框架結(jié)構(gòu)聯(lián)體大廈雙折疊爆破拆除

李 偉，王 群，胡 軍，高姍姍

（沈陽(yáng)消應(yīng)爆破工程有限公司，沈陽(yáng)110000）

框架結(jié)構(gòu)聯(lián)體大廈雙折疊爆破拆除

李 偉，王 群，胡 軍，高姍姍

（沈陽(yáng)消應(yīng)爆破工程有限公司，沈陽(yáng)110000）

介紹了聯(lián)體框架結(jié)構(gòu)大廈地處復(fù)雜環(huán)境的控制爆破拆除。在倒塌場(chǎng)地不足的情況下：第一，采用雙切口折疊方法，縮短爆體的倒塌長(zhǎng)度；第二，充分利用建筑物地下的自有空間，在底部采用高切口，在起爆瞬間使樓體下坐創(chuàng)造倒塌空間。利用同排立柱交叉起爆方式使切口內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)充分破壞，保證了大廈倒塌解體效果。開挖減振溝有效的防止樓體倒塌時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)周圍保護(hù)物的破壞。通過(guò)研究分析，選取合理的爆破參數(shù)、精心施工與周密的防護(hù)措施，成功地拆除了聯(lián)體框架結(jié)構(gòu)大廈，取得了良好的爆破效果，可為同類工程提供借鑒。

定向爆破；交叉起爆；爆破切口；框架結(jié)構(gòu)；折疊爆破

1 工程概況

1.1 大廈結(jié)構(gòu)

世紀(jì)大廈總建筑面積39 682.42 m2，其東西兩側(cè)分別有3層高的裙樓。大廈地面以上高80.4 m，地上19層、地下1層。樓體內(nèi)部為框架結(jié)構(gòu)，單座大廈由12根立柱與中心剪力墻支撐，縱向和橫向梁組成田字格結(jié)構(gòu)。3層上半部分為設(shè)備層，高度為2 m。剪力墻壁厚為30 cm。單座外部形狀為27 m× 27 m的正方形筒體（見(jiàn)圖1）。1～4層把兩座獨(dú)立的大廈連接為一個(gè)整體，整體呈“U”字形。大廈4層以上分為兩座獨(dú)立筒體，間距為13 m。

1.2 周邊環(huán)境

世紀(jì)大廈坐落在葫蘆島市地標(biāo)式建筑物——飛天廣場(chǎng)的南側(cè)，周圍環(huán)境復(fù)雜。東側(cè)距海濱路68 m，海濱路東側(cè)有快捷酒店、KTV、餐飲等大型商鋪；東南距自來(lái)水監(jiān)測(cè)站120 m；南側(cè)距水表檢定站蓄水池65 m（該蓄水池容積為1 000 m3負(fù)責(zé)龍港區(qū)的居民供水，該蓄水池已使用十年之久，地表以上已風(fēng)化）、距龍灣公園內(nèi)花圃92 m，西南側(cè)距離紀(jì)檢委（華園賓館）56 m；西北側(cè)距離龍灣大街70 m；北側(cè)距街道58 m（街道地下沿線有天燃?xì)夤艿溃?、距飛天廣場(chǎng)102 m。周圍環(huán)境如圖2所示。

圖1 大廈結(jié)構(gòu)及分區(qū)Fig.1 The structure of the building and the zoning map

圖2 周圍環(huán)境Fig.2 Surrounding environment

1.3 工程難點(diǎn)

（1）受周圍環(huán)境限制，大廈地面以上高度為80.4 m，一次定向傾倒空間不足。

（2）筒體框架結(jié)構(gòu)整體性好、抗拉應(yīng)力大，爆破時(shí)必須一次性將其整體結(jié)構(gòu)破壞。

（3）大廈自身質(zhì)量較大，兩座大廈同時(shí)倒塌的瞬間產(chǎn)生的爆破振動(dòng)會(huì)很大，應(yīng)嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)和傾倒觸地振動(dòng)。

（4）大廈采用折疊爆破，應(yīng)加強(qiáng)爆破飛散物的防護(hù)，特別是高位切口，更應(yīng)嚴(yán)格控制飛石。

（5）大廈南側(cè)轉(zhuǎn)盤車輛、人員流量大，飛石的控制是爆破重點(diǎn)。

2 爆破方案

通過(guò)對(duì)大廈周圍環(huán)境與結(jié)構(gòu)的勘查與研究，決定兩座大廈同時(shí)向南方定向折疊控制爆破的方法進(jìn)行拆除。其施工方法是在大廈的1～4層開設(shè)第一道切口，切口高度為19.2 m。第二道切口開設(shè)在13～14層，切口高度為7 m。高切口有效的使大廈在起爆運(yùn)動(dòng)一瞬間產(chǎn)生下坐，充分利用地下室空間，縮短倒塌距離，雙切口、高落差的方法有效的克服了大廈傾而不倒與倒塌空間不足的問(wèn)題。另一方面為防止單座大廈先傾倒，另一座再傾倒時(shí)發(fā)生大廈相撞及偏轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，決定兩座大廈同時(shí)進(jìn)行爆破。

為使大廈順利倒塌，在確保建筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全的基礎(chǔ)上，對(duì)大廈進(jìn)行預(yù)拆除工作。

（1）對(duì)大廈東西兩側(cè)的裙樓進(jìn)行預(yù)拆除，并清除殘?jiān)乐勾髲B倒塌時(shí)產(chǎn)生飛石飛濺。

（2）對(duì)1～3層內(nèi)的剪力墻（樓梯間）進(jìn)行預(yù)拆除，拆除樓梯間內(nèi)的隔墻及樓梯，由墻變柱只保留正方形樓梯間的四角呈“L”字形。由于設(shè)備層及上部切口機(jī)械設(shè)備進(jìn)入困難，采用鉆孔爆破拆除。并對(duì)切口內(nèi)的所有非承重立柱及隔墻進(jìn)行拆除。

（3）對(duì)切口1～3層的梁進(jìn)行處理，機(jī)械炮錘對(duì)縱向梁破碎，剝離混凝土使鋼筋裸露出來(lái)。

3 爆破設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 爆破切口設(shè)計(jì)

爆破切口的選取是根據(jù)以往成功爆破拆除經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)研究確定為采用上下兩個(gè)切口。爆破切口采用三角形，下部切口位于1～4層，上部切口位于13～14層。切口形狀及結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 切口布置Fig.3 Layout of notches

3.2 孔網(wǎng)參數(shù)﹝3﹞

根據(jù)爆破切口設(shè)計(jì)，立柱的鉆孔數(shù)量見(jiàn)表1，不同尺寸立柱的爆破參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 切口范圍內(nèi)立柱鉆孔數(shù)量Table 1 The drilling number of column within the notch scope （個(gè)）

表2 爆破參數(shù)Table 2 Blasting parameters

3.3 起爆網(wǎng)路﹝4﹞

本次爆破共選用七個(gè)段別，利用段位差同排相鄰立柱布置相鄰段位毫秒導(dǎo)爆管雷管交錯(cuò)起爆，有效地控制單響起爆藥量和改善樓體破碎效果。上部切口與下部切口之間連接425 ms，短延時(shí)起爆（底部切口前三排起爆延時(shí)僅375 ms），確保下切口快速形成，并使大樓有一定的下落高度，提高沖擊破碎解體作用（見(jiàn)表3）。網(wǎng)路采用復(fù)式閉合網(wǎng)路，雙進(jìn)雙出的網(wǎng)路連接防止了導(dǎo)爆管不傳爆的現(xiàn)象（見(jiàn)圖4）。

表3 各層立柱雷管段位分布Table 3 Detonator distribution of each layer column

圖4 爆破網(wǎng)路示意圖Fig.4 Schematic diagram of blasting network

4 安全校核

4.1 開口形成瞬間，后坐分析

經(jīng)計(jì)算，min{σo，σB}＝40 MPa＞2.25 MPa即支座承重大于樓房全重，在開口形成的瞬間不會(huì)產(chǎn)生后坐。

4.2 爆破振動(dòng)

最大一次起爆藥量控制在380 kg。利用公式對(duì)周圍建筑物進(jìn)行爆破振動(dòng)安全校核（見(jiàn)表4）。

表4 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的安全校核Table 4 Safety check of particle vibration

4.3 爆破飛石驗(yàn)算

式中：l為個(gè)別飛散物的最大距離，m；K為炸藥單耗，kg/m3。

根據(jù)式（2）計(jì)算得到兩種單耗下的最大飛石距離：l＝70×3.50.57＝143 m；l＝70×30.57＝131 m。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，采用嚴(yán)密防護(hù)措施控制飛石飛出，將飛石飛散距離控制安全允許范圍之內(nèi)。

4.4 塌落振動(dòng)

根據(jù)中科院力學(xué)所提出的公式：

經(jīng)計(jì)算得：切口塌落振動(dòng)，水表檢定站處的振動(dòng)速度為：vt＝1.8 cm/s；花圃處的振動(dòng)速度為：vt＝0.11 cm/s。

5 爆破安全措施

5.1 爆破飛石防護(hù)

（1）炮孔直接防護(hù)

承重立柱與剪力墻上有炮孔部位采用近體防護(hù)，用草簾子多層包裹，形成厚厚的草簾子被，在切口的樓層外側(cè)采用遠(yuǎn)體防護(hù)，將草簾子鍘掛成墻，形成一道彈性屏障。

（2）塌落飛石防護(hù)

在大于樓房倒塌預(yù)計(jì)范圍，首先將地面松軟、清除堅(jiān)硬渣塊，然后在上面鋪設(shè)兩層草簾子，并在其上壓沙袋、灑水。然后在大廈75 m處筑造一道寬5 m、高3 m的擋土墻防止大廈前沖和飛石。并在傾倒方向保護(hù)物前方空中設(shè)置一張鋼絲網(wǎng)防止小塊飛石飛出。

5.2 塌落振動(dòng)預(yù)防

為減小大廈的塌落振動(dòng)，在大廈傾倒方向60 m處挖一道減振溝，長(zhǎng)75 m、寬2 m、深5 m。在大廈的東南方向85 m處挖第二條減振溝，長(zhǎng)35 m、寬2 m、深5 m。

5.3 降塵措施

爆破前，對(duì)樓體及內(nèi)部樓板進(jìn)行淋濕；爆破后，2輛消防車馬上對(duì)街道進(jìn)行灑水作業(yè)，直到灰塵消散。在爆破檢查完成后消防車立刻進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大廈爆堆進(jìn)行灑水。

6 爆破效果與結(jié)論

2015年8月4日5時(shí)20分，葫蘆島世紀(jì)大廈成功爆破拆除。大廈按照原設(shè)計(jì)傾倒方向倒塌，倒塌爆堆長(zhǎng)度為61 m，爆堆最高位置高度為8 m，大廈解體完全，爆破振動(dòng)測(cè)振數(shù)據(jù)在安全范圍內(nèi)，爆破粉塵在10 min內(nèi)全部消退。本次爆破沒(méi)有對(duì)周圍建筑造成任何破壞及影響，爆破效果良好。爆破效果如圖5所示。

圖5 爆破效果Fig.5 Blasting effect

葫蘆島世紀(jì)大廈成功爆破拆除。本次爆破通過(guò)科學(xué)的計(jì)算及類似爆破拆除經(jīng)驗(yàn)，采用的雙折疊控制爆破方式，克服了大廈自身結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境給爆破任務(wù)帶來(lái)的困難。

（1）預(yù)處理對(duì)建筑物傾倒時(shí)支撐力的破壞起到了重點(diǎn)作用。

（2）切口選取大角度，事實(shí)證明是正確的。

（3）建筑物折疊爆破的方式，有效的克服了周圍環(huán)境的限制。

（4）減振溝及擋土墻對(duì)周圍設(shè)施的保護(hù)起到了重要作用。

（5）利用地下室的空間，有效的縮短了倒塌距離。

（

）：

﹝1﹞劉貴清.爆破工程技術(shù)應(yīng)用實(shí)例［M］.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2012：50-56. LIU Gui-qing.Application of blasting engineering［M］. Shenyang：Liaoning Science and Technology Publishing House，2012：50-56.

﹝2﹞劉殿書.中國(guó)爆破新技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008：101-105. LIU Dian-shu.New technology of blasting in China［M］. Beijing：Metallurgical Industry Press，2008：101-105.

﹝3﹞汪旭光.拆除爆破理論與工程實(shí)例［M］.北京：人民交通出版社，2008：70-76. WANG Xu-guang.Theory and engineering example of demolition blasting［M］.Beijing：People，s Communication Press，2008：70-76.

﹝4﹞池恩安.爆破拆除工程案例分析［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2015：40-48. CHI En-an.Case analysis of blasting demolition engineering［M］.Beijing：Metallurgical Industry Press，2015：40-48.

Double folding blasting demolition of frame structure building

LI Wei，WPPC Qun，HU Jun，CPO Shan-shan
（Shenyang ShouId BIasting Engineering Co.，Ltd.，Shengyang 110000，China）

The control blasting demolition of the frame structure of the building in the complex environment was introduced. Under the condition of insufficient collapse，firstly，double notches folding method was used，the collapsing length was shortened；secondly，the building own underground space was used fully；the high notch in the bottom was used to create the collapse space in initiation moment.By using the same row of columns and cross initiation mode，the support structure of the notch was destroyed fully，the collapse and disintegration of the building were ensured.The vibration ditch effectively prevented the collapsing of the building the vibration destruction of the surrounding protection.Through the research and analysis，the reasonable blasting parameters and careful construction and protection measures were selected，the body frame structure building was removed successfully.The good blasting effect was achieved，and it could provide a reference for similar projects.

Directional blasting；Cross initiation；Blasting notch；Frame structure；Folding blasting

TD235

A

10.3969/j.issn.1006-7051.2016.05.016

1006-7051（2016）05-0083-04

2016-05-03

李偉（1977-），女，高級(jí)工程師，從事爆破工程技術(shù)、施工、安全方面的實(shí)踐及研究工作。E-mail：syxyxzswb@163.com