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北京市东直门综合交通枢纽皆东华广场商务区商委住宅楼拆除爆破工程技术方案

川渝拆除17713551981

北京市东直门综合交通枢纽皆东华广场商务区商委住宅楼拆除爆破工程技术方案

(北京中大爆破技术工程公司)

1)工程概况

位于北京市东直门桥东北角原商委住宅楼(16号楼)为三叉塔楼。该住宅楼为地上20层,地下2层,全现浇结构,层高2.7m,地面士0以上高度(含机房水箱间)为62.18m,基础形式为箱基。抗震设防8度,主体结构为滑升现浇混凝土结构,外墙墙厚为300mm,内墙墙厚为200mm,墙体配筋一律双向双面配筋,楼盖为130mm现浇钢筋混凝土,与墙体整筑。地下使用原300号普通混凝土,外墙首层至20层为原200号陶粒混凝土,内墙设备层至10层为原300号普通混凝土,1l层以上为原200号混凝土,钢筋为原Ⅱ级螺纹,原I级圆钢。因北京市整体规划建设需要,拟将该楼用控制爆破方法予以拆除该建筑物紧邻二环路,来往车辆密集。东侧:30m以内是已拆空阔场地,26m是东外斜街,52m处地下埋有一条直径为60cm自来水管道南北穿过。东南方向49m处有两根高压电线杆需要暂时保留。南侧距东直门外大街45m,距地铁出口40m。西侧25m处是东直门桥匝道,距离二环辅路66m,二环主路76m,地铁(二环路中心线)87m,西南方向70m处是东直门桥。北侧40~120m有电车站等部分待拆设施,距离民用住宅最近为140m。东北方向130m处是公交车站和停车场。环境及地下设施见图9-1。

2)控制爆破拆除总体方案

(1)环境条件对爆破总体方案的要求

①确保东直门桥、地铁等市政设施安全,通过采用多段分区顺序起爆技术,爆破中严格控制最大一段起爆药量,将爆破振动速度控制在2cm/s范围内,确保东直门桥与地铁不受危害。

图9-1环境及地下设施图

图9-1环境及地下设施图

②釆取有效的防护措施,确保地下管线设施安全和16号楼附近地下自来水管道及电缆的安全正常使用

③减小噪声、灰尘等导致环培污染的有害效应

(2)爆破总体方案

为便于方案论述及施工管理,将商委住宅楼用英文字母编号划分为四部分:该塔楼的三叉依次编为A、B、D,楼梯间,电梯井为C,每一部分内将承重墙体依次编号,英文字母前边的数字代表所在层数,后边的数字代表承重墙的编号(如:2B表2层B区第二排的第四承重墙),详见图9-2

爆破的总体方案为:1-1线作为切割线,将商委住宅楼自上而下切割成两个相对独立的高耸结构,1-1线以北A、B、C三部分为I区,1-1线以南的D部分为Ⅱ区。在每个区内采用孔内非电半秒差雷管与孔外毫秒差雷管延时相结合,逐排逐段顺序起爆,形成爆破缺口,使结构在偏心力矩作用下,I区以x-x为转轴、Ⅱ区以yy为转轴向北东30°方向整体等向倒塌。设计爆破方法和起爆顺序见图9-3。


图9-2大楼横断面图

图9-2大楼横断面图

图9-3爆破方法和起爆顺序

图9-3爆破方法和起爆顺序

3)爆破参数设计

(1)爆破高度

①最小爆破高度计算

根据结构力学原理,高耸结构建筑物发生倾倒的最小破坏高度按下式计算:

HmInB/he(9-1)

式中:Hm-结构倾倒最小爆破高度,m;

B结构倾倒时的转动轴至结构重心移出结构外部

的水平距离,:

hg结构的重心高度,m;

e使结构发生倾倒,重心偏移量的水平距离,m。各部分重心位置及其移出情况见图9-4。根据式(9-1)Ⅰ、Ⅱ区两个独立的高耸结构发生整体倾倒所需的最小爆破高

图9-4各部分重心位置及其移出情况

图9-4各部分重心位置及其移出情况

度计算结果列于表9-1。

最小爆破高度计算结果表 表9-1

最小爆破高度计算结果表 表9-1

②设计爆破高度(H)

根据结构分析和倾覆力学计算,结合同类爆破工程参数,并考虑该项工程地下室清渣方便等特点,爆破高度设计如下。

Ⅰ区:设计将横、纵向墙体的地下1层至地上3层爆破,中间部分爆髙8.1m,两侧爆髙10.8m。

Ⅱ区:横向墙体,爆高13.5m

(2)炮孔参数

爆破高度范围内的横纵向承重墙全部布孔,采用梅花形间隔布孔方式地上部分:对于外墙,墙厚300mm,设计炮孔间距25cm,排距20cm,孔深25cm。对于内

墙,墙厚250cm,设计炮孔间距30cm,排距25cm,孔深16cm。

C1:墙厚40mm,设计炮孔间距35cm,排距30cm,孔深27cm

(3)药量计算

炮孔单孔药量按下式计算:

Q= kabl(9-2)

式中:Q单孔药量,kg;

a—炮孔间距,m

b炮孔排距,m;

墙厚,

k——炸药单耗,kg/m3,外墙:地上取2.0,地下取2.25;内墙:地上取2.5,地下取2.66

(4)起爆时差

参照已有的工程实例和经验,16号楼爆破时差设计为1.0~2.0s,其中第一段内承重墙爆破和第二段的爆破时差设计为0.5s各种结构的孔网参数及单孔装药量的设计见表9-2。分区段爆破孔数、装药量及总装药量见表9-3。

主体爆破一次点火,分20段爆破,最大一段药量为30.78kg,发生在Ⅱ区的9段。

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孔网参数及药量表表9-2

炮孔数及装药量汇总表表9-3

炮孔数及装药量汇总表表9-3

4)爆破网路设计

采用四通连接的非电导爆管复式爆破网路,网路被电雷管激发后,能确保每一炮孔至少有四个通道传入引爆,因而能保证所有起爆孔安全准爆,即首先将每一墙体的雷管连接成小环路,再将每一层的环路连接起来,形成以层为单元的闭合网路,从每个环路中任意引出一根导爆管,集中成束,(20根左冇—把)做成起爆激发点,最后在每一束上捆绑两个并联电雷管(需要非电延期时,先捆绑非电延期雷管,再将电雷管捆绑在非电延期雷管脚线上),形成串联电爆网路,采用高能起爆器起爆。

5)爆破安全校核

根据《爆破安全规程》(GB6722—2003)的规定,爆破振动速度用下式计算:

(9-3)(9-3)

式中:Q最大一段起爆药量,kg;

R爆源至最近建筑物的距离,m

计算结果表眀:爆破所引起的质点振动速度小于《爆破安全规程》(GB6722-2003)规定的安全振速。有关计算结果见表9-4。

周围市政设施处爆破振动速度校核表 表9-4

周围市政设施处爆破振动速度校核表 表9-4

6)预处理及试爆

为保证爆破效果,爆破前需对建筑物切缝分割为两个相互独立的结构,以及对影响倒塌的内部的非承重结构、电梯井、楼梯间等进行预处理。为了准确选定药量,核对炮孔孔网参数的合理性,保证大楼安全顺利倒塌,在主体爆破前拟对地上部分的三种承重墙体进行不同单耗装药条件下试爆,根据不同单耗的试爆效果,确定

合理的单孔装药量。

7)消尘、降尘措施

(1)爆破前施工期间降尘措施

施工期间坚持每天对作业区进行洒水,做到施工现场干净整洁。

(2)爆破过程中的消尘、降尘措施

①在用荆笆与彩条布构筑的防护层中,加一层吸水材料(棉絮),爆破前半小时,用水喷湿至饱和状态,可直接吸收爆破产生的气体和粉尘。实践证明,这些措施对降低扬尘和爆破噪声效果显著。

②在I区中间地上二层、两侧地上三层,Ⅱ区地上三、四层装药部位的室外部分悬挂两排水袋,主体爆破起爆后,直接将水袋击破,形成一条水雾帘,起到直接吸收爆破本身产生的气体、尘土的目的。每个水袋可盛水20~25L,悬挂间距为60cm,两排相距2.0m。

③为了进一步控制尘土从建筑物内冲出扬起,拟在各区建筑物倒塌方向外墙的顶层女儿墙上布设上开口的水槽,水槽盛满水,当逐段逐排顺序起爆,形成塌落趋势开始,水槽中的水随着建筑物的倾斜而缓缓流岀,建筑物整体倒塌过程中,在倒塌方向始终能有一条水帘,吸收爆破激起飞扬的尘土和塌落运动过程中扬起的尘土,这对于抑制尘土又形成一道屏障。

④在倾倒方向背侧的第20层的室外,分别悬挂两排盛满水的塑料袋,插入非电雷管,待主体爆破后,建筑物塌落运动过程中,将水袋引爆,形成水雾,达到消尘、降尘的目的。

⑤在建筑物南、西两面距离建筑物8~10m处,用脚手架管搭设围挡,围挡高度10m。在围挡顶部悬挂一排盛满水的塑料袋,插人非电延期雷管,迟后于主体第三段2~4s引爆,在建筑物倒塌范围的外围,形成一圈水帘屏障。建筑物倒塌后,立即洒水灭尘。

⑥爆后,采用环卫洒水车,对爆区周围道路洒水。

8)安全防护措施

(1)减小落地冲击振动措施

将倒塌方向地下室前开挖出的土铺垫到建筑物预计倒塌的范围内,主要是缓冲顶部1/3落地部分的落地冲击作用。

(②)爆破防护措施与飞石的控制

①地上所有装药部位的外墙及窗户均用四层荆笆夹两层彩条布覆盖,并用铁丝固定牢固。重点部位用5~6层荆笆三层彩条布防护,确保地铁口、东直门桥、二环路、东直门外大街、东直门外斜街不受爆破飞石的危害。

②各区倒塌方向背侧承重墙不布药。

③在建筑物周围搭设的外围降尘排架的6m高度范围内悬挂两层荆笆夹一层彩条布,严格控制建筑物落地冲击形成的二次飞溅。

(3地下管线的防护措施用装满土的编织袋在预计塌落范围内沿地下通信电缆的两侧,构筑底宽1.0m、高0.5m的梯形防护堤,以保护地下管线的安全。

(4)现场施工安全

施工队伍进场后,首先在四周搭起围墙,高度不低于2.0m,划定施工作业范围,将施工与外围隔开,并安排人员24h值勤。

(5)施工组织及警戒

爆破前要贴出安民告示,使周围人员了解安全范围和起爆时间。爆破前要设好警戒。

9)技术点评

(1)该楼的特点是截面为三叉形或称为“Y”形,稳定性强。为了保证其顺利倒塌,一般的处理方法有两种:一是将“Y”形的三叉分隔分为三个独立的部分,分别爆破;二是将“Y”形的三叉分隔分为两个独立的部分,分别爆破。其目的均是保证一定的高宽比。本次设计采用后者。

(②)该栋三叉形大楼属于全现浇剪力墙结构,而墙体一律是双向双面钢筋,极为坚固。为此,在大楼内实际打孔13105个,装填乳化炸药434.365kg,每孔药量精确到5g,以确保万无失。爆破瞬间只引起地面微微振动,整个过程只有13s

(3该工程是当时国内在中心城区爆破的最高建筑。其拆除爆破的成功使中国爆破界在拆除爆破工作中又增加了成功经验。


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