复杂环境下特殊框架结构厂房爆破拆除方案

复杂环境下特殊框架结构厂房爆破拆除方案

1馆小、大跨空间无排放式结构楼兰州城市建设投资有限公司因城市交通的扩建，部分天侯路专业酒店被拆除。博大宾馆为“h”型结构楼房,其中因道路扩建需拆除部分(主楼部分)为9层框架结构楼房(不包括顶部3.5m高的圆型球体部分),保留部分为4层框架结构楼房的一半。此道路扩建工程为兰州市政府城市建设重点工程,工期紧,任务重,为了确保道路按期竣工,决定采用快速爆破的拆除方案。1.1麻黄大6楼2层楼博大宾馆位于兰州市繁华地段天水北路主干线上。北面2.2m为6层民用建筑楼;东面紧挨博大宾馆保留部分为3层居民楼房,3层居民楼以东低于水平地面8m为2层楼房,距离博大宾馆主楼部分8m处为110kV高压输电线路,距离20m处为4层居民楼;东南距离5m处为4层办公楼;南面3m处为巷道,15m处为老旧6层砖混楼;西面2m处为埋深1.5m的自来水管和兰州市天然气主管道,15m处为新建道路中心花坛,17m处为380V输电线路,马路对面分别为居民商铺和高档住宅小区;在西北和西南方向15m处各有1台变压器。周围环境非常复杂,爆破楼房周围环境见图1所示。1.2清除部分高宽,确定立柱尺寸楼房为9层框架结构(不包括顶部一高为3.5m的圆球状标志),楼房结构为“h”型,南北走向。南北长为62.0m,东西宽为17.0m,拆除部分宽为12.5m,楼房高度为27.2m,实际高度为30.7m。拆除部分高宽比为2.5,楼房西面部分(拆除部分)高9层,东面部分(保留部分)高4层。楼房东西共3排立柱,拆除前2排立柱之间部分,立柱尺寸为60cm×60cm,第2排立柱5层以下需保留,联系梁尺寸为40cm×70cm。所有墙体为空心砖墙,楼房在北面和西面各有一楼梯间,在西面中间部分有一电梯间(3m×3m)。楼房结构图如图2、图3所示。1.3保护好氮气管线的安全(1)爆破必须严格控制楼房倒塌方向及爆堆的堆积范围,保证周围建筑物和水气管线的安全,保证道路中心花坛不受影响。(2)爆破保证东面8m处110kV高压输电线路的安全。(3)必须严格控制爆破震动和建筑物触地震动,做好爆破飞石防护。(4)爆破确保博大宾馆东面保留部分安全不能受损。2爆炸方案的确定2.1主副楼5楼以上该楼的高宽比较大,有利于采用定向倾倒方案。根据楼房的周围环境情况、结构特点、清渣方式及工程要求等因素考虑,从施工的安全性和工期考虑,楼房采用上部(5楼以上)向西倾倒、下部原地坍塌的爆破方案。为了降低楼房倒塌长度,同时确保保留部分的安全,决定2楼以下不处理,3～4楼为第1爆破缺口,6～7楼为第2爆破缺口。同时为了保证楼房保留部分的安全,在保证楼房稳定的条件下,在爆破前将连接部分进行人工处理,不能提前处理的部分(如东西向连接横梁)全部采用钻眼装药,和楼房同时起爆,以减小其中的钢筋对后排保留立柱的拉伤。为了防止爆破楼房后坐对保留部分的影响,在起爆网路连接时加大了前后排的微差时间。2.2楼下钢筋混凝土预破碎爆破前,首先对部分影响楼房倾倒的部位用机械和人工方法进行预处理,预处理主要部位:(1)爆破缺口内所有东西向墙体全部人工处理完,同时3楼和6楼内部所有墙体预先处理;(2)为了降低楼房倒塌长度,爆破前将楼房顶部3.5m高的圆球状钢筋混凝土设施用人工拆除;(3)爆破缺口内的电梯间和楼梯间全部预拆除;(4)为了保证保留部分的安全,将第2排立柱5楼根部前后各开一“∠”缺口,将每根立柱内所有钢筋切断二分之一以上;同时将2、3、4楼楼板在第2排立柱根部开一条缝,将其中所有钢筋全部提前剪断;东西向横梁的根部全部布置炮眼将梁进行粉碎性爆破。3爆炸技术的设计3.1立柱破坏高度依照详细的结构资料和配筋情况,根据工程类比和以往的工程经验,由公式HP=K(B+Hmin)计算。式中:HP为立柱的破坏高度;K为经验系数(取2～3);B为立柱截面的最大边长;Hmin为立柱的最小破坏高度(通常取最小抵抗线的1.5倍)。确定最小爆破切口高度为2.1m,为了使楼房的倒塌爆堆长度控制在10m的范围之内,确定上、下爆破缺口的爆高分别为6.4m和10.6m。爆破切口见图4。3.2孔参数和计算本楼房各部位爆破参数列于表1。4爆破缺口采用微差导爆管起爆路网由于此次楼房爆破拆除位于闹市区,周围环境较为复杂,楼房东面8m处为110kV高压输电线路,西面有380V高压输电线路,周围杂散电流比较高,为了保证爆破网路安全,决定采用孔外毫秒微差导爆管起爆网路。所有孔内采用高段位雷管,实施孔外延期。为了降低楼房在倾倒过程中触地震动,将整个楼房从南向北分3个大微差区,区与区之间采用9段(310ms)延期;上下爆破缺口采用15段(880ms)延期;前排与后排之间分别采用13段(650ms)和15段(880ms),微差时间230ms。在爆破前将所有的网路都连接完毕,每个连接点都采用双发雷管交叉连接,形成复式网路。只在楼房最端头留一个起爆点连接双发电雷管起爆,电雷管联接待所有警戒到位,输电线路临时停电之后由专人负责联接。5爆炸安装安全5.1飞石安全防护本楼房拆除爆破采用上下2个爆破缺口,爆破部位高,炮眼浅,且周围环境较为复杂,爆破飞石需重点防护。本次爆破在飞石安全防护主要采用以下措施:所有立柱采用从里向外打眼,并在飞石重点防护部位适当减小装药量;在爆破前将所有窗户、门等采用竹笆堵严,并且将楼房所有爆破部位采用双层加厚彩条布进行包裹,以确保爆破飞石不对周围环境产生影响。5.2爆破实施影响本次爆破主要考虑爆破振动对北、西、南方向的居民住宅楼及办公室的影响,根据《爆破安全规程》GB6722—2003中规定,估算出本次爆破产生的振速远小于被保护对象所规定的相关数值,因此爆破产生震动不会对周围建筑产生不良影响。5.3爆破触地震动计算建筑物爆破倾倒后冲击地面而引起的振动大小与其质量、重心高度和触地点土层的刚度有关。根据中国科学院力学研究所提出的经验公式,烟囱类结构物塌落作用于地面造成的振动速度V有以下关系Vt=Kt[R(MgHσ)1/3]Vt=Κt[R(ΜgΗσ)1/3]式中:Vt为塌落引起的地面振动速度,cm/s;M为下落构件的质量,t;g为重力加速度,m/s2;H为构件中心的高度,m;σ为地面介质的破坏强度,一般取100kg;R为观测点至冲击地面中心的距离,m;Kt=3.37;β=-1.66。经计算得知被保护建筑物的触地振动速度均小于3cm/s。其触地震动不会对北面建筑物造成破坏。此次爆破触地震动主要考虑爆破楼房西面2m埋深为1.5m的自来水管和兰州市天然气主管道。为了保护管道安全,在爆破前在管道顶部用机械堆约1.5m高的减震土墙。同时对输电线路、自来水管及天然气采用临时关停措施。同时为了减小楼房倒塌的触地震动,将楼房采用多段微差起爆,尽量使楼房在空中解体。5.4高压输电线路实施保护由于本次爆破在兰州市内繁华地段进行,周围多为民居和相关设施,需重点保护楼房东面8m处110kV高压输电线路。为了使爆破粉尘对周边环境影响减小到最低程度,在爆破前由相关部门准备2辆消防洒水车,爆破结束马上采取洒水降尘措施。6类型地震爆破技术在市区繁华地段进行了安全高效爆破起爆后大楼沿方案设计预想,由南向北、由上向下分段坍塌。在不足10s内完全塌落并解体(见图5)。楼房爆破部分解体充分,爆堆向前约14m,南北方向除个别砖墙塌落碎块之外,基本没有形成爆堆,楼房东面要求保留部分基本完好无损,达到了预期的保护效果。爆破飞石没有对周围建筑设及施造成损坏。爆后经相关部