12层高含筋大立柱框剪结构大厦爆破拆除技术

12层高含筋大立柱框剪结构楼房爆破拆除工程概况杨浦区xx商厦（也称新东亚商厦）是一幢含筋量较大的框剪结构高层建筑，楼房结构不对称，因德国西门子华东总部落户杨浦区需要而动迁爆破拆除。该大厦位于杨浦区xx路与长阳路交汇处西北侧，大楼周边环境如下：东南方向：距长阳路8米，长阳路对面为拆除工地；西南方向：距大连路130米，距地铁M4号线出入口120米；西北方向：距昆明路160米。东北方向：距xx路8米大楼周边管线、设施、交通情况：管线：距无法移位的地下高压电缆（埋深50cm）5米，距无法移位的电力线（架空8m）设施：爆区距xx路人行道上的最近的电线杆4米，路标约4米，旧消防栓2.6米，新消防栓4米；爆区距长阳路人行道的最近的电线杆8.5米，消防栓4.2交通：xx路、长阳路人流车流量较大。图1周围环境示意图该大厦平面形状为一多边形，长42m，宽40m，主体结构12层，高度54米，局部结构10层，高度40米，两侧电梯井高度58米，占地面积1600m2，建筑面积18600m2。大厦为框架－剪力墙结构，内有爆破方案2.1工程的特点及难点⑴大楼位于杨浦区繁华地段，长阳路和xx路车流量大并且有部分管线、设施不能移位，增加了爆破难度。⑵大楼立柱为加密钢筋，含筋量超过250kg/m3，大楼高度不一样，两侧电梯井和楼梯不对称，因此爆破缺口的开设应力求平衡，以确保爆后定向倾倒的准确性；⑶大楼的高宽比较小，不利于定向倾倒；⑷大楼为多边形框剪结构，整体稳定性非常强，剪力墙爆破预处理量非常大。2.2爆破方案的选择因大楼距长阳路和xx路较近，该方向均不利于大楼实施定向倒塌。利于向沿长阳路和xx路交叉方向即沿大楼对角线方向实施定向倒塌方案或对大楼实施原地坍塌方案。⑴方案1：原地坍塌方案大楼在原建筑位置上，对大厦的支承点，进行破坏，使整个大厦原地坍塌。⑵方案2：向西北定向倒塌采用沿大楼对角线方向上向西北定向倒塌。⑶方案3：分隔成片，逐片定向倒塌。沿平行于长阳路方向对大楼切割一道裂缝，将大楼分成两部分，增加高宽比，分两次定向爆破。⑷方案比较：大楼属框剪结构，立柱粗，含筋量大，整体性很强，非常稳定。如果采用整体只炸底层而使之定向倒塌方法，一旦倾覆力矩不够，就可能出现爆破后楼房发生倾斜不倒，成为危险建筑，危楼处理风险更大。①方案1：每层柱、梁都要进行爆破，尤其是每层剪力墙的爆破，工作量巨大，但倒塌彻底，坍塌范围大，施工期长约30天。②方案2：预处理量较大，爆破难度大，但能控制坍塌范围，施工期约10天。③方案3：预处理量大，增加了高宽比，利于实施定向倒塌，但施工期较长约20天。甲方要求工期为10天。经综合比较，决定选用方案2。预处理预处理是本爆破拆除工程的施工难点，大楼的楼梯间和电梯间均为剪力墙结构且混凝土标号较高为C40。砖墙预处理：1-4层全部砖墙用人工或机械拆除；5-6层和8层对立柱开临空面。剪力墙预处理：1-5层剪力墙钻孔5200个，全部采用爆破法形成30cm宽开槽带，然后用割枪烧筋将电梯剪力墙板块放空。楼梯预处理：1-6层和8层用风镐将楼梯两端凿断露筋，1-4层用割枪烧筋将楼梯放空。爆破部位、破坏高度4.1爆破部位爆破部位选取两个爆破缺口，第一个爆破缺口1-6层，第二个爆破缺口8层。爆破部位见图2。图2爆破部位图4.2破坏高度表1立柱炸高楼层炸高/mA轴B轴C轴D轴E轴F轴G轴H轴I轴J轴K轴一层3.93.93.93.93.93.93.93.93.93.93.9二层3.33.33.33.33.33.33.33.33.33.33.3三层3.33.33.33.33.33.33.33.33.33.31.2四层3.33.33.33.33.33.33.33.33.31.2不炸五层1.81.81.81.81.81.81.81.8不炸不炸不炸六层1.81.81.81.81.8不炸不炸不炸不炸不炸不炸八层333333332.41.81.2注：八层剪力墙炸高为2.4m，带状，呈矩形。爆破参数设计5.1炮孔布置立柱有三种，具体布孔见图3。图3钻孔示意图剪力墙的厚度为25-30cm，孔间距均为25cm，孔排距均为20cm，孔深为厚度的2/3。5.2药包布置单孔药量：Q=K·VQ─单孔药量；K─单位体积用药量系数（单耗）一般取K=0.5-1.5kg/m3；V─单孔负担的体积。按上式计算，根据试爆修正后，爆破用药量见表2。表2爆破参数表爆破部位截面（m）抵抗线（cm）孔距（cm）排距（cm）孔深（cm）单孔药量（g，乳化）中孔深边孔深中孔药量边孔药量1~5层方立柱0.8×0.825+26030--58±2--4001~5层圆立柱φ0.825+26030--55±1--4001~2层圆立柱φ1.230+2603076±265±14003006层方立柱0.8×0.825+26030--56±2--3506层圆立柱φ0.825+26030--55±1--3008层方立柱0.8×0.825+26030--56±2--4008层圆立柱φ0.825+26030--55±1--4008层剪力墙0.30.152520--19±1--508层剪力墙0.250.1252520--16±1--406起爆网路设计根据本工程的特殊环境，为了避免杂散电流、射频电流和感应电流以及雷电对爆破网路的影响，工程使用非电塑料导爆管起爆器材。用四通和导爆管将同层的立柱和剪力墙分别连接，然后将柱与柱，墙与墙、墙与柱纵横连接成闭合复式网路。同一层的爆破网路连接好后，层与层之间用8股导爆管上下连接成多通道闭合网路。最后用导爆管引至起爆站由脉冲起爆器起爆。6.1起爆顺序第一个爆破缺口分7响，A-C轴立柱使用瞬发，D、E轴立柱使用MS-9（0.3s），F轴立柱使用HS-2段，G轴立柱使用HS-3段，H轴立柱使用HS-4段，I轴立柱使用HS-5段，J、K轴立柱使用HS-6段。第二个爆破缺口，立柱和剪力墙全部采用HS-5段。见图2。6.2延期时间整个起爆网路共延期（从开始点火至所有装药完全爆炸所需时间）2s。7爆破作业统计表表3爆破作业统计表楼层爆破部位孔数（个）雷管段别装药量(kg)瞬发MS9HS2HS3HS4HS5HS6八楼立柱4561308202剪力墙852六楼立柱90365431.5五楼立柱198365436482479四楼立柱456741268411260182三楼立柱44266996688445524177二楼立柱48666996688445568194一楼立柱59878117781045265104239统计357835654933044022414831961104.5齐爆药量137kg218kg130kg175kg90kg272kg80kg8安全评估及防护措施8.1爆破安全评估8.1.1爆破震动依公式V＝K(Q1/3/R)计算爆破震动速度。其中：V—最大震动速度，单位：cm/s K—与地质地形有关的系数，上海地区爆破K值取40 Q—一次齐爆的最大药量，单位：千克，本次爆破Qmax＝218kg R—本次爆破R为40 —距离参数，近距离为2,一般距离为1.5。本次爆破取1.57。经计算得：V＝40(2181/3/40)1.57＝2.0cm8.楼房塌落震动式中： K—系数1.0～1.86 取1.8 M—9层以上下落部分质量，M=12×10 H—垂直下落高度 取h=30 R—建筑物距爆破点距离 取R=15δ—为构件材料的破坏应力，δ=2×106Paα—为指数（1.24～1.44），取α=1.34V=1.98.2安全防护措施具体防护措施如下：A主动防护：对大楼外围爆破立柱采用麻袋贴紧竹笆包裹式单层防护。B被动防护：（1）xx路上的攀桩线爆前松开移位，防止落渣打断。沿大楼人行道上约3米的通讯光缆、电话线均移位至马路对面（2）位于xx路长阳路上的高压电线杆及长阳路上变压器，浇1米宽2米长（3）对长阳路人行道上埋深0.5米的高压电缆，用20cm（4）对长阳路上一根直径1.2米（5）对xx路对面的库房及大连路、长阳路的两个地铁出入口用竹笆和帆布进行防护。（6）对长阳路、xx路的高压电线，爆前松开爆后复位，爆时停水停电。由于采取了以上防护措施，爆破对周围没有产生任何影响。9爆破效果2006年10月15日晚11:30，随着爆破倒计时的下达，一阵沉闷的爆破声响过后，整幢12层大楼开始向西北倾倒并缓慢下坐，约10分钟后，尘埃落定。经现场勘测，爆堆准确地堆积在预计的堆渣范围内，长阳路和xx路一侧无后座，但人行道上掉渣较多。爆堆前部约5米，后部约8米，上部四层全部向西北方向错开叠起。