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温州中银大厦拆除爆破

川渝拆除17713551981

温州中银大厦拆除爆破

(南京中人爆破工程有限公司)

1)工程概况

温州市中银大厦是一幢钢筋混凝土框架结构的高层建筑。大厦南北长61m,东西宽32.5m。主楼共计22层(不含地下室),22层顶部标高为93.05m,裙楼距地面最高处为15.3m,建筑面积15408m2。

(1)周围环境

大厦位于车站大道与学院路交叉路口的西南侧,地处中心闹市区。大厦东面距围墙25.5m,距温州市出入境检验检疫局大楼90m;西面距围墙7m,距国土资源局大楼10m;距中建五局在建的建筑工地40m;南面较为开阔,距围墙26m,距温州市群众艺术馆围墙90m,距群众艺术馆102m;北面距围墙13.3m,围墙外为学院路,距华尔顿大酒店和中国建设银行大楼57m;东北面距在建的学院大厦100m;西南面距周转房53m。煤气管道、通信光缆、供水管线均在东面围墙外的人行道下铺设,距离爆区较近,最近点距大楼只有25m。爆区周围环境平面图如图9-12所示。

图9-12爆区周围环境平面图

图9-12爆区周围环境平面图

(2)工程结构

待拆除楼房为钢筋混凝土框架结构,整个楼房分为2个部分,即主楼和裙楼。主楼承重立柱为1轴到5轴,裙楼承重立柱为6轴到11轴。主楼1~3层均为14根80cm×80cm的立柱,6根10cm立柱构成;4层为18根80cm×80cm的立柱;5~14层为17根立柱;15~16层为16根立柱;17层以上为10根立柱,立柱断面尺寸上下无变化。圆柱布筋配置为20根φ28mm的ⅡI级钢筋,方柱为16根φ2mm级钢筋,纵横梁的断面分别为40cm×75cm和3cm×6ocm,楼板均为现浇板。主楼的东南角、西南角各有一个楼梯间,中间有一电梯间,楼梯间和电梯间均为剪力墙结构,剪力墙的厚度分别为20cm、25cm、30cm、35cm等几种规格。见图9-13。

2)爆破总体方案

该楼分为主楼和裙楼两部分,裙楼髙15.3m,在主楼爆破拆除后釆用机械拆除。主楼高度较高(93.05m),楼体质量和和梁柱截面尺寸较大,须采用较大的药量才能保证爆破效果,为减小爆破振动和碆地冲击振动,采用多段延期起爆。大楼东南角、西南角的楼梯间和中间的电梯间均为剪力墙结构,预拆的困难较大。主楼高度较高,正南方的空地长度有限,西南侧53m处有周转房,因此楼房的倒塌范围也受限制根据上述分析,总体方案考虑采用以下技术。

图9-13首层平面结构图

图9-13首层平面结构图

(1)主楼的高宽比为2.87,南面有空地,适合定向倒塌。拟采用一次点火,由南向北分段延期起爆,使楼房定向向南倒塌并解体的施工方案

(2)增加爆破缺口髙度,减小楼体的落地冲击振动和缩短塌散距离,将塌散距离控制在5om以内。为此,釆用三个爆破缺口,1~4层为第一个缺口,最先起爆,保证楼房倾倒;9~1015~16为第二、三个缺口,使楼房在倒塌过程中由下至上逐次起爆,将楼房分解成若干个爆破段,依次落地,减小落地冲击振动,缩短塌散长度

(3楼房结构不对称,重心偏西,为准确定向向南倒塌,采用延期爆破技术,合理划分爆破范围,以克服不对称结构带来的影响。同时釆用延期爆破技术可减少一次起爆最大药量,减小爆破振动并能使结构充分解体。

(4)在主楼周围用竹排架搭设防护屏障,预防爆破产生的个别飞石损伤周围建筑物和市政设施;开挖减振沟和砌筑土堤,削弱爆破振动以及落地振动对邻近保护目标的危害

(5为了减少爆破时的装药量和装药个数,简化点火线路,对剪力墙实施预拆除,用人工机械和爆破相结合的方法在剪力墙上开设一定规格的孔洞,预留足以保证楼体稳定的攴撑。

3)预处理

(1)预处理范围

预处理是本拆除爆破工程的施工难点,大楼的楼梯间和电梯间均为剪力墙结构,其混凝土强度等级1~4层为C40,5~14层为C35,15层以上为C30。

①主楼和裙楼连接部分,先用机械预先拆除5~6层中间的部分,断开主楼和裙楼的连接。

②砖墙预处理:用人工将底层非承重砖墙全部拆除,2~4、9~10、15~16层的爆破缺口范围内的非承重墙全部拆除

③剪力墙预处理:釆用人工和机械相结合法在剪力墙上开设孔洞,由墙变柱以减少爆破主楼时的药包数量。Ⅰ~4层采用机械法拆除,9、10、15、16层内墙采用爆破法,外墙采用人工法拆除。

④楼梯预处理:用风镐将每层楼梯从中间切成两段,保留钢筋,以便施工人员上下;切割部位是1~4、9~10和15~16层。

(2)预处理后稳定性和施工安全性校核为保证施工人员的安全,事先对大楼预处理后的稳定性进行了校核。

①预处理非承重砖墙和削弱楼梯刚度对整体结构稳定的影响可以忽略。

②中间电梯井的剪力墙处理后,缺口以外部分结构整体性完好,开设孔洞处理使每层有联系梁存在,重量可由梁和墙体传递给周围立柱。剪力墙本身留有墙立柱的截面积占电梯井总截面积的40%,并经计算结构安全稳定。

③校核底层东南角楼梯间及B轴立柱:本身自重:剪力墙柱386.8t,梁板209t,楼梯74t,总重量约670t。处理后预留墙立柱截面积:2.55m2预留立柱轴向压应力:6566kN/2.55m2=2.61×10Pa≤30×10°Pa(C30混凝土)。分别计算B轴立柱和中间预留墙立柱等的轴向压应力,均远远小于抗压强度,同时考虑楼梯作为大楼结构中的一小部分,预处理孔洞高度有限,故东南角楼梯是安全稳定的。

④校核底层西南角楼梯间:按上述方法校核西南角楼梯间预留墙立柱轴向压应力:11541kN/3.6m2=3.21×10Pa≤30×10Pa分别计算楼梯间各预留墙立柱的轴向压应力,均远远小于抗压强度,故西南角楼梯也是安全稳定的。经过安全校核可知,预处理后留下的支撑,能够保证楼房自身的稳定和施工的安全。

4)爆破部位、爆破高度

(1)爆破部位

爆破部位选取三个爆破缺口,第亠个爆破缺口1~4层,缺口角度为29.5°;第二个爆破缺口9~10层,缺口角度为11°;第三个爆破缺口15~16层,缺口角度为11°。爆破部位见图9-14所示。

(2)爆破高度

图9-14爆破部位图

图9-14爆破部位图

立柱破坏高度统计表如表9-6所示

立柱破坏高度统计表 表9-6

立柱破坏高度统计表 表9-6

注:承重墙破坏高度第一层为3.0m,其他层为2.5m。处理宽度1~2.5m

5)爆破参数设计

(1)孔网参数

①最小抵抗线(W):取断面短边或墙厚度(B)的一半,即W=B/2;方柱W=B/2=80/240(cm),圆柱W=B/2=110/2=55(cm)。

②炮孔间距(a):方柱选取a=1.25W,圆柱选取a=0.8W。

③炮孔深度(L):L=W+装药长度的一半。

④单孔药量(Q:Q=KV。

式中:Q单孔药量,kg;

K——单位炸药消耗量,取K=0.75~1.4kg/m3;

V单孔负担的体积,方柱:V=aB2(a为孔距,B为宽度);圆柱V=π(B/2)2。

按上式计算,并根据试爆修正后,立柱爆破参数见表9-7

立柱爆破参数表 表9-7

立柱爆破参数表 表9-7

⑤填塞长度Lr:L≥(1.1~1.2)W。

⑥装药结构:承重立柱和剪力墙上的炮孔采用孔底密实装药,孔内放置一发非电延期雷管,孔口用炮泥堵塞。

(2)炮孔布置

方柱布置两排孔,矩形布置;孔间距为50cm,排距为30cm,孔深为55cm。圆柱布三排孔,沿圆柱的中心线布置一排孔,距中心线左右两侧15cm处各布置一排孔,孔距为45cm,中间孔深95cm,两侧孔深80cm,二层以上随药量减少孔深减小。具体布孔见图9-15。剪力墙按照其墙的厚度不同,孔距也各不相同,对于20cm厚的墙,孔距为20cm;对于25cm厚的墙,孔距为25cm;对于30cm厚的墙,孔距为30cm;对于35cm厚的墙,孔距为35cm。

方柱布孔平面图

方柱布孔平面图

圆柱

圆柱

图9-15炮孔布置图(尺寸单位:cm)

6)起爆网路设计

本爆破工程使用安全可靠的非电塑料导爆管起爆器材。用四通和导爆管将同层的立柱和剪力墙分别连接然后将柱与柱、墙与墙、墙与柱纵横连接成闭合复式网路;同一层的爆破网路连接好后,层与层之间的柱与柱、墙与墙上下连接成多通道闭合网路。最后用导爆管引至起爆站由脉冲起爆器起爆。

(1)起爆顺序

第一个爆破缺口分3响:第一轴立柱使用MS3段,第二轴立柱使用HS2段,第三、四、五轴使用HS3段。第二个爆破缺口分2响:第一、二轴立柱使用HS3段,第三、四、五轴使用HS4段。第三个爆破缺口分2响:第一、二轴立柱使用HS4段,第三、四、五轴使用HS5段。楼房结构不对称,为了确保楼房倒塌方向的准确性,每个爆破缺口的最后一响都有三排立柱作为支撑,形成铰链,控制楼房的倒塌方向,不至于向西侧偏离

(2)延期时间

整个起爆网路共分5响。第Ⅰ响釆用MS3段,即起爆后5ωms开始爆炸;第2响至第5响均采用半秒延期雷管。总的延期时间(从开始点火至所有装药完全爆炸所需时间)为2.05s起爆时差见表9-8,

楼房起爆时差及药量 表9-8

楼房起爆时差及药量 表9-8

7)爆破安全

(1)爆破振动和塌落振动

①爆破振动

对于距爆区中心22.4m的国土资源局配电房,设计允许振动速度v=5.0cm/s,K=32.1

a=1.57,允许的一次起爆药量为:

Q齐=R3(v/K)30=22.43×(5/32.1)31.7=32.37(kg (9-12)

本工程最大一段药量为96.4kg,其对应的爆破振动速度为:

7=K(Q/R)=32.1×(96.413/2.4)1=2.66(cm/s) (9-13)

因此,爆破不会对邻近的建筑或设施产生破坏性影响,更不会对远处的建筑和设施产生任

何影响

②塌落振动

塌落振动速度根据中科院力学研究所总结的公式:

(9-14)(9-14)

式中:v1塌落引起的地面振动速度,cm/s;

m-下落构件的质量,t

g重力加速度,m/s2;

H—构件中心的高度,m;

σ地面介质的破坏强度,MPa,一般取100MPa;

R观测点至冲击地面中心的距离

,m;K1,B衰减参数,K1=3.37,=-1.66

本工程采用三个缺口上部解体倒塌方案,第一时间落地构件质量为6000。g为重力加速度9.8m/s2,H为构件所在的位置高度,取第一时间落地构件位置H=30m,按照最不利情况计算,距塌落中心22.4m的国土资源局配电房的塌落振动速度为:vt=3.37×[(6000×9.8×30/100)3/22.4106=4.31(cm/s)计算结果表明,塌落触地振动不会对周围建筑造成影响。本工程委托长江科学研究院工程质量检测中心进行振动测试,配电房处实测振动速度只有1.05cm/s。说明开挖减振沟和砌

筑减振土堤的方法是降低振动的有效措施。为了减小爆破振动和塌落振动对周围建筑和设施的影响,在西侧从楼房第五轴开始,向南90m开挖减振沟,沟宽1.5m,深2.5m。在东面围墙内侧向南开挖90m防挤压沟,沟宽1.5m,深2.5m。在楼房倒塌方向的正前方30~60m处用软土和沙包堆砌四道土堤,土堤呈梯形,底宽2.5m,顶宽1m,高1.5m。顶层放0.6m高的沙包,靠近周转房处沙包高1.om

(2)爆破飞石

本工程主要防护措施:对施爆部位的立柱和剪力墙进行近体防护,采用两层竹笆夹两层稻草覆盖防护,另外,爆破缺口外围用帆布封闭,有力地阻挡了爆破飞石。爆破后,楼房按设计向南定向倒塌,倒塌方向与设计完全一致。倒塌长度47,爆堆高度1m,塌散范围1~5m,无后坐现象;爆破飞石全部控制在防护范围内,附近大楼玻璃无一损坏;爆破质点振动速度小,距离最近的国土资源局办公楼测得的最大速度为1.17cm/s;爆破没有对周围建筑和设施造成任何损坏,附近地下管线完好无损;爆破达到设计要求,爆破效果非

常理想。

8)技术点评

(1)温州市中银大厦是目前国内爆破拆除最高的楼房,楼房结构不对称,建筑施工质量差拆除爆破技术难度大。爆破拆除设计釆用三个爆破缺口,合理确定了爆破部位和排间延期起爆时差,有效地控制了髙大不对称结构楼房的倒塌方冋,塌散距离控制在5m以内,减小了塌落触地振动速度,确保了周围建筑物及民房的安全。

(②)通过试爆,单位炸药消耗量选择合理,采用两层竹笆和两层稻草的近体防护以及爆破缺口外围的帆布防护,防护措施有力,效果好,爆破飞石全部控制在设计范围内;砌筑减振沟,有效地降低了爆破振动,实测数据验证了设计计算结果是合理的

(3)剪力墙预处理方法先进,施工速度快,为今后类似工程的预处理提供了宝贵的经验。

(4)温州市中银大厦拆除爆破工程是我国建筑物拆除的最髙楼房,爆破效果理想,获得了良好的社会效益。2004年6月14日通过中国工程爆破协会组织的鉴定,鉴定意见为具有国际先进水平。2004年8月荣获第二届中国工程爆破协会科学技术奖(一等奖)。


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