层框架结构楼房,重心前后爆破点的延时时间在0.4～1.0s时,在爆高和切口范围合适的情况下,前冲和后坐很少,甚至不产生。实际过程中,爆破重心前后立柱的延时时间控制在0.4s以上,使用普通20段毫秒雷管,各排立柱和梁的起爆段别见表1。5延迟爆破技术爆破地震,爆破空气冲击波,爆破个别飞石,爆破灰尘和爆破噪音是爆破的5大危害。楼房等高耸建筑物拆除爆破工程,只要采取延期爆破技术,控制同时起爆的炸药量,爆破地震是很小的,被爆体落地冲击产生的地震也较小,是容易控制的。实际爆破中,采用在爆破体覆盖一层竹笆,二层草帘,再外罩一层竹笆,用10#铁丝扎捆在被爆体上以防飞石、空气冲击波和噪音的措施。为了达到一定的降尘效果,并增加草帘防飞石的能力,起爆前,对被爆破部位的覆盖物洒水,并对整个楼房洒些水,以减少爆破粉尘。6现场实测区分坍落和飞散物范围起爆约1s后,楼房按预定方向倾倒。楼房倒地后,灰尘冒出,一辆洒水车开始洒水,约5min,灰尘基本消除,20min后胜利路步行街及爆区周围开始营业。爆后实测,倒塌方向楼房的坍落和飞散物的飞散距离最远23.1m,离出新街尚有2