淺談框架結(jié)構(gòu)廠房的定向拆除

淺談框架結(jié)構(gòu)廠房的定向拆除

1東南角的植物景觀蓮花別墅建于20世紀(jì)80年代中期，是雁城的一座風(fēng)景如畫的建筑。但隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展,城市面貌日新月異,人們對(duì)城市規(guī)劃品位的要求越來越高,舊城改造工程已步入快車道,蓮花大廈已在規(guī)劃之列,必須進(jìn)行拆除。1.1地下空間環(huán)境蓮花大廈位于衡陽市蒸湘北路與船山西路交會(huì)處,屬商貿(mào)繁華及交通、人流密集區(qū)域。大廈主體樓東面與一棟兩層框架結(jié)構(gòu)樓房緊密相結(jié),距擴(kuò)建后的蒸湘北路約10m,距供銷大廈約35m,供銷大廈一至三層為玻璃幕墻裝飾結(jié)構(gòu),爆區(qū)東側(cè)20m處的蒸湘北路地下有通訊、燃?xì)?、供水等城市公共設(shè)施;南與兩層樓停車亭緊鄰,距船山西路綠化帶約5m,距電力賓館約35m;西面為一棟待拆兩層樓房,距被保護(hù)性建筑約8m;北面為一棟待拆三層框架結(jié)構(gòu)樓房,拆后北向空曠距離約30m;西北向?yàn)橐豢諘缤＼噲?chǎng),停車場(chǎng)內(nèi)的配電房距主體樓約8m,周圍環(huán)境相對(duì)較簡(jiǎn)單,有理想的傾倒方向和位置,但交通、人流密集,商貿(mào)繁華,施工安全管理相對(duì)較難,詳見圖1。甲方計(jì)劃采用人工拆除方法首先拆除主體樓北面的三層框架結(jié)構(gòu)樓房和東面的兩層框架結(jié)構(gòu)附屬樓,再對(duì)主體樓進(jìn)行爆破拆除。1.2立柱的排距和截面尺寸該建筑物屬框架結(jié)構(gòu)樓房,主體樓十層約35m高,最高部位37.5m,東西長(zhǎng)40m,南北寬17m,自南向北分為A、B、C、D共4排立柱,排距分別為5m、7m、5m;除B軸為10根立柱外,其余各排均為11根立柱,間距4m。立柱截面尺寸分別為40cm×50cm,40cm×60cm,40cm×70cm,?100cm,梁截面尺寸為30cm×50cm;電梯間和梯子間位于主體樓北面中間部位,為現(xiàn)澆砼墻筒(墻厚240mm)結(jié)構(gòu),詳見圖2和圖3。2爆炸方案2.1確定爆堆范圍本次爆破方案的確定主要考慮以下幾個(gè)方面:充分利用建筑物自重所產(chǎn)生的動(dòng)能和勢(shì)能解體;爆破過程中產(chǎn)生的噪音、空氣沖擊波、爆破震動(dòng)及飛石,不應(yīng)對(duì)周圍建(構(gòu))筑物及城市設(shè)施、城市地下設(shè)施造成破壞;南面的兩層樓停車亭需盡力保護(hù);西北向停車場(chǎng)內(nèi)的配電房需重點(diǎn)保護(hù)。根據(jù)大廈周圍環(huán)境,北面住宅樓與大廈之間的距離最大,為30m,但大廈主體樓高35m,最高部位37.5m,在建筑物底部切口而使其定向倒塌顯然是不可能的。經(jīng)多方案比較,決定采用單向折疊定向爆破(微差延時(shí))、傾倒方向?yàn)闁|北的拆除方案。把待爆體從垂高方向劃分成上、下2個(gè)爆區(qū),上爆區(qū)為六層以上待爆區(qū),下爆區(qū)為一層至五層待爆體。水平方向劃分為3個(gè)爆區(qū)(詳見圖4和圖5)。首先以六層、七層樓兩層樓高(6m)為開口高度,采用秒延期(0.5s延時(shí))雷管控制使上爆區(qū)率先向東北定向傾倒;然后采用同樣方法以一層、二層樓兩層樓高(約8m)為開口高度,使下爆區(qū)向東北定向傾倒,為達(dá)到縮短待爆體定向傾倒后爆堆沿定向方向上的坍塌距離,確保爆堆的坍塌范圍控制在待爆體外圍北側(cè)(定向傾倒方向)25m以內(nèi),三層、四層樓的梁、柱在接點(diǎn)附近布置炮孔,擴(kuò)大開口高度。東、西兩側(cè)的爆堆坍塌范圍控制在待爆體外圍8—10m范圍以內(nèi)。2.2拆除聯(lián)邦大樓2.2.1國家或空心混凝土磚墻爆破前首先對(duì)爆區(qū)開口高度內(nèi)梁、柱間的紅磚(或空心混凝土磚)墻進(jìn)行人工拆除,在減少其支撐作用的同時(shí),給鉆鑿炮眼和防護(hù)工作創(chuàng)造出良好的工作條件。2.2.2爆破前的預(yù)處理樓梯間和電梯間系現(xiàn)澆混凝土墻(240mm)結(jié)構(gòu),位于開口高度前沿部位,直接影響爆破區(qū)域的爆破質(zhì)量和定向傾倒效果,是爆破成功與否的關(guān)鍵之所在,爆破前必須對(duì)其進(jìn)行特別預(yù)處理。具體處理方法采用爆破處理或人工處理2種方法,處理范圍為開口高度之內(nèi)的墻體,處理結(jié)果為梁柱結(jié)構(gòu)。梁柱隨待爆體主梁柱集中爆破。2.2.3爆破前國內(nèi)景觀的保護(hù)待爆體東側(cè)的兩層樓建筑與待爆體緊密相連,事先拆除4—5m的隔離帶使之與待爆體分離;待爆體南側(cè)的兩層樓停車亭需盡力保護(hù),爆破前對(duì)待爆體南側(cè)一層、二層樓頂板的外伸部分樓板和懸臂梁進(jìn)行人工預(yù)拆除。待爆體西側(cè)升出的陽臺(tái)預(yù)先拆除,以保護(hù)西北向8m處的配電房。3計(jì)算和選擇爆炸參數(shù)3.1爆點(diǎn)的布置上爆區(qū)開口高度取6m,下爆區(qū)開口高度取8—14m。為形成理論上的鉸支點(diǎn),預(yù)防建筑物在傾倒過程中過度后坐,上下兩個(gè)爆區(qū)A軸立柱的爆高取1m,炸點(diǎn)布置在上下爆區(qū)最下面一層立柱的底部。3.2最小阻力線w對(duì)立柱和橫梁取梁柱截面短邊長(zhǎng)度的一半,砼墻取墻厚的一半,圓立柱取350mm。3.3射擊孔的距離aa=(1.5—2.5)Wa=(1.5—2.5)W3.4炮孔深度lL=(1.1—1.5)WL=(1.1—1.5)W3.5噴孔直徑dd=38mmd=38mm3.6臨空面系數(shù)ws采用乳化炸藥,藥卷直徑32mm。單孔裝藥量按下式計(jì)算Q=(q1A+q2V)?FQ=(q1A+q2V)?F式中,q1為剪切單位面積介質(zhì)的用藥量,g/m2,q1=45g/m2;A為個(gè)炮眼爆破的剪切面積,A=B×b=2Wb;q2為破碎單位體積介質(zhì)的用藥量,g/m3;V為炮眼爆破的破碎體積V=Bab;F為炮眼所在位置的臨空面系數(shù),F=1。爆破參數(shù)計(jì)算與選擇結(jié)果見表1。3.7梁、柱的布置方立柱沿截面短邊中線布置一排孔,圓立柱沿圓周布置6排孔,三層、四層樓的梁、柱在接點(diǎn)附近布置2個(gè)炮孔。所有炮孔均用粘土填塞,在炮孔的填塞中,必須保證填塞的質(zhì)量和深度,防止發(fā)生沖炮現(xiàn)象。3.8非電導(dǎo)爆管雷管段由于該樓房整體一次起爆時(shí)起爆藥量較大,會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的爆破地震波。因此,采用分區(qū)分段起爆的方法來減少一次起爆藥量,并利用時(shí)差使其達(dá)到較好的爆破效果。其分區(qū)情況及各列柱所采用的非電導(dǎo)爆管雷管段別見圖4、圖5。網(wǎng)路采用并串并聯(lián)電起爆網(wǎng)路,為確保起爆網(wǎng)路安全可靠,每個(gè)電雷管節(jié)點(diǎn)采用雙發(fā)電雷管并聯(lián)。電雷管的下一級(jí)搭橋雷管為腳線10m的毫秒導(dǎo)爆管雷管,搭橋雷管再與孔內(nèi)的延時(shí)非電導(dǎo)爆管雷管聯(lián)結(jié),每個(gè)簇點(diǎn)的導(dǎo)爆管數(shù)不大于20根。采用孔內(nèi)延時(shí),由東北向西南逐次起爆,每段之間微差時(shí)間0.5s,上下爆區(qū)各樓層同柱同段。上爆區(qū)過橋雷管用1段毫秒導(dǎo)爆管雷管,下爆區(qū)過橋雷管用10段毫秒導(dǎo)爆管雷管,同排柱上下爆區(qū)之間延時(shí)1.5s,水平方向相鄰爆區(qū)之間延時(shí)1.0s,總延時(shí)差4.5s。3.9爆炸設(shè)備的消耗量本次爆破共消耗雷管7752發(fā),總裝藥量283.424kg,單段最大藥量為63.125kg。4計(jì)算安全和保護(hù)4.1級(jí)防護(hù)的驗(yàn)證V≤20(3√Q)2WS≤V2gV≤20(Q√3)2WS≤V2g式中,S為飛石安全距離,m;Q為單孔裝藥量,kg;W為最小抵抗線,m;g為重力加速度,cm/s2。經(jīng)計(jì)算,個(gè)別飛石的安全距離小于16m,根據(jù)大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明,采用Ⅰ級(jí)防護(hù)完全可以把爆破飛石控制在20m以內(nèi),而理論上的飛石距離是在無任何防護(hù)的情況下計(jì)算的,與實(shí)際不符。因而在對(duì)人員的警戒的飛石安全距離為200m的情況下是絕對(duì)安全的。4.2空氣波浪與空氣波浪安全距離R=Κ?3√QR=K?Q??√3空氣沖擊波按最大一段總裝藥量計(jì)算,空氣沖擊波的安全距離為15.2m,其計(jì)算前提是無任何防護(hù)條件,在進(jìn)行嚴(yán)密覆蓋防護(hù)的情況下,其安全距離更小,因而是安全的。4.3爆破次數(shù)qR=3√Q?(ΚΚ′V)1/α式中,R為爆破震動(dòng)安全距離,m;KK′為系數(shù),無因次,有資料認(rèn)為,拆除爆破取7.06;Q為同段最大裝藥量,kg;V為被保護(hù)對(duì)象允許的安全震動(dòng)速度。經(jīng)計(jì)算,爆破震動(dòng)的安全距離為13.6m,拆除爆破產(chǎn)生的震動(dòng)遠(yuǎn)小于建筑物倒地時(shí)所產(chǎn)生的震動(dòng),只要坍塌范圍內(nèi)沒有城市地下設(shè)施就不會(huì)產(chǎn)生危害作用。4.4周邊防護(hù)材料安全防護(hù)采用Ⅰ級(jí)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。采取近體防護(hù)、周邊防護(hù)、重點(diǎn)防護(hù)相結(jié)合,近體防護(hù)采用兩層草墊子、鐵絲網(wǎng)和竹夾板等柔性防護(hù)材料和硬性材料嚴(yán)密覆蓋爆體,周邊防護(hù)采用尼龍網(wǎng)或蛇皮布封閉作業(yè)區(qū),確保施工人員及行人的安全,確保爆破產(chǎn)生的飛石、空氣沖擊波、爆破震動(dòng)等不破