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        不規(guī)則框剪結(jié)構(gòu)樓房爆破拆除研究

        2018-08-25 06:18:06吳太然牛志昂
        重慶建筑 2018年8期
        關(guān)鍵詞:鋼混網(wǎng)路雷管

        吳太然,牛志昂

        (重慶市公安局,重慶 401147)

        0 引言

        37m,寬25m,長寬比小,且形狀不規(guī)則,爆破后不易倒塌或倒塌后易偏移、后坐。

        城市中高層樓房的拆除多采用爆破方式。框剪結(jié)構(gòu)樓房,結(jié)構(gòu)穩(wěn)固,待拆違章建筑因設(shè)計(jì)不合理,建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則,長寬比小,倒塌過程易偏移或后坐,甚至出現(xiàn)炸而不倒的情況,且因?yàn)榕诳锥?,爆破網(wǎng)路復(fù)雜,容易出現(xiàn)區(qū)域性拒爆。針對此情況,通過預(yù)處理,將建筑整體切割成兩部分,同時采用復(fù)式網(wǎng)路,利用四通,多回路串通,增加雷管除本身質(zhì)量因素外的準(zhǔn)爆率,提高網(wǎng)路可靠性,合理安排延期時間,保證順利倒塌,且不后坐不偏移。

        1 工程概況

        某待拆建筑(圖1、圖2)地面以上部分共有18層,54m,總建筑面積約為16000m2。建筑結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu),墻厚200mm,板厚100mm。電梯間(筒體結(jié)構(gòu))墻厚200mm,建筑物長

        圖1 房屋實(shí)物圖

        圖2 平面圖

        2 總體拆除方案

        待拆建筑三面均有民房或在建設(shè)施,與民房最近間隔僅5m,為確保周邊民房不受爆破的影響,要求待拆建筑要向背離其東、北側(cè)民房的方向定向傾倒,傾倒得越徹底越好,下坐和后坐越小越好,為此先將樓體人工沿L軸切割成各自獨(dú)立的A、B兩個部分,如圖3所示。B棟設(shè)計(jì)兩個爆破切口,A棟設(shè)計(jì)一個切口。爆破切口形狀都為正梯形。B棟部分先爆,讓出倒塌空間后A棟部分隨即起爆,建筑整體向南傾倒,可使距保護(hù)民房最近的A棟部分的定向傾倒最徹底,下坐和后坐最小。

        3 預(yù)處理

        在保證待爆建筑結(jié)構(gòu)絕對穩(wěn)定的前提下,為了獲得比較理想的爆破效果,減少鉆孔工作量,保證待爆建筑的順利倒塌,必須在爆破施工前對建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行以下預(yù)處理:

        (1)人工將整棟樓沿L軸分割成A、B兩棟獨(dú)立建筑,為保證建筑穩(wěn)定,用輪盤鋸形成切割縫,且僅切割樓面板,盡量少破壞梁,不破壞立柱和剪力墻。

        (2)非承重墻預(yù)處理。第1—8層非承重墻用人工配合小型機(jī)械預(yù)拆除;承重墻與磚墻的預(yù)處理基本相似,縱橫墻均進(jìn)行預(yù)處理。處理各墻時,在靠近墻角處預(yù)留1m左右寬的墻體,在較寬墻面的中部預(yù)留1~3列孔寬度的墻體,其余墻體均進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理主要采用人工、機(jī)械、小炮等方法,預(yù)處理高度為2.5m左右。

        (3)樓梯的預(yù)處理。第1—8層樓梯都剪斷,破壞其整體性,以免影響整個樓體的傾倒。

        4 爆破拆除方案設(shè)計(jì)

        4.1爆破方案選擇

        兩棟樓房分別設(shè)計(jì)一個正梯形爆破切口,同時向南倒塌。倒塌方向如圖3所示。

        圖3 倒塌方向圖

        4.2爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

        (1)鋼混立柱炮孔布置和爆破參數(shù)設(shè)計(jì)[1]

        鋼混立柱有0.2m×0.2m、0.2m×0.4m、0.2m×0.6m、0.2m×0.7m、0.2m×0.8m、0.22m×0.4m、0.24m×0.4m等幾種斷面類型。0.2m×0.2m鋼混立柱布一排孔,0.22m×0.4m、0.24m×0.4m、0.2m×0.4m鋼混立柱布兩排孔,0.2m×0.6m鋼混立柱布四排,0.2m×0.8m鋼混立柱布五排,爆破參數(shù)如表1所示,鋼混立柱炮孔布置如圖4所示。

        表1 鋼混立柱爆破參數(shù)

        圖4 立柱炮孔布置圖(單位:m)

        (2)剪力墻炮孔布置和爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

        厚度δ=0.20m的剪力墻采用梅花形布孔方式,底排距地坪0.3m,孔距a=0.25m,排距b=0.2m,炮孔直徑d=ф0.04m,孔深L=0.15m,厚0.2m,爆破參數(shù)如表2所示,墻炮孔布置如圖5所示。

        表2 剪力墻爆破參數(shù)

        圖5 墻炮孔布置圖(單位:m)

        (3)梁炮孔布置

        梁有0.2m×0.4m、0.2m×0.6m、0.2m×0.8m和0.15m×0.3m、0.15m×0.4m等幾種斷面類型,其爆破參數(shù)如表3所示。

        表3 梁爆破參數(shù)

        (4)爆破網(wǎng)路

        沿建筑物傾倒方向,從西到東按爆區(qū)分布,孔內(nèi)起爆雷管分布為B棟先爆破, 所用非電雷管為MS3、HS2、HS3、HS4段;3秒鐘后,A棟爆破;A棟采用半秒非電管HS10、HS11段;同時準(zhǔn)備電子雷管,用于調(diào)節(jié)A棟后排裝藥延期[2]。

        采用多重閉合非電導(dǎo)爆管延時起爆網(wǎng)路,孔內(nèi)采用非電半秒延期導(dǎo)爆管雷管起爆,孔外采用MS1段非電毫秒雷管簇聯(lián)。每個房間支撐墻體的導(dǎo)爆管通過四通連接形成小單元閉合網(wǎng)路;之后將每個小閉合相互用四通多次串聯(lián),形成每一層的“中閉合”;再將每一層用四通多次相互串聯(lián),形成 “大閉合”,即多重閉合網(wǎng)路;最后從每一層閉合網(wǎng)路中各扯出2~4根導(dǎo)爆管引導(dǎo)至地面相互匯總,再將這些導(dǎo)爆管并簇聯(lián)在主起爆雷管上,從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)起爆,如圖6、圖7所示。

        圖6 起爆網(wǎng)路圖

        圖7 爆破切口及雷管分布示意圖

        5 爆破安全校核

        5.1爆破地震效應(yīng)安全校核

        為了控制爆破震動對周圍建(構(gòu))筑物的影響,采用微差爆破方法,通過減少一次齊爆藥量來降低爆破震對周圍建(構(gòu))筑物的震動影響。本次拆除爆破主要校核爆破對居民樓的震動影響。

        式中:

        Q為齊發(fā)爆破總裝藥量,或毫秒微差爆破中單段起爆的最大藥量,kg;R為爆區(qū)中心離建(構(gòu))筑物最近的距離,m;kd為受地形、地質(zhì)條件影響的系數(shù),一般取kd=150;α為與地形有關(guān)的地震波衰減指數(shù),取α=1.8;k'為減振系數(shù),k'=0.3~0.7,一般取k'=0.4。

        將最大一次齊爆藥量Q(50kg)和爆區(qū)中心到最近磚混房屋的距離R(20m+5m)代入公式(1)計(jì)算:根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可知,爆破震動對居民樓磚混房屋引起的最大振速Vmax=1.91cm/s。

        5.2觸地震動安全校核

        三角形爆破切口形成后,建筑物在自身重力作用下沿設(shè)計(jì)傾倒方向倒塌,倒塌觸地沖擊震動速度[3]:

        式中:

        Vt為塌落引起的地面振動速度(cm/s);M為下落構(gòu)件的質(zhì)量,該工程中為7~18層質(zhì)量,M=6000t;G為重力加速度(9.8m/s2);H為構(gòu)件的高度 (m)。 該工程中為7~18層高度,H=36m;σ為地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度(MPa),一般取10MPa;R為觀測點(diǎn)至沖擊地面中心的距離 (m),R磚混房=40m;Kt為塌落振動速度衰減系數(shù),框架結(jié)構(gòu)的樓房爆破拆除時Kt取1.1~2.1;β為塌落振動速度衰減指數(shù),一般取-1.66~-1.80;計(jì)算得,建筑物塌落觸地對最近磚混房屋處引起的振動速度Vt=1.92m/s。

        5.3飛石距離驗(yàn)算

        L=71q0.58

        式中:L為個別飛石的最大飛散距離 (無防護(hù)),m;q為炸藥單耗,按q=3.0kg/m3。計(jì)算得,L=130m,施工中按200m進(jìn)行警戒[4]。

        6 結(jié)論

        爆破后,建筑物按預(yù)定方向充分倒塌,無后坐及偏移,沒有對周邊民房造成損傷,爆破飛石在30m以內(nèi),周邊民房的爆破振動和塌落振動在1.5cm/s以內(nèi)。今后的類似工程可有如下參考:

        6.1預(yù)處理

        該工程主要保證措施即預(yù)處理施工,針對樓房的不規(guī)則結(jié)構(gòu),直接爆破裝藥量大,且易后坐,從而損傷周邊建筑。通過預(yù)處理,將原樓房分割成獨(dú)立兩部分,保證其順利倒塌。但類似工程預(yù)處理的位置需根據(jù)實(shí)際情況合理選擇,不能破壞建筑主要支撐結(jié)構(gòu)。

        6.2爆破網(wǎng)路

        拆除爆破雷管用量大,網(wǎng)路可靠性直接影響爆破成敗,實(shí)際施工應(yīng)采用復(fù)式網(wǎng)路。類似該工程,還應(yīng)考慮A、B部分倒塌時間間隔問題,先爆部分必須為后爆部分留出足夠傾倒空間。

        6.3其他

        城市中樓房的爆破拆除已經(jīng)很普遍,且技術(shù)都很成熟,但高層建筑的結(jié)構(gòu)形式千差萬別,而對于缺乏規(guī)范設(shè)計(jì)的違章建筑,結(jié)構(gòu)的不規(guī)則和建筑圖紙的缺失,為后續(xù)的拆除施工造成很大困難。很多不炸自倒、炸而不倒、倒塌偏向等爆破事故,多由于預(yù)處理不充分、過充分,布孔方式不合理,網(wǎng)路設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍斐?。本文中樓房為框架剪力墻結(jié)構(gòu),形狀不規(guī)則,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,所處環(huán)境復(fù)雜,通過特殊的預(yù)處理方式和網(wǎng)路設(shè)計(jì),保證了樓房的順利倒塌,可為今后類似工程提供參考。

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