朱金華,孫向陽,梁錢福

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院, 湖南長沙 410072)

高層框剪樓房控制爆破拆除

朱金華,孫向陽,梁錢福

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院, 湖南長沙 410072)

介紹了兩棟分別為 10層和 13層框剪樓房一次爆破拆除的成功實(shí)例。針對(duì)兩棟樓房的結(jié)構(gòu)和倒塌空間,設(shè)計(jì)合理的爆破參數(shù)、爆破切口和起爆網(wǎng)絡(luò),并采取必要的減震措施來控制塌落震動(dòng)和飛石,取得了良好的爆破效果。

框剪樓房;爆破拆除;爆破方案;安全措施

1 工程概況

1.1 工程環(huán)境

爆破拆除的實(shí)驗(yàn)樓和博學(xué)樓位于長沙理工大學(xué)侯家塘校區(qū)內(nèi),博學(xué)樓位于校區(qū)中部,東西兩側(cè)為待拆除的建筑物,北側(cè) 40 m處為該校住宅樓,南側(cè)距實(shí)驗(yàn)樓 70 m,中間為空地,適合向南側(cè)定向倒塌。

實(shí)驗(yàn)樓位于校區(qū)的南端,其南側(cè)與圍墻相距 6 m,圍墻外為街道,街道南側(cè)為居民住宅區(qū),實(shí)驗(yàn)樓與最近的住宅相距 18 m,實(shí)驗(yàn)樓東西兩側(cè)為待拆除建筑物,北側(cè)為空地,適合向該方向定向倒塌。

1.2 結(jié)構(gòu)情況

實(shí)驗(yàn)樓高 13層為框剪結(jié)構(gòu),該樓主要起承重和穩(wěn)定作用的構(gòu)件是立柱、梁、剪力墻、樓板等。承重立柱有 4排,每排 7～9根,立柱共計(jì) 31根,立柱斷面尺寸為 80 cm×50 cm,樓體東側(cè)為樓梯間,有兩個(gè)電梯井,四面墻體均為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu),壁厚 24 cm,如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)樓平面結(jié)構(gòu)

博學(xué)樓高 10層,為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),起承重和穩(wěn)定作用的構(gòu)件是立柱、梁、樓板等,承重立柱有 4排,每排 9根,立柱共計(jì) 36根,立柱斷面尺寸為55 cm ×45 cm,如圖2所示。

2 爆破方案設(shè)計(jì)

2.1 爆破總體方案

根據(jù) 2棟待拆樓房周邊環(huán)境條件,實(shí)驗(yàn)樓只有向北一個(gè)方向倒塌的條件,教學(xué)樓有多個(gè)方向倒塌條件;但為了便于倒塌后的二次解體施工,最為有利的倒塌方向?yàn)橄蚰蟼?cè)。故 2棟均向中間的空地倒塌,2樓中間的空地有 80 m寬,可以滿足 2棟樓房定向倒塌所需要的場地。按樓房的結(jié)構(gòu)尺寸、周圍環(huán)境和爆破安全要求,設(shè)計(jì)、施工時(shí)應(yīng)重點(diǎn)把握以下幾點(diǎn):

(1)2棟樓采用一次點(diǎn)火,教學(xué)樓向南定向倒塌,實(shí)驗(yàn)樓向北定向倒塌,2樓起爆時(shí)間相差 300 ms;

(2)為減小樓體的落地沖擊振動(dòng),將樓房分解成若干個(gè)爆破段,依次塌落;

(3)采用微差爆破技術(shù),減少一次齊爆最大藥量,減小爆破振動(dòng)并能使樓房構(gòu)件充分解體;

圖2 博學(xué)樓平面結(jié)構(gòu)

(4)對(duì)爆破嚴(yán)密防護(hù),將爆破產(chǎn)生的飛石控制在安全距離內(nèi)。

2.2 爆破參數(shù)與爆破切口設(shè)計(jì)

經(jīng)優(yōu)化的爆破參數(shù)如表1所示,爆破切口設(shè)計(jì)見圖3。

圖3 爆破切口示意

2.3 預(yù)處理

(1)磚墻預(yù)處理。用機(jī)械和人工將爆破切口范圍內(nèi)的非承重墻全部拆除。

(2)剪力墻預(yù)處理。樓梯間和電梯井系現(xiàn)澆的鋼筋混凝土墻 (24 cm)結(jié)構(gòu),爆破前采用人工和機(jī)械結(jié)合的方法在爆破切口內(nèi)的剪力墻上開設(shè)與立柱炸高相同高度的孔洞,保留原有墻體的 30%～40%。

(3)樓梯預(yù)處理。用風(fēng)鎬將 1～4層的樓梯從縱向中間切成 2段。

表1 爆破參數(shù)

3 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

采用一次點(diǎn)火,分區(qū)逐段微差起爆,在縱向和層間分別劃分起爆區(qū)段。實(shí)驗(yàn)樓同層縱向劃分為 4個(gè)區(qū)段,層間劃分 2個(gè)區(qū)段 (1層和 2層為一區(qū)段,3層和 4層為一個(gè)區(qū)段),共劃分 8個(gè)起爆區(qū)段;博學(xué)樓同層縱向劃分為 3個(gè)區(qū)段,層間劃分 2個(gè)區(qū)段 (1層為一個(gè)區(qū)段,2層和 3層為一個(gè)區(qū)段),共劃分 6個(gè)起爆區(qū)段,均由西向東依次間隔起爆。

根據(jù)待爆樓房的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)倒塌方向和起爆區(qū)段的劃分,同層縱向起爆時(shí)差為 500 ms,層間起爆時(shí)差為 50 ms,同層同區(qū)段內(nèi)的立柱同時(shí)起爆。采取孔內(nèi)延期和孔外延期相結(jié)合的延期起爆方式,孔內(nèi)用半秒延期,最小延期時(shí)間為 500 ms;孔外用毫秒延期,延期時(shí)間為 50 ms。

4 爆破安全設(shè)計(jì)

4.1 爆破振動(dòng)驗(yàn)算

為避免能量集中,采用多打孔、少裝藥和微差延期起爆技術(shù),將能量合理分散,嚴(yán)格控制單孔藥量?？刂埔淮锡R爆的最大藥量。一次齊爆的最大藥量根據(jù)環(huán)境的具體要求按下式確定:

式中:Q安——安全允許單響齊爆藥量,kg;

R——爆源至保護(hù)物的距離,m;

V——安全允許質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度,cm/s;

K——為與爆區(qū)地質(zhì)有關(guān)的修正系數(shù);

α——地震波衰減系數(shù)。

根據(jù)周邊環(huán)境分析,距爆源中心最近的為南側(cè)的住宅樓,距樓體邊緣 20 m,根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722-03)要求,對(duì)磚混建筑物的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度按V=3 cm/s計(jì)算。根據(jù)拆除爆破經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),K取34;α取 1.57。計(jì)算得到 Q安=77 kg。

設(shè)計(jì)方案中最大一次齊爆藥量為 20 kg,低于 Q安=77 kg,因此,爆破振動(dòng)不會(huì)對(duì)周邊建筑物造成損壞。

4.2 塌落振動(dòng)控制

根據(jù)計(jì)算樓體塌落時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)小于爆破安全規(guī)程中的 3 cm/s振動(dòng)值的要求,但為了確保周邊保護(hù)目標(biāo)的安全,采取如下措施:

(1)把整個(gè)結(jié)構(gòu)物劃成若干個(gè)爆破單元,即爆破時(shí),使每次塌落的建筑物質(zhì)量變小,通過延期爆破實(shí)現(xiàn)多個(gè)單元逐次失穩(wěn)塌落,從而降低塌落振動(dòng);

(2)在建筑物坍塌范圍內(nèi),用建筑垃圾鋪設(shè)墊層,以達(dá)到較好的減振效果。

4.3 飛石控制措施

(1)在構(gòu)造柱上爆破部位用草包、麻袋進(jìn)行包扎;

(2)用竹笆片草袋、彩條布等將上述待爆樓房裝藥樓層的門窗口都封閉。

采用上述方法進(jìn)行防護(hù)后,個(gè)別飛散物的飛散距離不會(huì)大于 20 m,對(duì)周圍建筑物不會(huì)造成危害。

5 爆破效果

(1)爆破后,2棟樓房都按照預(yù)定倒向完全坍塌解體,爆破飛石沒有對(duì)周圍造成任何破壞,住宅樓處實(shí)測的樓體塌落振動(dòng)速度為 1.03 cm/s,爆破振動(dòng)速度為 0.28 cm/s,均未超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的振動(dòng)速度安全標(biāo)準(zhǔn)。

(2)由于實(shí)驗(yàn)樓的電梯間預(yù)處理沒有完全達(dá)到要求,導(dǎo)致在該處產(chǎn)生了一定的后座。

[1] 張正宇.中國爆破新技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

[2] GB6722-2003.爆破安全規(guī)程[S].

[3] 劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊 [M].北京:冶金工業(yè)出版社,1999.

2011-07-06)

朱金華 (1963-),男,副教授,主要從事爆破教學(xué)、科研及實(shí)際應(yīng)用。