復雜混凝土結構廠房爆破拆除

1大樓尚未落地由于建筑工人的要求，兗州醫(yī)學院的所有大門大樓都被拆除。該樓位于新建門診樓南側,相距5m,南距兗礦集團大院院墻50m;西側18m為活動中心;東側18m為食堂;緊挨待拆樓房的南側和西側的塔松需保留;周圍爆破環(huán)境比較復雜,爆破拆除該樓的重點是保證新建門診大樓的安全,特別是新門診大樓門廳落地玻璃及門窗是這次爆破防護重點,大樓周圍環(huán)境見圖1。該門診大樓建于70年代,主體為3層,層高4m,磚混結構,高12m,南北寬13m,東西長111m,東西對稱。建成后在樓房西側增建了輪椅走廊,樓間設有沉降縫。由于建設時間比較長,部分位置出現(xiàn)下沉和斷裂,之后在大樓外部又用鋼筋混凝土柱和梁組成“井”字形組合加固。全樓共有3m×5m房間38間,5m×6m房間8間,4.5m×5m房間2間,大門廳1間,小門廳2間,走廊寬度3.0m;3個樓梯間分別設在門廳后部兩側和樓房東側(平面結構詳見圖2);門廳立柱共有16根,其中350mm×350mm形10根,350mm×550mmL形2根,直徑300mm圓柱4根,620mm×240mm的4根,該樓除門斗和門廳有鋼筋混凝土立柱外,其余全部為24磚墻。2清除大樓的確定根據(jù)甲方要求,舊門診大樓能采用的爆破拆除方案有2種:內向倒塌方案和定向倒塌方案(見圖3)。由于該樓周圍環(huán)境比較復雜、長度長、高度低,為保證倒塌充分,避免爆破時的擠壓影響充分倒塌,將拆除大樓分為6部分傾倒,即輪椅走廊向東倒塌、門廳和東西兩側突出部分向南倒塌、剩余的中間2部分向內倒塌,只有采取上述方案才能保證周圍建筑物的安全和樹木的完好。3爆炸參數(shù)的選擇3.1爆炸試驗設計3.1.1內部坍塌和爆炸1計算h、b的計算按墻體厚度的6倍計算,即H=6δ。式中,δ為墻體厚度,取δ=24mm;經計算得H=1.44m,取B=1.5m。為了使大樓中間2部分的內向倒塌,從走廊兩側墻為炸高最高點,向南向北炸高要逐漸降低,炮孔數(shù)目逐漸減少。2預應力爆破法(1)必須保證炸高大于6倍墻壁厚度,才能達到好的坍塌效果。(2)對外部后期加固的“井”字形鋼筋混凝土梁、柱,對柱下部和柱間梁進行分割切斷。由于周圍環(huán)境復雜,無法采用爆破的方法,預先采用靜態(tài)破碎劑和風鎬聯(lián)合將混凝土踢掉,將柱的外部縱筋和梁的全部縱筋切斷,破壞“井”字組合梁的整體穩(wěn)定。(3)爆破網路的起爆時差,各墻起爆時差起爆順序交錯開,以保證上部產生拉剪破壞。(4)對不能預拆除的鋼筋混凝土柱要采用粉碎性爆破,使其徹底失去支撐力。此時必須加強防護。(5)各梁柱交接點必須炸松,使其在倒塌過程中能夠保證框架結構順利解體,確保樓房充分倒塌。3.1.2定向坍塌爆炸1鋼筋混凝土雨棚破碎帶的檢驗圖2(1)爆破切口高度:H≥K(B+Hmin)。式中,K為經驗系數(shù),K=1.5~2.0;B為立柱截面的最大邊長(按L形立柱考慮),B=0.55m;Hmin為最小破壞高度,按Hmin=12.5d,d為配筋直徑,取d=18mm,則Hmin=12.5d=12.5×0.018=0.225mH≥K(B+Hmin)=(1.5~2.0)×(0.55+0.225)=(1.16~1.55)mΗmin=12.5d=12.5×0.018=0.225mΗ≥Κ(B+Ηmin)=(1.5~2.0)×(0.55+0.225)=(1.16~1.55)m為保證門廳的完全、充分向南倒塌,避免后座,保證新門診大樓的安全,取H=2.0m。(2)實現(xiàn)充分解體、倒塌的措施①對門廳前的鋼筋混凝土雨棚進行粉碎性爆破破碎。②對2、3樓的鋼筋混凝土立柱沿縱向在其南側面分別布置4個和2個松動爆破炮眼。③對2、3樓地板的每根縱、橫梁分別布置2個松動爆破炮眼,以切割縱、橫鋼筋混凝土梁。④對門廳北部兩側1、2樓南北向樓梯,沿東西向切割寬不少于40cm的縫隙,并保留鋼筋。⑤樓梯間的承重墻破壞高度不少于1.0m。221.20.4按公式h≥(2~5)δ確定,δ為墻體厚度,則有h≥0.48~1.2(m)。由于該部分高寬比較小,穩(wěn)定性好。為保證倒塌順利,取爆破切口高度為1.2m。3.2孔網參數(shù)的選擇和計算3.2.1炮孔破碎參數(shù)為選擇合理的裝藥量,單孔裝藥量采用體積和剪切破碎2個公式綜合確定。體積公式:Q=KaBH式中,Q為單孔裝藥量,g/孔;K為單位用藥量,g/m3;a為炮孔間距;B為炮孔排距或爆破體寬度,m;H為爆破體的厚度,m。剪切破碎公式:q=f(q1A+q2A)式中,A為單個炮孔爆破時的剪切面積,m2;V為單孔負擔體積,m3;f為炮孔所在位置的臨空面系數(shù);q1為單位剪切面積用藥量,g/m2(對于布筋較密的鋼筋砼立柱,取K=650g/m3;對4個自由面的立柱,自由面系數(shù)f=0.75;q1取q1=45W)q1=45W);q2為體積單位用藥量,取150g/m3。3.2.2孔網參數(shù)的選擇各立柱、磚墻的炮眼布置及裝藥量見表1。4半秒微差爆破技術炸藥選用巖石乳化炸藥約168kg(7箱),雷管選用半秒塑料導爆管雷管1~10段約8000發(fā),瞬發(fā)電雷管100發(fā),四通連接塊3000個,塑料導爆管2000m。為保證大樓順利倒塌和保證將爆破震動及爆破燥音降到最低以及對周圍建筑物不產生影響,決定采用半秒微差爆破,起爆時差取0.5s。輪椅走廊(由東向西)和門廳(由南向北)采用1、2、3段首先依次起爆;內向倒塌部分爆破切口的起爆順序由大廳兩側同時向東向西起爆,采用4、5、6和7段交錯依次起爆;東、西兩側突出部分采用8、9和10段由南向北依次起爆。對于爆破起爆系統(tǒng)采用塑料四通連接,每房間為一小循環(huán),每一溜為一中循環(huán),房間與每一溜形成一個大循環(huán),小循環(huán)之間、中循環(huán)之間、大循環(huán)之間多處搭接,形成閉合復式交叉網路。5安全及爆炸防護計算5.1一些飛散劑的安全對策1針織包草袋防護凡是單孔裝藥量Q超過25g(包括25g)的立柱,先在立柱周圍包上1層編織包草袋(在編織袋中填滿稻草),再在外面圍上1層大棚草墊,然后再用鐵絲捆扎起來,用這2道防護體阻擋飛石,控制飛散距離;凡是單孔裝藥Q小于25g的立柱可先圍2層草墊,外包1層地毯用鐵絲捆扎起來。2帶明顯飛石的雜草在大樓四周外墻上,有炮孔處吊掛上大棚草墊(該草墊是用稻草編織而成,長12m,寬1.2m,厚5~6cm,重20kg)用以阻擋近體防護后剩余的少量飛石。做到大樓之外無飛石,確保樓房周圍建筑物及設備設施的安全。3鋼管墻下天然升級m,靠近新門診大樓前用鋼管扎1排長90m高6m鋼管墻,把竹笆用鐵絲固定在鋼管上,然后在吊掛上不少于2層的草墊,爆破前用水噴濕,保證將近體防護沒能防護好的個別飛石擋在該墻之內。5.2爆炸爆炸振動安全試驗5.2.1垂直振動系數(shù)ws確定爆破振動可以用介質的振動速度、加速度和位移來表示強弱,在我國現(xiàn)行《爆破安全規(guī)程》中,是以建(構)筑物地面質點垂直振動速度來表示。本工程爆破振動速度:V1=KK′(Q1/3/R)αV1=ΚΚ′(Q1/3/R)α式中,V1為爆破引起地面質點垂直振動速度,cm/s;K、K′、α為與爆破點地形、地質等條件有關的系數(shù)和衰減指數(shù),K取50,K′取0.20,α取1.5;Q為微差爆破取最大一段藥量;R為爆源中心到測點距離,取爆源中心到新門診樓的距離,樓房爆破時,最大單響藥量是Q=14kg,(該樓總炮孔約8000個,平均每孔裝藥20g,即8000×20g/孔=160kg,160kg分10段起爆,最大單響藥量是Q=16kg)爆源中心取大樓門廳中心,距新門診樓平均距離為10m,將以上數(shù)據(jù)代入上述公式得:大樓對它們的地面振動速度V=1.26cm/s,國家標準為2.5cm/s,爆破振動對周圍建筑物是安全的。5.2.2爆破時釋放能量的計算沖擊振動作用中心點位于大樓門廳中心處,它離北面新門診樓最近,對它產生的最大沖擊振動速度,根據(jù)多年實踐經驗,可用下式預測:V2=KK′{[Gh/(4.1×105)]1/3/R}αV2=ΚΚ′{[Gh/(4.1×105)]1/3/R}α式中,K、K′、α的意義同前,K=50,K′=0.20,α=1.5;G為爆破切口以上重量,取G=500000kg;h為重心高度,h=8m;R為意義同前,R=10m;4.1×105為1kg標準炸藥爆破時釋放的能量。代入上式計算得:V=0.987cm/s,沖擊振動作用對周圍建筑物也是安全的。5.3炮孔堵塞,設置數(shù)層防護層為確保本工程沖擊波和噪音控制在安全值以內,必須確保炮孔堵塞質量,同時在外圍設數(shù)層防護層,根據(jù)有關實測資料,這些措施可使沖擊波峰值減少40%,噪音可以低到安全范圍內。5.43消除污染措施為了防止產生大量灰塵,首先在爆破之前向2樓和3樓灑水,然后準備2臺灑水車在警戒線以外待命,大樓爆倒以后,立即開往爆堆四周噴水除塵。5.5爆破飛石的防護理論計算和實踐證明,鋼筋砼立柱的爆破飛石最遠距離是100~200倍的炮孔深度。炮孔最深的立柱位于西北角,眼深0.24m,飛石最遠是48m。但由于嚴格控制每根立柱炮孔的裝藥量和嚴格有效的防護,爆破飛石最遠不會飛出10m,有可能飛不出大樓。為防止出現(xiàn)意外,設警戒安全距離60m,方圓150m的玻璃門窗全部關閉,嚴防爆炸灰塵進入室內。爆破時間根據(jù)甲方和公安部門要求