淺談框架結構廠房的定向拆除

淺談框架結構廠房的定向拆除

1東南角的植物景觀蓮花別墅建于20世紀80年代中期，是雁城的一座風景如畫的建筑。但隨著經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展,城市面貌日新月異,人們對城市規(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構樓房緊密相結,距擴建后的蒸湘北路約10m,距供銷大廈約35m,供銷大廈一至三層為玻璃幕墻裝飾結構,爆區(qū)東側(cè)20m處的蒸湘北路地下有通訊、燃氣、供水等城市公共設施;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,距被保護性建筑約8m;北面為一棟待拆三層框架結構樓房,拆后北向空曠距離約30m;西北向為一空曠停車場,停車場內(nèi)的配電房距主體樓約8m,周圍環(huán)境相對較簡單,有理想的傾倒方向和位置,但交通、人流密集,商貿(mào)繁華,施工安全管理相對較難,詳見圖1。甲方計劃采用人工拆除方法首先拆除主體樓北面的三層框架結構樓房和東面的兩層框架結構附屬樓,再對主體樓進行爆破拆除。1.2立柱的排距和截面尺寸該建筑物屬框架結構樓房,主體樓十層約35m高,最高部位37.5m,東西長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)結構,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方面:充分利用建筑物自重所產(chǎn)生的動能和勢能解體;爆破過程中產(chǎn)生的噪音、空氣沖擊波、爆破震動及飛石,不應對周圍建(構)筑物及城市設施、城市地下設施造成破壞;南面的兩層樓停車亭需盡力保護;西北向停車場內(nèi)的配電房需重點保護。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)、傾倒方向為東北的拆除方案。把待爆體從垂高方向劃分成上、下2個爆區(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)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、柱在接點附近布置炮孔,擴大開口高度。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爆區(qū)開口高度內(nèi)梁、柱間的紅磚(或空心混凝土磚)墻進行人工拆除,在減少其支撐作用的同時,給鉆鑿炮眼和防護工作創(chuàng)造出良好的工作條件。2.2.2爆破前的預處理樓梯間和電梯間系現(xiàn)澆混凝土墻(240mm)結構,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鍵之所在,爆破前必須對其進行特別預處理。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,處理結果為梁柱結構。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,爆破前對待爆體南側(cè)一層、二層樓頂板的外伸部分樓板和懸臂梁進行人工預拆除。待爆體西側(cè)升出的陽臺預先拆除,以保護西北向8m處的配電房。3計算和選擇爆炸參數(shù)3.1爆點的布置上爆區(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,預防建筑物在傾倒過程中過度后坐,上下兩個爆區(qū)A軸立柱的爆高取1m,炸點布置在上下爆區(qū)最下面一層立柱的底部。3.2最小阻力線w對立柱和橫梁取梁柱截面短邊長度的一半,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)計算與選擇結果見表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、柱在接點附近布置2個炮孔。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非電導爆管雷管段由于該樓房整體一次起爆時起爆藥量較大,會產(chǎn)生較強的爆破地震波。因此,采用分區(qū)分段起爆的方法來減少一次起爆藥量,并利用時差使其達到較好的爆破效果。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,每個電雷管節(jié)點采用雙發(fā)電雷管并聯(lián)。電雷管的下一級搭橋雷管為腳線10m的毫秒導爆管雷管,搭橋雷管再與孔內(nèi)的延時非電導爆管雷管聯(lián)結,每個簇點的導爆管數(shù)不大于20根。采用孔內(nèi)延時,由東北向西南逐次起爆,每段之間微差時間0.5s,上下爆區(qū)各樓層同柱同段。上爆區(qū)過橋雷管用1段毫秒導爆管雷管,下爆區(qū)過橋雷管用10段毫秒導爆管雷管,同排柱上下爆區(qū)之間延時1.5s,水平方向相鄰爆區(qū)之間延時1.0s,總延時差4.5s。3.9爆炸設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計算安全和保護4.1級防護的驗證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)計算,個別飛石的安全距離小于16m,根據(jù)大量的實踐經(jīng)驗證明,采用Ⅰ級防護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的情況下計算的,與實際不符。因而在對人員的警戒的飛石安全距離為200m的情況下是絕對安全的。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算,空氣沖擊波的安全距離為15.2m,其計算前提是無任何防護條件,在進行嚴密覆蓋防護的情況下,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為爆破震動安全距離,m;KK′為系數(shù),無因次,有資料認為,拆除爆破取7.06;Q為同段最大裝藥量,kg;V為被保護對象允許的安全震動速度。經(jīng)計算,爆破震動的安全距離為13.6m,拆除爆破產(chǎn)生的震動遠小于建筑物倒地時所產(chǎn)生的震動,只要坍塌范圍內(nèi)沒有城市地下設施就不會產(chǎn)生危害作用。4.4周邊防護材料安全防護采用Ⅰ級防護標準。采取近體防護、周邊防護、重點防護相結合,近體防護采用兩層草墊子、鐵絲網(wǎng)和竹夾板等柔性防護材料和硬性材料嚴密覆蓋爆體,周邊防護采用尼龍網(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、爆破震動等不破