待拆建筑物磚結構爆破拆除技術

待拆建筑物磚結構爆破拆除技術

1項目總結及環(huán)境1.1鋼筋混凝土體系被拆除的東山酒店（前樓）是淮南市人民政府的接待中心。它建于1973年，由磚砌而成，中間走廊和兩側對稱的房間。樓主體結構五層,中間局部六層,平面形狀如圖1,樓東西長110m,南北主體寬14m,內走廊寬1.6m,樓高20.5m。樓的外墻、隔間墻和內廊墻均為37磚墻,少量24磚墻,20世紀80年代初,為抗震需要樓房進行了部局加固,樓的幾個角柱(共8根)外部加設了200mm厚的鋼筋混凝土,鋼筋直徑18mm;另外墻面全部碎石水泥沙漿抹面,厚度20mm。中間門樓部位有四根鋼筋混凝土立柱(一樓至六樓),斷面500mm×400mm。每層均設有現(xiàn)澆鋼筋混凝土圈梁,斷面200mm×200mm。樓梯為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。此外,有三面隔墻墻體在37磚墻外加固有100mm厚的鋼筋混凝土,鋼筋網(wǎng)格尺寸200mm×200mm,鋼筋直徑6mm,部分衛(wèi)生間也是此種結構。樓房總的拆除面積約7860m2。1.2現(xiàn)澆地下主副樓洞山飯店位于淮南市中心鬧市區(qū),該樓南面18m(樓前墻距行車道邊緣的距離)是淮南市的主干道洞山西路,交通客流量大,車輛來往頻繁,行人過往匆匆,道路兩邊均有多趟架空高壓線纜和通訊線纜,樓前8.6m還有一排高大的水杉(要求盡可能保留);東側36m為市交通銀行,再往東是財經(jīng)大廈;東南44m為一居民小區(qū),5~6層磚混結構住宅樓房;北55m是洞山飯店后樓,靠西端北38m是車庫,前后樓之間為花壇和停車場,爆破施工期間正常使用;西側2.5m處緊挨市建設銀行辦公樓,東端山墻一樓外墻體上安設有三臺空調的主機和一個配電箱?？傊?待拆樓房周圍環(huán)境較為復雜,爆破安全要求高。具體周圍環(huán)境如圖1所示。2技術方案2.1南樓主植物爆破方案為確保樓房控制爆破拆除安全順利進行,必須根據(jù)周圍環(huán)境、樓房本身的結構特點及工程要求確定出合理的、切實可行的控制爆破方案。樓房東側無倒塌空間,西側距建設銀行僅2.5m,更無法西倒,再考慮到北樓在南樓拆除期間正常使用,故也不宜采用向北倒塌的方案,南面為主干道,爆破后的碎碴不能占路影響交通。因此,根據(jù)本工程的特點和以往的經(jīng)驗并參閱相關資料,決定采用基本原地倒塌稍向南傾倒拆除爆破方案,依靠前后不同爆高和分段順序起爆實現(xiàn)之。利用其倒塌時對地面的沖擊作用將墻體和樓板摔碎。除鋼筋混凝土柱爆破至三樓(二層和三層的柱僅布置2~3個炮孔)外,磚墻和磚柱爆破范圍僅限于一樓。該樓房樓梯間為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構,經(jīng)過仔細分析其構成和受力情況后認為,只要將1~3層樓梯下的承重墻炸斷,并在樓梯的每一個轉彎處布孔裝藥并進行充分破碎,即可實現(xiàn)樓梯間的折疊坍塌。樓梯爆破同樓房主體爆破同時進行。2.2外墻預處理方案37磚墻體再加上抹面砂漿,直接人工預處理較為困難。為加快施工速度和縮減起爆雷管的數(shù)量,簡化起爆網(wǎng)路,在保持樓房整體穩(wěn)定性的前提下,對房間隔墻和內走廊墻采取先行放開心炮,然后人工刷大的預處理方案,開鑿出的孔洞呈拱形,高度1.0~1.2m。北面外墻不能放小炮,也就未進行預處理。另外,開心炮還起到了試爆的作用。樓房西側距建設銀行僅2.5m,為保證樓房倒塌時不破壞銀行建筑,首先人工將西部兩跨一層以上全部拆除(一層不再爆破拆除)。2.3爆高2.3.1提供爆破條件確定的爆破高度炸碎鋼筋混凝土立柱一定范圍內的混凝土,使之脫離鋼筋,當暴露部分的頂部所承受的載荷超過其抗壓極限強度或達到壓桿失穩(wěn)的臨界載荷時,鋼筋必然發(fā)生塑性變形而使立柱失穩(wěn),樓房下塌。其爆高可按下式確定:H=K(B+Hmin)(1)式中:H為立柱爆高,m;B為立柱截面的最大邊長,m;Hmin為保證失穩(wěn)時的最小爆高,m,可近似取Hmin=12.5d(d為混凝土立柱中豎向鋼筋的橫斷面直徑,d=16mm);K是與樓房自身條件和爆破條件有關的系數(shù),取K=1.5~2.0。經(jīng)過計算后取鋼筋混凝土立柱的前排爆高H1=1.5m,后排爆高H4=0.6m。2.3.2磚柱爆高的計算由于磚墻和磚柱的抗彎強度很小,在豎向沖擊力作用下灰縫也易破壞,所以磚墻和磚柱的爆高(Hb)可以小些,傾倒方向上的磚墻和磚柱的爆高可按下式計算:Hb=(2~3)δ(2)式中:δ為磚墻和磚柱的厚度,m。對于原地倒塌,反向一側的磚墻和磚柱的爆高同前一排;若為定向倒塌,反向一側的磚墻和磚柱只須布置1~2排炮孔,爆出一條縫即可,其他承重墻和承重柱的爆高可用幾何方法求得。經(jīng)過計算選定前排墻和柱的爆高Hb1=1.2m,后排爆高Hb4=0.4m。2.4爆炸參數(shù)2.4.1孔的配置和孔深(1)炮孔的布置參數(shù)南面墻平行布置四排炮孔,最下一排炮孔距地面高度1.2m(窗臺高度1.0m),北面墻布置兩排炮孔,中間走廊的兩面墻均布置三排炮孔,隔墻則按三角形爆破缺口原理布置,各墻炮孔均布置成三角形,布置參數(shù)如下:炮孔間距ab=400mm;炮孔排距bb=400mm;炮孔深度Lb=(0.7~0.8)δq,δq為墻體厚度,37墻δq=400mm,24墻δq=260mm。(2)炮孔的間距和布置原則包括鋼筋混凝土柱、磚結構柱和樓梯橫梁在內需爆破的梁或柱。因梁和柱的寬B≤600mm,布置單排炮孔即可,布置參數(shù)為:最小抵抗線W=B/2;炮孔間距a=(1.2~1.5)W。梁和柱的炮孔深度確定原則是保證藥包中心位于梁或柱的中心線上,即炮孔深度L=(0.6~0.8)δ,這里δ為梁體和柱體在鉆孔方向上的厚度。具體參數(shù)見表1。2.4.2爆破介質的qb采用拆除控制爆破常用的體積公式計算藥量:Qb=qV(3)式中:Qb為單個炮孔裝藥量,g;q為單位炸藥消耗量,g/m3;V為該炮孔承擔的破碎體積,m3。因此,對于墻體Qb=qabδ;對于梁體和柱體,Qb=qaBδ。不同的爆破介質,單位炸藥消耗量的取值不一樣,鋼筋混凝土取q=600~800g/m3;混凝土取q=300~500g/m3;磚取q=800~1000g/m3。通過計算并試爆后選取的墻和柱的單孔裝藥量列于表1。2.5爆炸設備的選擇和爆炸網(wǎng)的設計2.5.1爆炸設備采用2號巖石銨梯炸藥;炮孔內裝半秒延期非電雷管,網(wǎng)路連接用瞬發(fā)非電雷管和四通與導爆管互連,起爆用瞬發(fā)電雷管。2.5.2雙雷管連接成路網(wǎng)非電起爆系統(tǒng)安全可靠,可同時起爆較多雷管,并且連線方便,因此采用非電起爆網(wǎng)路。炮孔內根據(jù)起爆順序的需要裝入不同段別的半秒延期非電雷管,為保證炮孔裝藥的可靠起爆,關鍵部位(主要是柱體)的炮孔裝入雙雷管,孔外用瞬發(fā)非電雷管連接成網(wǎng)路,每一個捆扎點雷管數(shù)量12~20發(fā),用兩發(fā)瞬發(fā)雷管捆扎,分別連接,即形成復式起爆網(wǎng)路,兩趟網(wǎng)路自行閉合,相互間多處四通相連?；旧鲜且粋€房間一個捆扎點,雷管數(shù)量超過20發(fā)的,可先行部分四通相連。在網(wǎng)路中設置三個起爆點,東部、中部、西部各一個,引出六根導爆管,最后用兩發(fā)瞬發(fā)電雷管起爆。2.5.3外墻外墻、東北部外墻起爆的順序為:南面外墻和南側房間隔墻、內走廊墻、北側房間隔墻、北面外墻。另為保證整座樓房的倒塌破碎,將其自東向西平均分為1、2、3三個爆區(qū),自南向北順序,1區(qū)采用秒延期1、2、3段雷管,2區(qū)采用3、4、5段雷管,3區(qū)采用4、5、6段雷管。3爆炸安全和保護3.1爆破質量變化建筑物或構筑物的爆破震動安全距離應滿足下式R=(Kv)1/αQm(4)R=(Κv)1/αQm(4)式中:R為被保護建筑物要求的爆破地震安全距離,m;Q為炸藥用量,kg,齊發(fā)爆破時取總裝藥量,微差或秒差爆破時取最大一段裝藥;m為藥量指數(shù),取m=1/3;α為爆炸地震波衰減指數(shù),其取值與爆區(qū)的地質條件等有關,一般取α=1~2;v為介質質點的安全臨界振動速度,一般建筑物,取v=5cm/s;質量較差的舊磚石房屋,取v=2~3cm/s。K為與地質、地形等條件有關的系數(shù),對于土壤和較軟的巖石,一般取K=200~300。本工程在地表以上分散裝藥,且又采用半秒延期分段起爆,經(jīng)驗算證明周圍建筑物不會因爆破震動而損壞。3.2聲波安全距離本工程為分散裝藥,又有覆蓋物防護,爆炸沖擊波的作用強度較低,不會對周圍建筑物造成危害。3.3嚴格爆破質量控制根據(jù)已有資料對城市控制爆破中飛石產生原因和防治措施的分析和研究,結合本拆除爆破工程的特點,為減少爆破飛石的危害,除嚴格按照爆破設計要求精心進行施工、特別是要嚴格控制裝藥量外,還采取了嚴密的遮擋和覆蓋綜合防飛石措施。在樓房四周(距離8~10m)設置一道3.5m高的竹籬笆墻;在整個爆破高度范圍內包括原窗戶和門實行多層近體防護,第一層為水濕草袋,第二層為雙層竹笆;西側建設銀行墻外的空調主機和配電箱用棉被覆蓋;對于易產生飛石的個別鋼筋混凝土柱加蓋了鐵絲網(wǎng)。4樓地面缺失造成的塌落2002