復(fù)雜環(huán)境條件下104m高剪力墻結(jié)構(gòu)廠房爆破拆除

復(fù)雜環(huán)境條件下104m高剪力墻結(jié)構(gòu)廠房爆破拆除

1爆破清理樓大跨樓該建筑位于廣東省石興山山頂花園，占地104.1米，成功拆除，于2009年8月13日竣工。該建筑于1994年竣工，1997年關(guān)閉。大樓南北寬33.8m、東西長(zhǎng)38.5m,建筑面積為27875m2。封頂后因遭遇亞洲金融危機(jī)成為爛尾樓,13年后因其功能落后,不能適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)需求,決定對(duì)該爛尾樓進(jìn)行爆破拆除。1.1層框架結(jié)構(gòu)民間跨度大,距立雪道與學(xué)院路物質(zhì)資本2該樓東側(cè)是施工開挖邊坡,距坡底44m,東南側(cè)距離中山市重點(diǎn)文物東岳廟40m;南側(cè)距居民院圍墻5.2m,距1層磚結(jié)構(gòu)民房6m,距3層框架結(jié)構(gòu)民房10m,距2層磚結(jié)構(gòu)民房15m;西南側(cè)距5層磚混結(jié)構(gòu)民房65m,距工地變壓器78m;西側(cè)距坡底81m,距立雪道上的高壓電纜溝85m;西北側(cè)距立雪道與學(xué)院路交點(diǎn)邊坡坡底88m;北側(cè)距學(xué)院路邊坡坡底50m,距學(xué)院路上供水管線58m,距育才閣住宅小區(qū)最近建筑78m,樓房周圍100m范圍內(nèi)有住戶118戶,1244人,周圍環(huán)境極其復(fù)雜,具體見(jiàn)圖1。1.2層頂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該大樓屬框支剪力墻結(jié)構(gòu),“井”字形布置,1層和地下室為框架結(jié)構(gòu),2～32層均為剪力墻結(jié)構(gòu)。中間部分為核心筒,布置3個(gè)電梯井、1個(gè)強(qiáng)電井、2個(gè)通風(fēng)井、1個(gè)管道井、1個(gè)樓梯間,平面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。1層層頂有150cm×80cm框支梁;框支梁主筋Φ28mm,梁頂和梁底雙層布筋,箍筋Φ12mm,間距10cm;核心筒四周32根立柱,立柱高5.5m,截面尺寸均為1.3m×1.3m,立柱主筋最大Φ28mm,箍筋最大Φ12mm,間距10cm。主筋數(shù)量為12根Φ28mm,20根Φ25mm。核心筒剪力墻厚20～50cm。2～32層為標(biāo)準(zhǔn)層,布局相同,核心筒部分剪立墻厚20～40cm,其他部分剪力墻厚度20～30cm,樓板厚15cm,每層縱橫梁斷面較小,分別為25cm×60cm,20cm×60cm,30cm×30cm,20cm×30cm。樓房立柱、剪力墻鋼筋混凝土標(biāo)號(hào)為C35。2爆炸方案2.1爆破方案的復(fù)雜程度和技術(shù)難度該大樓是典型的剪力墻結(jié)構(gòu),核心筒在建筑的中央部分,主要用于抵抗水平側(cè)力。此種結(jié)構(gòu)十分有利于結(jié)構(gòu)受力,具有極強(qiáng)的抗震性。因此,此類建筑與傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)相比給爆破拆除增加了一定的復(fù)雜程度和技術(shù)難度。爆破方案采用了以下技術(shù)措施:(1)采用蝶式切割預(yù)處理方式,加大剪力墻預(yù)處理力度,變墻為柱,減少爆破部位。(2)采用大切口爆破技術(shù),對(duì)樓體進(jìn)行多切口爆破,降低觸地質(zhì)量,控制塌落振動(dòng),縮短塌散長(zhǎng)度。(3)采用延時(shí)起爆技術(shù)控制單響藥量、降低爆破振動(dòng)。(4)合理前移鉸接點(diǎn),加大后排支撐,預(yù)防樓房后坐。(5)主動(dòng)防護(hù)和被動(dòng)防護(hù)相互結(jié)合控制爆破飛石,倒塌方向砌筑減振土堤以降低振動(dòng)影響。采用定向向西倒塌施工方案,倒塌中心線朝立雪道方向(西偏北10°)2.2定向塌散長(zhǎng)度選擇選用3個(gè)爆破切口。第1個(gè)切口選在1～5層,切口角度為23°,該切口保證樓房順利定向倒塌;第2個(gè)切口選在12～14層,切口角度為12°,該切口縮短倒塌長(zhǎng)度,降低塌散長(zhǎng)度;第3個(gè)切口選在22～24層,切口角度為12°,該切口再次縮短倒塌長(zhǎng)度。為使樓房主體倒塌后轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈有足夠的支撐力,鉸鏈前移至⑧軸,⑧～⑩軸同時(shí)起爆。2.3蝶式粉碎機(jī)預(yù)處理由于剪力墻預(yù)處理工作量大,且大部分超過(guò)30cm,特采用型號(hào)為HILTID-LP32/DS-TS32的蝶式切割機(jī),在爆破切口內(nèi)的剪力墻上開設(shè)孔洞,變墻為柱。為保證樓體穩(wěn)定性,預(yù)留部分必須有足夠承載力。處理最大量為墻體面積的58.1%,對(duì)預(yù)處理后的結(jié)構(gòu)經(jīng)中山市建筑設(shè)計(jì)院三所結(jié)構(gòu)計(jì)算能保證安全。在預(yù)處理切割過(guò)程中,對(duì)樓房采用了水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測(cè),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有位移變化,證明預(yù)處理后樓房結(jié)構(gòu)安全沒(méi)有受到任何影響。2.4爆炸參數(shù)2.4.1垂直爆炸參數(shù)(1)最小阻力線w立柱斷面尺寸130cm×130cm,布3～5排孔,取W=35cm。(2)孔距a=1.71W=59.85cm,取60cm;排距b=0.86W=30.1cm,取30cm。(3)孔深L=裝藥長(zhǎng)度一半+B/2,取95cm,兩側(cè)孔取90cm。(4)單位消耗k⑧軸立柱取K=3.2kg/m3,①、②、③、⑤、⑥軸立柱取K=3.9kg/m3。(5)單孔藥物Q=KABa/2,①、②、③、⑤、⑥軸立柱中間3排孔取800g/孔,兩側(cè)取600g/孔,⑧～⑩軸立柱取600g/孔。(6)射擊孔填充長(zhǎng)度LT=25cm。2.4.2墻體爆炸參數(shù)剪力墻規(guī)格較多,相應(yīng)參數(shù)具體見(jiàn)表1。2.4.3墻面節(jié)點(diǎn)鋼筋集中區(qū)域預(yù)處理后預(yù)留剪力墻寬度0.5～1.5m,全部采用平行于墻面鉆孔方式,對(duì)于墻角等鋼筋集中區(qū)域采用垂直于墻面鉆孔。3個(gè)切口共鉆孔8463個(gè),總延米5500m,共裝填2#巖石乳化炸藥1456kg,非電導(dǎo)爆管雷管9100發(fā),最大一段起爆藥量136kg。2.5克氏原螯蝦2支梁(1)剪力墻裝藥結(jié)構(gòu):水平孔采用間隔裝藥;垂直孔采用密實(shí)裝藥結(jié)構(gòu)。(2)框支梁采用間隔裝藥結(jié)構(gòu)。(3)立柱全部采用密實(shí)裝藥結(jié)構(gòu)。2.6爆炸網(wǎng)絡(luò)(1)爆破切口分5段第1個(gè)爆破切口分6響:①、②、③、⑤、⑥軸依次為MS3段、HS2段、HS3段、HS4段、HS5段;⑧～⑩軸HS6段。第2個(gè)爆破切口分6響:①、②、③、⑤、⑥軸依次為HS2段、HS3段、HS4段、HS5段、HS6段;⑧～⑩軸HS7段。第3個(gè)爆破切口分6響:①、②、③、⑤、⑥軸依次為HS3段、HS4段、HS5段、HS6段、HS7段;⑧～⑩軸HS8段。為降低一次起爆藥量,第2、3切口經(jīng)MS3段孔外延時(shí)后連入主爆網(wǎng)路。(2)墻與墻連接成閉合利用用四通和導(dǎo)爆管將同層的剪力墻分別連接,然后將墻與墻縱橫連接成閉合復(fù)式網(wǎng)路;同一層的爆破網(wǎng)路連接好后,層與層之間的墻與墻上下連接成多通道閉合網(wǎng)路。最后用導(dǎo)爆管引至起爆站由脈沖起爆器起爆。3爆炸安全3.1有關(guān)地震波傳播途徑地質(zhì)構(gòu)造和介質(zhì)性質(zhì)v=KK′(Q1/3/R)α(1)式中:K、K′、α為衰減常數(shù),K主要反映了炸藥性質(zhì)、裝藥結(jié)構(gòu)和藥包布置的空間分布影響,K′為修正系數(shù),取KK′=7.06;α決定于地震波傳播途徑的地質(zhì)構(gòu)造和介質(zhì)性質(zhì),取α=1.57;Q為一段延時(shí)齊爆的總藥量,取Q=136kg;R為觀測(cè)點(diǎn)至樓房中心的距離,m。距爆區(qū)中心最近36m民房的振動(dòng)速度為:v=KK′(Q1/3/R)α=0.33cm/s<2.3cm/s(安全允許值),實(shí)測(cè)值為0.69cm/s,沒(méi)有超過(guò)安全允許范圍。3.2飛散距離的計(jì)算R=v2/g式中:R為無(wú)覆蓋條件下拆除爆破飛石的飛散距離,m;v為飛石速度,一般為10～30m/s,取v=30m/s。經(jīng)計(jì)算R=91.84m。實(shí)際最遠(yuǎn)飛石距離約70m。3.3第1時(shí)間落地構(gòu)件方面vt=Kt[R(MgH/σ)1/3]βvt=Κt[R(ΜgΗ/σ)1/3]β式中:vt為塌落引起的地面振動(dòng)速度,cm/s;M為下落構(gòu)件質(zhì)量,本大樓總重量33260t,通過(guò)3個(gè)切口處理后,第1時(shí)間落地構(gòu)件為第1個(gè)切口上部核心筒⑧軸前的質(zhì)量,該處質(zhì)量約為6314t;g為重力加速度,m/s2;H為構(gòu)件所在的位置高度,取第1切口中心高度H=16.7m;R為觀測(cè)點(diǎn)至塌落中心的距離,m;σ為地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度,一般取100MPa;根據(jù)類似工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)整理分析,衰減系數(shù)Kt=3.37、β=-1.66。則距塌落中心36m民房的塌落振動(dòng)速度為:1.46cm/s,實(shí)測(cè)值為0.89cm/s。4爆炸效果和經(jīng)驗(yàn)4.1樓體裂縫3.起爆后大樓按設(shè)計(jì)方向向西準(zhǔn)確傾倒,倒塌長(zhǎng)度47m,密集塌散寬度38m,個(gè)別向南14m,向北10m。第3個(gè)切口以上部分,塌散長(zhǎng)度37m,堆積高度18m,樓體一半被壓碎,上半部分被分解成4塊,裂縫較多。第1切口至第2切口全部被壓碎,樓房25m至第3切口堆積高度8m,樓房東側(cè)到西側(cè)堆積高度25m,樓體后部南北兩側(cè)有3片墻體從樓體脫落,散落兩側(cè)。后排立柱向后位移1.3m,無(wú)后坐,有少量飛石砸壞幾片瓦片和玻璃,5.2m處圍墻部分倒塌。爆破效果相當(dāng)理想,達(dá)到設(shè)計(jì)要求,中國(guó)工程院汪旭光院士認(rèn)為:爆破取得圓滿成功,比預(yù)期效果好得多。4.2機(jī)械切割技術(shù)(1)剪力墻結(jié)構(gòu)樓房,預(yù)處理是爆破成功的關(guān)鍵,確保樓房結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下,充分的預(yù)處理是必要的。(2