復(fù)雜環(huán)境下高層框架樓定向爆破拆除技術(shù)要點(diǎn)

復(fù)雜環(huán)境下高層框架樓定向爆破拆除技術(shù)要點(diǎn)

1國內(nèi)爆破破碎房屋概況我省大部分腐敗建筑，嚴(yán)重影響了市場繁榮。最近，?？谑袦p少了腐爛建筑物的數(shù)量，并拆除了現(xiàn)有的腐敗建筑物。瓊山區(qū)玉李新村1棟9層框架爛尾樓成功爆破,拉開了市政府緊急依法處置爛尾樓項(xiàng)目的序幕。由于城市建設(shè)的發(fā)展,有些爛尾樓周圍已建設(shè)有很多商用或住宅樓房,周圍環(huán)境條件十分復(fù)雜,給爆破拆除增加了難度。玉李新村這棟爛尾樓建于1988年,框架結(jié)構(gòu)已封頂,50%內(nèi)部墻體已完工,建筑高度27m,長26m,寬11.5m,建筑面積2679m2,長度方向有8～9列承重柱,寬度方向?yàn)?排承重柱,共計(jì)25根承重柱。承重柱橫截面為長方形,梁橫和樓板為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。因欠缺施工圖紙,混凝土標(biāo)號及梁柱配筋不詳,混凝土風(fēng)化程度不均。另在中部樓梯處有“十”字形剪力墻,厚度為20cm。待拆除樓房周圍環(huán)境十分狹窄,前面有傾倒場地,側(cè)邊0.5～0.7m有居民自建樓房需要保護(hù),后側(cè)8.4m有汽車修理車間。建筑環(huán)境平面圖見圖1,爆破拆除建筑的剖面圖見圖2。2側(cè)向坍落振動風(fēng)險根據(jù)此爛尾樓拆除的環(huán)境條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),其爆破安全控制方面主要存在以下難點(diǎn):(1)爆破定向準(zhǔn)確度要求極高,因向右側(cè)偏斜0.5m就會傷及需保護(hù)的民房建筑;(2)側(cè)向坍塌控制極嚴(yán),要求9層高建筑倒塌后,爆堆的一側(cè)坍塌控制必須在0.5m以內(nèi);(3)在如此近距離范圍將爆破振動和塌落振動控制在安全值以內(nèi)難度較大;(4)爆破樓房的一側(cè)0.7m就是居民住宅窗戶,而且另外一側(cè)和后側(cè)5～10m都是低層樓房和莊稼,一旦產(chǎn)生大量飛石將造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。3爆破安全關(guān)鍵因素(1)爆破切口。定向爆破切口分上下兩層,特別是底部切口要盡可能對稱,保證定向準(zhǔn)確。為了使傾倒順利,底部主爆破切口最大炸高至第4層,上部副爆破切口炸高為5～7層,4層以上只在每根立柱下半段布4個炮孔,作弱松動爆破,讓框架結(jié)構(gòu)定向傾倒后解體更徹底,并有效減小前方傾倒范圍和塌落振動強(qiáng)度。(2)起爆網(wǎng)路。為了確保定向準(zhǔn)確,起爆延時分段的原則為:同排柱同段起爆,避免傾倒過程中發(fā)生扭轉(zhuǎn);為了盡可能減少爆破誤差對樓房傾倒方向的影響,將底部切口范圍的第一、二排柱都設(shè)為2段(25ms)雷管起爆。作為旋轉(zhuǎn)支點(diǎn)的第三排柱為11段(460ms)雷管起爆,上部切口范圍全部為12段(550ms)雷管起爆,其設(shè)計(jì)意圖是當(dāng)建筑物開始傾斜后,上部切口才爆破,不影響傾倒方向,也有利于解體。(3)爆破參數(shù)。理想的爆破參數(shù)應(yīng)該滿足底層切口內(nèi)柱體徹底炸毀,但爆破飛石又能控制在安全距離范圍內(nèi)。由于缺乏施工圖和相關(guān)資料,對450mm×600mm和400mm×600mm兩種柱體的混凝土標(biāo)號及配筋情況不明,只能根據(jù)試炮來確定合理爆破參數(shù),其中最重要參數(shù)是炸藥單耗q。試驗(yàn)后確定底層立柱q=1.2～1.3kg/m3,后排支撐柱q=1.0kg/m3;2～3層立柱q=1.0～1.2kg/m3;4層以上立柱q=0.8～0.9kg/m3。由于柱體截面為長方形,炮孔內(nèi)分二段裝藥,使得藥量分布更均勻。(4)預(yù)處理。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定向、控制爆堆側(cè)向坍塌范圍,確保側(cè)邊建筑物的安全,在爆破前要做以下預(yù)處理工作:(a)樓房內(nèi)剪力墻預(yù)拆除。先用風(fēng)鎬在剪力墻周邊鑿縫,然后將縫間鋼筋全部割斷,則可拆除整塊剪力墻。樓房內(nèi)剪力墻主要是加強(qiáng)樓房的整體剛度,拆除后不影響建筑物的穩(wěn)定,相反有利于爆破后順利倒塌。(b)邊墻預(yù)先用人工拆除。實(shí)踐證明,爆堆側(cè)向坍塌范圍主要取決于側(cè)邊磚墻垮塌散落程度。為了嚴(yán)控爆堆側(cè)向坍塌,預(yù)先拆除邊墻,由人工向內(nèi)部敲落,再將碎碴清理到樓層內(nèi)部。(c)預(yù)先拆除靠近保護(hù)民房窗戶1m左右的柱體,盡可能減小爆破對鄰近民房的沖擊破壞,柱體預(yù)拆除的方法是用風(fēng)鎬上下鑿縫,再將縫間鋼筋割斷,用人工將立柱向里側(cè)拉倒。此外,試爆柱與預(yù)拆除柱位置宜對稱。(d)爆破切口范圍內(nèi)的樓梯預(yù)先砸斷,但必須保留連接鋼筋,以保證施工安全,同時防止樓梯影響定向傾倒。進(jìn)行以上必要的預(yù)拆除之后,即可實(shí)現(xiàn)樓房順利定向倒塌,滿足爆破安全的設(shè)計(jì)意圖。(5)近體飛石防護(hù)。近體防護(hù)材料應(yīng)具有以下兩個特性:一方面有足夠的強(qiáng)度和韌性阻擋飛石拋散;另一方面有良好的透氣性,使爆炸氣體可自由擴(kuò)散,避免巨大氣壓將防護(hù)體連碎石一同拋出。實(shí)踐證明竹笆是很經(jīng)濟(jì)的防護(hù)材料,它既有強(qiáng)度和韌性,也有良好的透氣性,防護(hù)飛石效果很好。爆破前在柱體四面掛設(shè)2～3層防護(hù)竹笆,然后每間隔15～20cm用10#鐵絲綁扎2～3圈,基本能將爆碴擋在1m范圍內(nèi),主要飛石控制在3m以內(nèi)。此外又將被保護(hù)建筑的窗戶用木板嚴(yán)實(shí)圍擋,盡可能保護(hù)門窗的安全。(6)減振墊層。由于倒塌場地左半側(cè)有已建至±0的民房基礎(chǔ),為了保護(hù)已建基礎(chǔ),應(yīng)在基礎(chǔ)層上墊鋪松土作緩沖減振層,松土墊層的厚度為0.8～1.0m。(7)振動檢測。為了檢驗(yàn)爆破振動和塌落振動對近在咫尺的民房安全影響,爆破前將振動傳感器安放在保護(hù)民房的屋內(nèi)地面上,且距離待爆破拆除樓房最近的墻角處,見圖1。傳感器距待爆破拆除樓房側(cè)邊最近距離為1m,離最近的爆破立柱2.5m,檢測如此近距離的樓房拆除爆破振動和塌落振動風(fēng)險很大,其波形見圖3。4爆破變形檢測根據(jù)倒塌過程的錄像資料和爆破后現(xiàn)場調(diào)查分析,本次爆破非常成功,取得了滿意的效果,具體表現(xiàn)在以下幾方面:(1)傾倒方向準(zhǔn)確。樓房完全準(zhǔn)確地落入預(yù)定的倒塌范圍,右側(cè)0.7m緊鄰的保護(hù)居民樓沒有受到任何碰撞和擠壓。爆破樓房整體傾倒,后坐約1m,右側(cè)坍塌擠出寬度僅0.4m,達(dá)到了預(yù)想的效果。根據(jù)這次爆破后爆堆形態(tài)分析,之所以爆堆向右側(cè)坍塌擠出0.4m,主要是倒塌場地左側(cè)加高了0.8m厚松土,左右兩側(cè)高低不平,致使結(jié)構(gòu)體倒地后向右側(cè)少量傾斜,見圖4。幸好場地左右兩側(cè)高差不大,但由此也得到一條重要的教訓(xùn)——“倒塌場地的平順和傾斜方向?qū)Ρ研螒B(tài)的影響不可忽視”。(2)爆破振動和觸地振動輕微。緊鄰右側(cè)居民樓內(nèi)距離爆破樓房僅1m遠(yuǎn)處最大爆破振動垂直質(zhì)點(diǎn)速度峰值僅為1.9cm/s;最后排柱下坐觸地產(chǎn)生的振動垂直質(zhì)點(diǎn)速度峰值最大達(dá)2.0cm/s,而樓房向前傾倒觸地的振動垂直質(zhì)點(diǎn)速度峰值為1.0cm/s。這樣的振動量級小于《爆破安全規(guī)程》的允許值,振動在安全范圍內(nèi),沒有對鄰近居民樓造成損害。另外從檢測的振動波形分析,初始爆破振動與后排下坐觸地振動形成的振動相位時差為0.15s,樓房向前傾斜觸地時間為0.85s,觸地后框架繼續(xù)受沖擊作用發(fā)生解體破壞,全部持續(xù)振動時間長達(dá)2.4s。由此可以推測,這次爆破過程中最后排支撐柱的爆破延時設(shè)在0.43s,等于該爆破發(fā)生在最后排柱下坐垮塌后,最后排爆破點(diǎn)沒起到轉(zhuǎn)軸支點(diǎn)的作用;同時也反證了定向爆破時最后排支撐柱起爆時間應(yīng)比前排遲0.15s以內(nèi),若最后排柱爆破延時時間過長,也就起不到定點(diǎn)轉(zhuǎn)軸的作用。雖然每棟樓房的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度不一樣,最后排發(fā)生下坐破壞的時間有差異,但這次近距離振動檢測證明了最后排下坐破壞發(fā)生的時間比預(yù)想的短很多,以往半秒逐排等差延時的起爆順序欠合理性。據(jù)多次實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)可知,若傾倒縱向有多排立柱,第一排柱與第二排柱的起爆延時可以到0.5s,以后各排柱之間的起爆延時應(yīng)逐漸縮短,最后排柱與次后排柱的起爆延時宜在0.15s左右。因此一般的樓房拆除爆破用毫秒分段雷管更好,半秒等差雷管應(yīng)慎用。(3)飛石防護(hù)效果好,爆破聲響小。根據(jù)爆破后現(xiàn)場調(diào)查和倒塌過程的錄像資料,發(fā)現(xiàn)爆破體周圍飛石很少,樓房觸地沒產(chǎn)生飛濺。相距0.7m的民房窗戶玻璃都沒有破損,爆破安全防護(hù)非常成功。5爆堆側(cè)向坍落地因素通過這次復(fù)雜環(huán)境下高層框架樓定向爆破拆除實(shí)踐與分析,可以得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識:(1)倒塌場地的平順和傾斜方向?qū)Ρ研螒B(tài)的影響不可忽視,特別在復(fù)雜環(huán)境下可利用倒塌場地傾斜方向來控制爆堆一側(cè)的坍塌范圍,爆堆只可能向場地較低一側(cè)偏斜。(2)預(yù)先徹底拆除邊墻可以嚴(yán)控爆堆側(cè)向坍塌,爆堆側(cè)向坍塌范圍主要取決于側(cè)邊磚墻垮塌散落程度。(3)樓房后排柱下坐可能是首次觸地,其觸地振動較大;而傾倒觸地時,