复杂环境下的复杂结构爆破拆除

复杂环境下的复杂结构爆破拆除

1项目总结1.1高尔夫球场及其他管道设施一所学校因扩建而在学校游泳池北侧拆除了一座宿舍。该楼东侧4m处为已浇注完混凝土垫层的基坑;东边60m处为新建的体育馆;西边7.9m处有通讯电缆通过,7.2m处地下埋有南北走向的自来水和煤气管道,9m处为校内混凝土道路,17m处为校内门市部及宿舍楼;南侧25m为校内游泳池;北边12m处为一拟拆除3层学生宿舍楼;东北角5m处为一拟拆除2层框架结构楼房。如图1所示。1.2钢筋混凝土施工墙待爆楼共6层,每层4户,为点式砖混结构,平面形状呈H形,中部有共用楼梯。楼长19.2m,宽18.6m,高18.6m,总建筑面积约1760m2。其承重墙均为石灰砂浆砌筑的24砖墙,楼板均为预制空心板,圈梁为整浇钢筋混凝土结构,楼梯间为钢筋混凝土框架结构。楼梯、立柱和横梁均为钢筋混凝土整体浇注。其结构示意详见图2。2爆炸方案2.1水平距离35层结构格局根据待爆楼的结构特点和周围环境情况,初步提出下面3种方案:方案1(原地坍塌):先将底层阻碍楼房坍塌的隔间墙进行必要的破坏,然后将底层的内承重砖墙和四周的外承重墙予以充分破坏至一定的高度,使整个楼房在重力的作用下原地坍塌。此方案施工简单,拆除效率高,但四周场地的水平距离需1/2—1/3楼层高度,可能造成西侧的电缆及管道破坏,且钻爆工作量较大。方案2(单向折叠倒塌):自上而下对楼房的1、3、5层的承重结构大部分加以破坏,使楼房向北折叠坍塌。此方案倒塌范围相对较小,楼房坍塌破坏较为彻底。但钻爆工作量大,施工复杂,效率低,工程费用高。方案3(北向倾倒):沿着纵轴(东西向)把待爆楼划分四个爆区,利用时间微差使各爆区顺次倒塌,同时在爆区的划分和爆高的确定上采取一定的措施,保证楼房向北坍塌和解体。此方案由于大量爆渣向北堆积,可以减少东西和南侧的堆积量,减轻对电缆、管道的破坏,减少甚至避免了爆渣在东侧的水泥基坑中的堆积,使清渣作业减少,缩短工期,降低费用;楼房解体充分,利于爆渣的清运,可以进一步节省时间和费用。但钻孔工作量偏大,工程费用较高。经综合考虑施工安全、时间、场地及费用等因素,最终选择方案3即向北倾倒方案。2.2非承重墙部分预疏浚为减少爆破工作量,方便连线,保证楼房顺利倒塌,钻孔前,先将门窗以及上下水管全部拆除。楼梯间为楼中最稳固部分,它对爆破拆除能否成功影响甚大,若不进行适当处理,可能导致楼房爆而不倒,在其两端破除混凝土层,部分横梁进行切口预处理。在不影响楼房稳定的前提下,对爆破缺口范围内的非承重墙全部拆除;承重墙进行部分预拆除,形成下矩形上拱形、底部距地面约0.3m、宽约0.5—1.5m、高约1.8—2.5m的爆破缺口。南端山墙为楼房倾倒时的转动轴,不作预处理。2.3爆破高度及布孔爆破必须破坏整个建筑物的稳定性,使建筑物在自重作用下形成倾覆力矩或重力转矩失稳坍塌。对于该楼,其爆破部位是一楼0.5m以上的全部未预拆除承重墙,爆破高度2.5m;二楼的全部承重墙,爆破高度1.5m;楼梯间为钢筋混凝土框架结构,其爆破部位是立柱、横梁,爆至三层。布孔应满足微分原理和等能原理,使炸药尽可能均布于墙、柱内,以达到较好的爆破效果。炮孔方向尽量与某一临空面平行,且临空面尽可能朝向场地比较空旷或环境简单的一侧;无临空面时,设法创造临空面。墙柱采用梅花形布孔,墙角采用“一”字形布孔,所有孔口朝向屋内。图3为炮孔布置图。3爆炸参数3.1最小阻力线w承重墙、砖柱最小抵抗线取立柱横断面最小尺寸或墙体厚度的一半,即W=B/2或W=δ/2。3.2射击孔的距离a炮孔间距a由邻近系数m和最小抵抗线W决定,a=mW。对24砖墙m取2.0,立柱m取1.2—2.0。3.3炮孔爆炸距离b一般拆除爆破中炮孔排距b=(0.8—1.0)a,取b=a。3.4墙体结构的确定墙体的炮孔深度以保证药包中心处于墙体的截面中心为原则,L=δ/2+L′/2。墙角的炮孔深度应慎重考虑,如果确定不当,不仅墙角结构难以炸毁,而且易产生飞石,墙角孔深L=(0.35—0.37)C,梁、柱的炮孔深度L=0.6B。上述各式中,W为最小抵抗线长,B为被爆体横断面最小边边长,δ、H分别为墙、柱的厚度,L′为药包长度,C为墙角内外角顶的水平连线长度。3.5喷孔直径d本次爆破采用7655型凿岩机,钻孔直径为42mm。3.6墙体q、立柱q、nh本次爆破选用直径36mm的EL-103型乳化炸药,单孔装药量按体积公式计算q=kV式中,k为单位用药量系数,g/m3;V为单个炮孔所担负的爆破体积,m3。对24砖墙:q=kabδ=(1000—1200)×0.25×0.25×0.28=17.5—21,取q=20g。对墙角:因墙角的夹制作用大,单孔装药量取墙体的1.2倍,即q=1.2×20=24g,取q=30g。对立柱:q=kBaH=(1500—1800)×0.24×0.25×0.30=27—32.4,取q=35g。对砖柱:q=kBaH=(1500—1800)×0.24×0.25×0.40=36—43.2,取q=40g。综上所述,结合装药分配原则,可将爆破参数汇总如表1。4地面起爆器导爆管雷管采用并串微差导爆管雷管网路为主,串联电爆网路为辅,导爆管雷管和电雷管相结合的综合起爆方式。整个网路由高能起爆器引爆,MS1电雷管和MS3导爆管雷管传爆,最后整栋楼房由北向南分为MS3、MS8和MS11三个段别依次束联起爆。使用MS1电雷管40发,MS3、MS8和MS11导爆管雷管用量依次1100发、1080发和820发。网路连接形式如图4所示。5西合山地区下大石矿等建筑物或导线本次爆破施工的安全问题主要有:1)爆破震动对西侧的道路和门市部有一定的影响,特别是西侧7.9m处有通讯电缆通过,7.2m处地下埋有南北走向的自来水和煤气管道。2)爆破飞石距离过远可能对西侧的建筑物及电线杆造成破坏。3)如果坍塌范围控制不好,大量爆渣倾落于东侧的水泥基坑,增加清渣作业量。5.1k1/v的确定在建筑物拆除爆破中,一次起爆药量少,药包数目多,距离被保护的建筑物近,炸药一般装在位于地面以上的梁、柱、墙中,因而传至基础时振动已大大减弱。根据《爆破安全规程》,爆破振动对周围建构筑物的破坏影响可采用下式计算:R=Q1/3(K0K1/v)1/α式中,R为爆破地震安全允许距离,m;Q为微差爆破最大一段药量,kg;V为被保护对象所在地质点允许安全振动速度;K1、α为场地系数;K0为修正系数,一般取K0=0.25—1.0。《爆破安全规程》GB6722—2003规定:一般砖房、非抗震的大型砌块及预制构件房屋,构架建筑的安全振速为2—3m/s。待爆楼西侧建构筑物属于此类,且地表全为土壤,取V=3m/s、K0=0.4、K1=200、α=1.5,最大单段药量Q=28kg(MS8),代入上式可得R=27.1m。显然西侧的地下管道和门市部不在安全距离之外,必须采取有效的减震降震措施。为了不致破坏地下管道和危及建筑物的安全,在待爆楼西侧与地下管道之间挖一条宽0.5m、深2.0m的减震沟,在管道位置上方铺设一层减震砂袋。5.2最大飞散距离的估算及防护措施爆破飞石是指爆破时被爆体中脱离主爆堆而飞散较远的部分碎块。爆破飞石虽属个别,但由于飞行方向无法预测,飞行距离难以计算,往往给爆区的人员和建筑物造成威胁。因此,在楼房的拆除爆破中,对于爆破飞石可能产生的危害,应引起充分的重视,并对其严加控制和防范。对于楼房拆除爆破,爆破飞石的最大飞散距离一般用下式进行估算Smax≤V2002/g式中,Smax为最大飞散距离,m;V0为飞石初始速度,m/s;V0=20(q√3/W)2V0=20(q3/W)2;g为重力加速度,m/s2;q为单孔装药量,kg;W为最小抵抗线,m。代入数值计算得飞石最大飞散距离约576m。飞石产生的原因是多方面的,上式只考虑了药量以及抵抗线两个主要因素。对飞石的控制,还应具体分析可能产生过远飞石的原因,从根本上消除或减少飞石。本次爆破采取如下防护措施:1)慎重选择孔位。尽量避免炮孔布置在砖缝、孔洞等薄弱面处或附近位置。2)提高炮孔堵塞质量。选用摩擦系数大、密度大的材料作炮泥,堵塞密实、连续,炮泥中避免夹杂碎石,保证足够的堵塞长度,以延长炮泥的阻滞时间。3)加强防护。用竹笆将待爆楼房的门窗、孔洞堵塞,将1至3层四周全部包围起来;并将西侧电线杆上的光缆束用麻袋包裹,严防被飞石打坏。另外,起爆前在楼顶蓄水,以降低爆破造成的大量粉尘。6爆破震动测试1)起爆后,楼房按照预定的方向和顺序顺利倒塌,飞石基本控制在20m以内,70m之外基本无震感。现场勘察发现,爆堆平坦,爆堆高度5.1m,前冲距离14.4m,后坐距离5.3m,侧散距离3.5m,楼房四周的建构筑物包括西侧的电缆杆均未受到爆堆冲击。2)爆破震动测试发现,距离楼房最近的西侧门市部附近的质点峰值振速为0.27cm/s,低于该建筑物的安全振速;减震沟内、外侧的峰值振速分别为4.26cm/s、0.81cm/s,说明减震沟起到了非常明显的减震作用,地下自来水和煤气管道未受到爆破地