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1工程概況 待拆的樓房位于精武路東側的西馬后路北側,該大樓為框架結構,整體呈U型。因精武路片區舊城改造項目需要及適應城市建設規劃要求,需將其爆破拆除。(1)周圍環境待拆樓房位于漢口精武路中段東北側約60.0m處。大樓東側是將要拆除的居民樓,兩樓最近處相距10.0m,5m處地下有電纜;南側距地下電纜溝2.5m,距西馬后路4.0m,距9層居民樓16.0m;西側距原精武路小學28.0m;北側較空曠,為拆遷后空地。具體見圖1。(2)樓房結構待爆破大樓為8層框架結構,平面呈不規則“U”型布置,總建筑面積約8500m2。大樓東西長46.2m,南北寬42.9m,層高3.0m,樓頂標高28.0m。立柱截面尺寸主要有350mm×500mm,350mm×400mm兩種,梁截面尺寸主要為250mm×450mm。大樓兩端及中間轉角部位設有3個樓梯,全部為現澆結構。樓板大部分為12cm預制板,廚房、衛生間樓板為現澆結構。具體結構見圖2結構與爆破方案示意圖。 2爆破方案 2.1技術難點 該工程的難點有:(1)待拆樓房結構呈異形。大樓東西兩側部分長度分別為46.2m和42.9m,長度比較接近。(2)大樓東側距電纜溝5m,南側和西側為交通道路,需控制后座和坍塌范圍。(3)樓房南側距居民小區較近,需控制爆破振動及塌落振動對其影響。 2.2拆除方案 根據周邊環境條件,樓房西側有馬路,東側為1棟7層樓房,南側為西馬后路和9層居民樓,只有北側為拆遷后的空地,可以為大樓倒塌提供空間。根據大樓整體結構特點擬采用向內定向逐段坍塌的爆破拆除方法,即從東西兩側向中間逐段定向傾倒爆破拆除[1-2]。 2.3爆破設計 (1)爆破切口 根據周邊環境和樓房結構特點,大樓布設2個爆破切口,分別在1~2層、4層。在樓房直角轉角處為控制樓房倒塌過程中東西兩部分相互擠壓造成倒塌不徹底,在樓房③—④軸與C—E軸之間即樓房拐角處的第3、5層立柱增設爆點。大樓的立柱主要有2種尺寸,各樓層爆高具體見表1。 (2)爆破參數 立柱爆破參數見表2。 2.4起爆網路設計 起爆網路采用從兩側同時起爆向中間逐段延時的起爆網路。沿樓房縱軸線方向,每2~3排立柱劃分為一個區段,相鄰區段之間的間隔時差采用MS11段(460ms)。每一區段又劃分為前后2個單元,前后單元間延時采用MS11段(460ms)。每個單元上下樓層間不設時差。孔內裝HS7段(3000ms)導爆管雷管,單元間采用孔外延時、捆綁MS11段接力起爆。起爆網路具體見圖2結構與爆破方案示意圖,雷管延時段別見表3。 3爆破安全 3.1爆破振動 V=k(Q1/3/R)α(1)式中:Q為一次齊爆的最大藥量,本工程中大樓共分為7段逐段爆破,一次齊爆的最大藥量Q=38kg;R為保護目標至爆點之間的距離,m;k,α為與地震波傳播地段的介質性質及距離有關的系數[3],本工程取k=32.1,α=1.54。以南側距離16m的居民樓為保護目標點,最大一次齊爆藥量中心距離建筑物最近距離取22m,經計算該民房的振動速度為V=1.78cm/s,小于《爆破安全規程》(GB6722—2003)對安全允許振動速度的要求。 3.2塌落震動效應 樓房爆破塌落震動計算公式如下[4-5]:V=kt×[(MgH/σ)1/3/R]β(2)式中:V為塌落引起的地表振速,cm/s;M為下落構件質量,t;g為重力加速度,m/s2;H為構件中心的高度,m;σ為地面介質的破壞強度,一般取10MPa;R為觀測點至沖擊地面中心的距離,m;kt、β為衰減參數,分別取kt=3.37,β=1.66。 本工程中大樓距離南側需要保護的居民樓最近處16m,塌落中心距居民樓約28m,大樓總質量約為6000t,本工程樓房倒塌是分為7段逐段倒塌,按距離與樓體重量對塌落振動影響的關系,M取900t,距保護物距離R取28m,重心落差H取13m,計算得出在該處塌落振動數據為2.34cm/s。可以看出,計算得出的塌落振動在允許震動范圍內。在爆破時,在西側精武路小學布設1個測點和東側居民樓布設2個測點,共3個測點,用Mini-Ma-tePlus(加拿大)爆破測試儀測試了每個測點3個方向的振動。測試數據見表4。1#、2#測點布置在東側居民樓邊緣地坪上,距待爆破樓房邊緣分別是17.5m和17.8m;3#測點布置在西側精武路小學基礎上,距待爆破樓房邊緣17.2m。 4爆破效果與體會 4.1爆破效果 起爆后,大樓U形結構形成由兩端向中間結合處的依次翻滾式倒塌,結合部形成向北微傾類原地坍塌,從孔內藥包起爆到倒塌完成歷時約8s。大樓在倒塌過程中,由于先倒塌單元與后倒塌單元之間存在拉扯作用,使得樓體塌落過程有所減緩,觸地沖能有所減少。同時,由于各相鄰單元之間的剪切拉伸以及上下切口之間的擠壓碰撞等相互作用,使得樓房得到充分的解體破壞,減小了構件觸地時的塊度,從而有效地控制了構件觸地振動。大樓爆堆平均高度在5m左右,側向位移未對周邊道路和居民樓造成影響,振動測試最大峰值為垂直向振動,為2.39cm/s,未超出周邊居民樓振動允許安全值,爆破取得圓滿成功。 4.2幾點體會 (1)將建筑物劃分為若干區段,每個區段又劃分為若干單元,按照先后順序起爆,形成逐段定向翻滾式倒塌的空間塌落過程,既能有效的降低爆破時的單響藥量,又能有效控制爆破振動。(2)各單元間存在的拉扯、擠壓、碰撞等相互作用,減緩塌落速度,減少構件觸地時的尺寸,能有效控制樓房的塌落振動,同時也改善了樓體的破碎效果。