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辽宁省某砖结构楼房拆除的爆破设计与施工

川渝拆除17713551981

(大连理工大学)

1)工程概况

某砖结构楼房,东西长55.7m、南北宽9m、高8.4m,共3层,每层高2.8m,分为4个单元,楼面、屋盖和楼梯均为砖结构楼南15m是与其平行的自建平房,2.5m处是三层砖结构住宅楼;西侧2.1m处是照明电线,13.5m处是四层砖结构住宅楼;北侧7.7m处是照明电线,21.4m处是三层砖结构住宅楼;东侧比较开阔;具体位置见图11-1。南侧承重墙厚430mm,中间隔断墙厚300mm,北侧承重墙厚620mm,东西承重墙厚430mm,层和三层各有一300mm×40mm的钢筋混凝土圈梁。

2)爆破方案和爆破缺口的选取

根据该楼房的具体情况和四周条件,决定朝南定向倒塌。由于楼房的绝大部分为砖结构(包括楼板和楼梯),刚度小,整体性较差,决定只在1层布置爆破孔,爆破缺口的髙度为300~1200mm,南侧墙布置5排炮孔(见图112),北侧墙布置1排炮孔,东西方向的走廊布置2排炮孔,厨房和厕所布置2排炮孔,中间南北方向的承重(隔断)墙布置2~5排炮孔。

图11-1楼房位置平面图(尺寸单位:m)

图11-1楼房位置平面图(尺寸单位:m)

图11-2南墙炮孔布置图(尺寸单位:m)

图11-2南墙炮孔布置图(尺寸单位:m)

3)爆破参数的计算

(1)南侧外承重墙

墙厚δ-430mm,孔距a=300mm,排距b=300mm,孔深l=250mm,每孔装药量按下式计算:

q=(q1A+q2)f (11-1)

式中:q每个炮孔装药量,q=36g;

q1剪切单位面积的用药量,q1=209g/m2;

破碎单位体积的用药量,q=100g/m3;

A炮孔剪切面积,A=aδ=0.13m2;

V—炮孔爆破体积,V=A=0.04m3;

f—自由面系数,f=1.15

(2)南北方向中间隔断重墙

墙厚、孔距和排距均为300mm,孔深160mm,按公式(11-1)计算得中间隔断承重墙炮孔装药量q=25g。东西方向的走廊厕所和厨房的炮孔布置参数和装药量与南北方向中间隔断承重墙相同;东、西山墙和北墙的炮孔布置参数和装药量与南侧承重墙相同。为了保证爆破效果,在定向爆破之前进行试爆。试爆参数如下:南侧墙,孔距、排距均为300mm,孔深250mm,装药量40g;内承重墙,孔距、排距均为300mm,孔深160mm,装药量30g。试爆结果表明,南侧外承重墙炸药量偏少,没有达到完全破碎的目的;内重墙炸药量合适达到了完全破碎的目的。根据试爆结果,最后确定的爆破参数为:外承重墙(厚430mm),孔距、排距均300mm,孔深250mm,装药量50g;内承重墙(厚300mmn),孔距、排距均为300mm,装药量40g

4)爆破网路设计及验算

(1)网路设计

经实际计算,每个单元炮孔总数为510个,4个单元炮孔总数为2040个。其中,南侧墙雷管为第1段、南北方向墙雷管为第2段、北侧墙为第3段,起爆间隔时间为1s。采用3台YJ新1000型高能起爆器,每台起爆雷管总数约700个爆破所采用的是lmm2双芯铜电缆,电缆长度为100m,母线电阻为692。经实测,O.5m长铁质脚线、雷管的全电阻平均为2.6Ω。设计时1单元用1号起爆器起爆,起爆雷管510个;2单元加上3单元的一半雷管用2号起爆器起爆,雷管数775个;4单元加上3单元的另一半雷管用3号起爆器起爆,起爆雷管765个爆破网路采用串并联方式,经反复计算,确定每个单元分6组串联,每串85个雷管。1号起爆器起爆串数为6;2号和3号起爆器起爆串数为9。经区域母线,将9或6)串并联在一起,然后接到起爆母线上,起爆网路如图113所示

(2)网路验算

①电流条件

通过每个雷管的峰值电流:I-U/(nRctnR+mRd(11-2)式中:Ⅰ通过每个雷管的电流,A;

图11-32号起爆器的起爆网路

图11-32号起爆器的起爆网路

U起爆器的最大峰值电压,U=1800V;

每个起爆器并联雷管组数,n=9

R。母线电阻,R=69;

R1区域母线电阻,R1=992;

m每串中雷管的个数,m=85

R。每个雷管全电阻,R=2692

雷管采用新12厂生产的秒延期1~3段电雷管,其性能参数为:雷管全电阻2.69,最小

发火电流0.325A,发火冲能为4.2A2ms(上限)、2.0A2ms(下限),20发准爆电流0.75A。

将以上参数代入式(11-2),求得通过每个雷管的电流为5A,满足准爆条件的电流要求。

②电阻条件

爆破网路上的总电阻:

R=R+R+mRc/n=396Q

R

K+(K3+PCU2)05/(P2C)=1560(11-4)

式中:C发爆器的电容,F;

K1,Ks电雷管发火冲能的上、下限,A2ms。

R<R,满足电阻条件。

③传导时间条件

最小传导时间

t c=(RC/2)In[(U2 C-2n KSR)/(U2C--2m'KiR)]=0. lms11-5)

由于t(0.1ms)小于雷管的最小传导时间(2.3ms),故满足时间条件。上述验算表明,所设计的爆破网路满足准爆的所有条件。

5)安全防护措施

(1)爆破飞石的防护

由于外承重墙炮孔布置在墙的内侧,药包的几何中心又偏向于内侧,飞石主要朝向房间内;其他炮孔最小抵抗线方向大多不朝向外面,因此,在楼房一层的窗户上挂双层草袋子,防止飞石从窗户飞出,东、西和北侧外墙有炮孔的部位同样用双层草袋子防护。实践证明此种防护方法十分有效,四周飞石距离小于5m。

(2)爆破振动计算

爆破质点振速计算式:

=32.1(Q/3/R)157(11-6)

式中:爆破振动速度,最近建筑物的爆破振动速度为2.75cm/s;

Q最大一段的装药量,Q=32kg;

R周围建筑物距爆心的距离,R的最小值为15m。计算结果表明,爆破振动不会对周围建筑物造成危害,满足爆破安全规程要求。

6)施工

为了便于施工,最下一排炮孔布置在距地表0.5m处。为了更有效地防止和控制飞散物,炮孔一律在屋内钻孔,采用人工凿孔,速度快、成本低,但凿孔质量存在一些问题,如孔深不一致,孔内残存物多等。炮孔数达到2000个,为了实现当天装药、当天爆破的目的,装药分为4组,每组3个人负责一个单元的装药连线工作,最后由专人负责检查、核对,整个装药和连线工作用了近7h

7)爆破效果和存在的问题

起爆后,楼房徐徐向南倾倒,南侧墙倒塌长度为8m,与楼房的高度基本相等,周围无飞石,但东西山墙的局部(与北侧墙接触处)以及部分北侧墙和楼梯未倒,其原因是:

(1)北侧墙厚0.4~0.5m,设计时按单砖(370mm)考虑,而实际的炮孔深度只有150~170mm,显然炮孔深度、装药量和炮孔数量不足;

(2)原设计北侧墙为双排炮孔,实际只布置1排炮孔;

3)爆破前楼梯末进行必要的预处理,楼梯为砖拱结构,正好对北侧墙向南倾倒起足够的支撑作用,爆破后发现,第四单元的楼梯呈失稳破坏,而此范围的北侧墙破坏程度基本上达到可以铲装的程度;

(4)由于施工工期紧,又无楼房的设计图纸,只进行了粗略的调查,甲方说四面承重墙之间无钢筋混凝土梁连接,而实际上外承重墙有两道圈梁,原始资料不清。

8)技术点评

(1)砖砌体结构房屋刚度小,整体性差,在参数的选取上应有别于钢筋混凝土框架结构房屋

(2)对于拆除爆破安全允许距离的计算,应参照“第1篇5.5拆除爆破安全距离的确定”计算。

(3)在爆破设计之前,查阅设计说明书、图纸和实地勘察是极为重要的,该实例也说明了这点

4)楼梯是联系楼层之间的步行设施按材料分有木楼梯、钢筋混凝士楼梯、金属楼梯和混合式楼梯等,其中钢筋混凝土楼梯最常见。钢筋混凝土楼梯依施工方法不同,有现浇和预制两大类。特别是前者其楼梯段和平台浇筑在一起,整体性好、刚度大。爆前必须进行预拆除,是经验,也是教训。


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