15層多邊形框剪大樓爆破拆除工程

完成時間:20055

工程地點:浙江省寧波市

完成單位:浙江京安爆破工程有限公司

項目主持人及參加人員:王霞明、程才林、顧平、王海潮

撰稿人:程才林

 

1   工程概況

鄞縣物資大廈位于寧波市江東北路,始建于1988年,該樓系框剪結構,大樓地面以上15層,高55m;建筑面積約9000m2,截面呈六邊形;中心偏東部分為芯筒,亦呈六邊形筒壁為鋼筋混凝土剪力墻結構,內設有兩個電梯井、上下樓梯等。剪力墻厚度為25cm,承重立柱規格多樣,形狀不一,有方形、楔形、梯形、草莓形、Y形等,各層樓面均為現澆鋼筋混凝土樓板。大樓截面見圖1。

1大樓截面示意圖

大樓四周環境如下:大樓西側即為江東北路上街沿,寬約5m,主干道寬約20m,路對面為五星中信國際大酒店;北側15m處為兩層商業用房,南側50m處為百丈路;東側150m范圍內為已拆除空地。

江東北路上街沿地面上有路燈、交通指示牌、電話亭等設施。地面下距大樓3m處為10kV地下電纜溝,5m處為ф500mm水泥供水管,埋深50cm,6m處為通信電纜溝。爆破大樓周邊環境見圖2。

2大樓環境平面圖

2   工程特點和難點

(1)由于大樓為框剪結構,十分堅固,因此爆前處理工作量很大,要求很高,尤其是大樓內部的芯筒剪力墻(電梯井加樓梯)異常堅固,對大樓的順利倒塌影響很大,因此必須充分予以削弱,才能避免大樓炸而不倒。

(2)由于大樓西側35m處的大酒店的玻璃裝飾幕墻均為進口玻璃,因此必須嚴格控制爆破飛石,確保玻璃幕墻的安全。

(3)由于江東北路上街沿的地下埋有各種市政管線,尤其是ф500mm的水泥供水管,系插入式連接,埋深淺,要求爆破不得損壞各種管線。

(4)由于大樓承重構件的多樣性,立柱形狀及截面的多變性,尺寸繁多,配筋不一,鉆爆施工困難很大。

 

3   拆除方案的選擇

根據大樓的結構特點及現場周邊環境,決定對大樓實施向東定向爆破方案,以保證周圍環境的安全。具體方案考慮了以下幾個條件:

(1)大樓重心偏東側;

(2)大樓東側較大范圍為空地,有足夠的傾倒空間;

(3)大樓的西側(傾倒方向的背側)為江東北路及中信國際大酒店,安全防護措施相對易于實施。

 

4   主要爆破技術參數

4.1 傾倒方向前排立柱最大炸高

由于大樓前半部分結構復雜,為確保大樓順利倒塌,前排立柱最大炸高根據經驗公式計算:

H = Btanф

式中B——大樓東西寬度,m;B=24.25m;

ф——缺口仰角,ф=15°~40°,取ф=34°。

計算得:最大炸高H =16.35m。

大樓第四層頂處標高16.0m,故決定前排立柱炸到第五層,前排立柱最大炸高為17m。

由于該樓立柱的截面形狀多樣,布孔參數及最小抵抗線難以掌握,為確保立柱炸透,除采用合適的炸藥單耗外,適當縮小孔距也是一個重要手段,故取孔距為35cm,一、二層前三排立柱布孔7個,確保爆破高度為1.82.0m之間,次兩排立柱爆破高度為1.01.5m;后一排立柱作為支撐鉸鏈,爆破高度為0.30.5m,如圖3所示。

3下缺口爆高示意圖

4.2 布孔參數

由于立柱和剪力墻截面復雜、多變,厚度較薄,為使藥包布置柱墻中心,使各臨空面方向最小抵抗線相同,保證爆破部位炸碎炸透,確保樓房倒塌,采用長向鉆孔,分層分段裝藥(見圖4)。

4草莓形立柱的布孔方式及藥包布置

由于對不同立柱采用了不同的布孔方式,精心施工,確保炮孔位置的準確性,從而確保了爆破效果和大樓的順利傾倒。

4.3 上爆破缺口的處理

為實現大樓的定向折疊傾倒,以減少塌落振動,在大樓的九、十兩層也布設上爆破缺口?紤]到高空爆破作業時飛石防護比較困難,大樓外墻及周邊立柱不再進行鉆爆作業,僅對前排立柱和外墻作弱化處理。這樣大樓在傾倒過程中,由于九、十層內部芯筒及立柱已炸斷,前排立柱的外墻已弱化,故將出現層間移動錯位,實現大樓的“彎腰”折疊。

4.4 各排立柱及上下缺口的分段延期爆破

在對大樓各排承重立柱實行不同爆高差的同時,對各排立柱依次延期起爆?紤]到大樓的重心偏前且后半部分承重立柱較少,為確保爆破瞬間后半部分立柱仍能保持短暫的支撐作用,以利于定向的準確性,防止后排立柱折斷后坐的可能,后三排立柱采用同段雷管起爆。因此,大樓下缺口前后六排立柱共分成三個時段起爆,分別采用MS2、HS2、HS3段雷管起爆,上缺口的爆破采用了HS5段雷管起爆。

4.5 炸藥單耗的選擇

炸藥單耗與爆體的形狀、尺寸、布筋情況及藥包分布等許多因素有關,本工程中,考慮到剪力墻系薄壁結構,炸藥單耗宜較大,約為14001500gm3。由于立柱截面形狀的不規則及多樣性,為確保藥包均勻分布,立柱徹底炸透,采取了多藥包分散裝藥的措施,裝藥量比單個藥包要適當加大些;加之布筋密集、箍筋多,因此對草莓形立柱及梯形立柱的炸藥單耗定為9501150gm3,楔形立柱定為800gm3,方形立柱定為700gm3,上缺口做松動爆破。經過試爆,證明上述單耗是合理的。

 

5 爆破作業的安全措施及評估

5.1 飛石的防護

為了預防和控制飛石產生的危害,對立柱爆破部分采用橡膠輸送帶及兩層以上竹笆麻袋包扎,同時在爆破缺口范圍內,搭設脫離式全封閉防護棚,有效地控制了爆破飛石,確保大酒店的玻璃幕墻安然無恙。

5.2 塌落振動的控制

由于大樓前后分三段起爆,因此爆后大樓在空中的解體、撕裂十分明顯,并依次分三部分先后觸地傾倒。大樓沖擊地面時激發的最大地表振動速度按經驗公式計算:

式中I—一建筑物的觸地沖量,I=M(2gh)1/2;

M——每次觸地的樓體質量,kg;

M=3000 m2×1000kgm2

h——重心高度,取大樓高度的12,即27.5m;

R——建筑物觸地中心至待保護建筑物的等效距離,R=35m。

計算得                     ve = 4.88cms5cms

考慮落地振動的影響,在大樓前方觸地部位鋪設兩條寬1.5m、高1.01.2m的緩沖帶,有效地降低了塌落振動。根據實時監測,大酒店處地表振動速度僅為0.56cms。

5.3 地下管線的防護

由于大樓傾倒背側的江東北路上街沿下的水、電、通信等市政管線與市民的生活休戚相關,必須采取可靠的措施予以保護。大樓在前傾的同時,后側必然有部分外挑構件后墜,同時極有可能產生立柱后坐。因此,在上街沿路面上鋪設厚2cm的鋼板,再在鋼板上鋪設厚0.51.Om的沙袋。由于設計方案合理,爆后大樓未產生后坐,雖然有部分外挑構件后墜在路面上,但由于防護措施到位,地下管線完整無損,特別是地表以下0.5m深的水泥供水管完好無損。

 

6   結語

本工程主樓爆前施工及防護,歷時20天,裝藥連線2天,于2004515早晨6正式實施爆破。大樓按預定設計方案向東折疊傾倒在兩條緩沖帶上,除樓頂上的水箱結構未完全解體外,大樓梁、柱均充分斷裂,各樓面相互層疊,爆堆高度不超過8m,后排立柱未產生后坐,周圍環境及地下管線完整無損,爆破作業獲得圓滿成功。

摘自《中國典型爆破工程與技術》


 
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