4栋整浇全剪力墙结构高层住宅楼爆破拆除(1).pdf

第 37 卷 第 1 期 2020 年 3 月 爆 破 BLASTING Vol. 37 No. 1  Mar. 2020 doi 10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2020. 01. 015 4 栋整浇全剪力墙结构高层住宅楼爆破拆除 钟元清， 徐其敏， 吴显军 （湖北卫东爆破工程有限公司， 襄阳 441001） 摘 要 4 栋未完工的整浇全剪力墙结构高层住宅楼控制爆破拆除工程， 综合考虑作业安全、 塌落振动和 后续清运便利等因素而采用双切口单向折叠一次起爆微差分批倒塌的控制爆破方案。通过对切口范围内剪 力墙体采用由 “面” 变 “柱” 的预处理、 试爆调整药量、 以及利用数码电子雷管与导爆管雷管优化起爆网路编 排 4 栋楼房不同倾倒方向和起爆时差等技术， 共钻孔 23 408 个， 总装药量 780 kg， 在环节复杂和工期短的条 件下成功实现了 4 栋剪力墙高层楼房的折叠爆破倾倒。工程还进一步证明楼房拆除爆破的前期试爆很重 要。 关键词 楼房爆破拆除；全剪力墙结构；双切口；单向折叠；分区延时爆破 中图分类号 TU746. 5 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X （2020） 01 -0102 -05 Blasting Demolition of Four High-rise Residential Buildings with Full-cast and Full-shear Wall Structures ZHONG Yuan-qing， XU Qi-min， WU Xian-jun （Hubei Weidong Blasting Engineering Co Ltd， Xiangyang 441001， China） Abstract For the controlled blasting demolition of four unfinished high-rise residential buildings with integrally poured and full-shear wall structures， taking into account factors such as operational safety， slump vibration， and con- venience for subsequent clearance and transportation， a dual-cut unidirectional folding one-time initiation micro-dif- ferential batch collapse control blasting scheme is adopted. By using the pretreatment of 〞face〞 to 〞column〞 for the shear wall in the cut range， adjusting the explosive test charge， and using the digital electronic detonator and ignition detonator to optimize the initiation network， the four buildings have different falling directions and initiation time. A total of 23 408 drilled holes and charge of 780 kg explosives were used in this blasting demolition. Four high-rise buildings with shear walls were successfully achieved by folding blasting under the conditions of complex links and short construction periods. Furthermore， thi project proves that the preliminary test of the blasting demolition is very important. Key words explosive demolition of buildings；full shear wall structure；dual cut；unidirectional folding；zone delayed blasting 收稿日期 2019 -12 -16 作者简介 钟元清 （1956 - ） ， 男， 湖北仙桃人， 高级工程师， 1980 年毕 业于解放军南京工程兵工程学院地爆指挥系， 主要从事爆 破方面的教学与技术研究工作，（E-mail） 13807164883 139. com。 通讯作者 吴显军 （1979 - ） ， 男， 湖北天门人， 高级工程师， 2002 年毕 业于解放军徐州工程兵指挥学院地爆指挥系， 主要从事废 旧弹药销毁、 爆破工程的技术研究和项目管理工作，（E- mail） 927455766 qq. com。 1 工程概况 位于湖北省利川市谋道镇香山别院小区内的 4 栋楼房， 为依据同一套设计图纸建设的全剪力墙结 构高层住宅楼， 设计建造 18 层， 因该 4 栋楼房建设 手续不全， 被定性为违章建筑， 均未封顶即被勒令停 建并限期拆除。 万方数据 1. 1 周围环境 4 栋待拆楼房依山而建， 地处密集住宅区， 周边 环境较为复杂。1、 2、 3楼呈 “一” 字排列， 起建高 程 1576m； 4楼与 2、 3楼呈 “品” 字形排列， 起建高 程 1586 m。1、 2、 3楼倒塌方向左右间距 12 m、 距 离 4楼55 m； 1楼东南侧 56 m 有高层居民楼； 3楼 西侧 147 m 处有框架结构高层住宅楼； 3楼东北侧 56 m、 4楼北侧46 m 处有3 层框架结构的酒店； 4楼 东南侧55 m 有框架结构高层住宅楼。具体见图1。 图 1 爆区周边环境位置示意图 （单位 m） Fig. 1 Schematic diagram of the surrounding environment of the blasting zone （unit m） 1. 2 大楼结构特点 4 栋待拆楼房均为混凝土整浇 （标号 C30） 全剪 力墙结构高层住宅楼， 楼房结构整体性和抗振性较 好。楼体南北长 25. 9 m， 东西宽 19. 6 m， 层高 3 m。 主体建筑设计高度均为 54 m， 地上 18 层， 无地下 室， 1、 2、 3、 4楼分别建至 15 层、 12 层、 13 层、 13 层， 建筑高度分别为 45 m、 36 m、 39 m、 39 m。楼 体内部建造 4 根承重柱， 尺 寸 均 为 400 mm 400 mm， 承重柱内布筋为 12φ20； 除预留的门、 窗安 装空间和管道孔外， 剪力墙已按照户型布局整浇完 成， 剪力墙厚 200 mm， 墙体内布筋为 φ 6 200 两层 钢筋网； 楼房内部设有电梯井 2 个和楼梯间 1 个， 电 梯井墙体内布筋为 φ 8200 两层钢筋网， 楼梯间墙 体内布筋为 φ 12 200 两层钢筋网。纵梁尺寸 300 mm 550 mm、 横梁尺寸300 mm 400 mm。柱、 墙、 梁截面尺寸自底部至顶部无变化。 1. 3 工程难点 （1） 待拆楼房剪力墙分布广、 墙体薄 （200 mm） 、 强度高 （C30） 、 布筋密 （φ 6 200 两层钢筋网） ， 爆 破前的预先拆除工作量大、 难度大。 （2） 待拆楼房建造时间较短， 钢筋同混凝土间 的化学胶结力及机械咬合力尚未达到最佳程度， 混 凝土与钢筋的粘结强度较低， 爆破时爆炸作用力大 部分作用于对混凝土的破坏， 而克服钢筋屈服强度 的作用力相对较小。 （3） 待拆楼房地处密集住宅区， 邻近建筑多、 距 离近， 周边环境较复杂， 爆破拆除产生的爆破振动、 爆炸冲击波、 爆破个别飞散物、 爆炸噪声、 塌落振动、 爆炸烟尘等爆破有害效应控制难度大。 （4） 爆破作业前的预先拆除作业及防护工程作 业均涉及高空作业， 作业空间受限， 作业难度大、 危 险系数高， 高空作业的安全保障措施复杂、 繁琐。 2 爆破拆除方案的确定 2. 1 爆破设计思路 综合 4 栋待拆楼房整体性好， 结构强度高， 解体 301第 37 卷 第 1 期 钟元清， 徐其敏， 吴显军 4 栋整浇全剪力墙结构高层住宅楼爆破拆除 万方数据 困难、 塌落振动大的特点和周边场地空间满足定向 倒塌要求的实际情况， 综合考虑作业安全、 节省施工 成本、 降低塌落振动、 为后续清运提供便利， 决定对 4 栋待拆楼房采取双切口单向折叠倒塌控制爆破， 一次起爆微差分批倒塌 ［1-3］。 2. 2 建筑物倾倒方向 采取爆破切口高度差、 延时起爆时间差相结合 的定向倾倒方法。为了使整个建筑物实现全部解 体， 根据周围环境及施工时间可能出现的情况， 最终 确定 1、 2、 3楼向东单向折叠倒塌， 4楼向西单向 折叠倒塌的定向倒塌的方案 ［4-6］。 2. 3 楼房结构预处理 （1） 对处于切口范围内剪力墙体处理， 采用由 “面” 变 “柱” 的处理， 为保证楼房起爆前的的稳定 性，“柱” 的保留宽度为 长度 ＜2 m 的墙体两端各保 留 0. 6 m， 形成 0. 6 m 0. 2 m 截面的 “柱” ； 长度≥ 2 m 的墙体两端各保留 0. 8 m， 形成 0. 8 m 0. 2 m 截面的 “柱” 。除保留的 “柱” 以外， 其余剪力墙部分 全部预先拆除 ［7， 8］。 （2） 对处于切口范围的楼梯上下踏步、 换步台 做割缝破碎处理， 割缝宽 0. 3 m， 钢筋不切割。 （3） 非爆楼层以上两层的立柱在爆前剥露钢筋 并切割。 3 爆破参数的确定 3. 1 爆破切口设计 由于楼房为全剪力墙结构， 其承重构件是每一 层的所有墙体、 构造柱， 起稳定作用的是现浇梁和整 浇楼板。为实现解体充分、 分段触地、 降低塌落振动 的目标， 设计上下两个爆破切口 ［9-12］。 （1） 下部主切口 1楼以建筑物承重宽度 19. 6 m 为截面爆破一 个倾倒角为 30的切口， 保证楼房按照设计方向倒 塌， 则最前排立柱需爆破楼层高度为 HA ＝ 19. 6 tan 30 ＝19. 6 0. 577 ＝11. 3 m， 即下部主切口最前 排需爆破 4 层。 2、 3、 4楼以建筑物承重宽度 19. 6 m 为截面 爆破一个倾倒角为 25的切口， 保证大厦按照设计 方向倒塌， 则前排需爆破楼层高度为 HA ＝ 19. 6 tan 25 ＝19. 6 0. 467 ＝ 9. 13 m， 取 9 m， 即下部主 切口前排需爆破 3 层。 （2） 上部辅助切口 为确保楼房向设计方向倒塌， 实现解体充分、 分 段触地、 降低塌落振动的目标， 根据各栋楼房所处位 置和周边环境距离， 适当提高爆破切口位置并在建 筑物中部以上楼层开辟辅助切口。辅助切口以建筑 物承重宽度 19. 6 m 为截面爆破一个倾倒角为 17 的切口， 保证楼房按照设计方向倒塌， 则前排需爆破 楼层高度为 HA ＝ 19. 6 tan 17 ＝ 19. 6 0. 307 ＝ 5. 99 m， 取 6 m， 即上部辅助切口前排需爆破 2 层。 3. 2 爆破参数 爆破参数见表 1。 3. 3 钻孔数量及装药量 （1） 1楼倒塌方向为正东方向， 剪力墙钻孔 5207 个， 单孔药量为 30 g；“T” 型、“L” 型交叉处钻 孔 870 个， 单孔药量为 50 g； 承重柱钻孔 72 个， 单孔 药量为 75 g， 共使用炸药 205. 11 kg。 （2） 2楼倒塌方向为正东方向， 剪力墙钻孔 4842 个， 单孔药量为 30 g；“T” 型、“L” 型交叉处钻 孔 855 个， 单孔药量为 50 g； 承重柱钻孔 56 个， 单孔 药量为 75 g， 共使用炸药 191. 06 kg。 （3） 3楼倒塌方向为正东方向， 剪力墙钻孔 4851 个， 单孔药量为 30 g；“T” 型、“L” 型交叉处钻 孔 832 个， 单孔药量为 50 g； 承重柱钻孔 56 个， 单孔 药量为 75 g， 共使用炸药 191. 33 kg。 （4） 4楼倒塌方向为正西方向， 剪力墙钻孔 4863 个， 单孔药量为 30 g；“T” 型、“L” 型交叉处钻 孔 848 个， 单孔药量为 50 g； 承重柱钻孔 56 个， 单孔 药量为 75 g， 共使用炸药 192. 49 kg。 本工程共钻孔 23 408 个， 总装药量 780 kg。 表 1 爆破参数表 Table 1 Blasting parameter table 类别 最小抵抗线 W/ m 孔深 L/ m 单耗 Q/ （gm -3） 孔距 a/ m 排距 b/ m 壁厚 B/ m 计算药量 Qi/ g 实际取值 Qi/ g 承重柱0. 20. 2715000. 300. 400. 472. 075 剪力墙0. 10. 1420000. 250. 250. 225. 030 T 型交叉0. 10. 1820000. 250. 250. 337. 550 401爆 破 2020 年 3 月 万方数据 4 爆破网路设计 4. 1 起爆方式 本次爆破采用电子雷管与毫秒导爆管雷管相结 合的混合起爆网路。 4. 2 连接方式 每栋楼每个楼层由前排至后排分为四个延时起 爆区间。每个药包内装 1 发 13 段毫秒导爆管雷管， 同段起爆区间内每 20 发 13 段毫秒导爆管雷管使用 2 发 1 段毫秒导爆管雷管反向捆扎簇联， 同段起爆 区间内每 20 发 1 段导爆管雷管使用 2 发电子雷管 反向捆扎簇联， 最后将每栋楼、 每个楼层的电子雷管 并联接入电子雷管专用起爆器。 5 爆破飞散物控制措施 为有效控制爆破飞散物， 本次爆破采取主动接 触性防护、 隔离防护、 被动保护性防护相结合的综合 防护方案 ［11］。 （1） 主动接触性防护 将防寒毡、 密目网和铁丝 网由里及外依次用细铁丝捆扎在爆体表面， 降低爆 破飞散物初速度。 （2） 隔离防护 在楼房外部从爆破楼层上一层至 爆破楼层下一层悬挂由 2 层密目网和 2 层遮阳网组 成的遮挡围帘， 并使遮挡围帘距离最近爆破部位 4 m 以上， 用以筛挡爆破飞散物， 减弱飞散物冲击力。 （3） 被动保护性防护 在重点防护方向架设钢 管脚手架， 在脚手架上由里及外敷设荆笆和铁丝网， 对保护物进行遮挡， 防止爆破飞散物危及保护设施。 6 爆破效果及体会 6. 1 爆破效果 起爆后， 4 栋楼房均按照设计的倒塌顺序和方 向倒塌， 倒塌长度和密集宽度均在设计范围内， 柱、 墙、 梁解体效果较好， 爆渣堆积高度均未超过 6 m， 后排墙体后坐未超过 1 m， 为后续拆解清运创造了 良好条件。爆破未对周围建筑物和设施造成任何损 坏， 爆破非常成功。 6. 2 几点体会 （1） 全结构试爆， 结合实际调整药量 试爆时， 首先按照理论公式计算结果进行装药 试爆， 试爆后发现有部分剪力墙、 电梯井墙体和 “T” 型、“L” 型交叉处混凝土未脱笼， 少量钢筋未变形， 部分钢筋变形不明显。之后， 在布孔参数不变的情 况下， 将剪力墙的单孔装药量由 25 g 调整到 30 g， 将 “T” 型、“L” 型交叉处及电梯井墙体单孔装药量由 37.5 g 调整到50 g 再次试爆， 爆破后爆渣脱笼充分、 钢筋变形程度符合要求。由此， 准确掌握了不同结构 处的单孔装药量， 在爆破前装药时调整了装药量。 图 2 爆破前现场照片 Fig. 2 Photo before the blasting 图 3 爆破时现场照片 Fig. 3 Scene photo during blasting 图 4 爆破后现场照片 Fig. 4 Scene photo after the blasting （2） 充分大胆预拆， 减少雷管使用量， 降低起爆 药量 对于该项爆破拆除工程， 在按常规对楼梯间、 电 梯井进行预先拆除的同时， 重点做好了剪力墙的预 先预拆工作。为加快施工进度， 对所有处于爆破切 口范围内除了必须保留的 “柱” 以外的墙体结合试 爆进行了大胆的爆破法预先拆除， 个别不便采用爆 破法的部位则使用风镐剔除， 尽最大可能变墙为 “柱” ， 从而缩短了工期、 减少了爆破时的雷管数量 和装药量， 同时也为简化爆破网路奠定的基础。 （3） 大胆创新， 最大可能简化爆破网路设计 本次爆破对 4 栋楼房均采取单向折叠倒塌的方 式， 为此增加了爆破切口， 爆破总楼层达到 21 层， 尽 管预先拆除较为充分大胆， 但炮孔数量仍高达 23 408 个， 如果按照常规的复式交叉导爆管起爆网 501第 37 卷 第 1 期 钟元清， 徐其敏， 吴显军 4 栋整浇全剪力墙结构高层住宅楼爆破拆除 万方数据 路， 起爆网路将变得极为复杂， 工作量巨大。为了简 化起爆网路并保证网路的延时准确性、 起爆可靠性， 最终确定使用电子雷管与毫秒导爆管雷管相结合的 混合起爆网路。从施工过程和爆破结果来看， 电子 雷管与毫秒导爆管雷管相结合的混合起爆网路具有 极大优越性， 既保证了网路的延时准确性、 起爆可靠 性， 更重要的是化繁为简， 便于爆破员操作， 减轻了 网路连接工作量， 也便于网路检查。 （4） 多法并举， 确保钻孔质量 由于墙壁薄， 布筋密度大， 在钻孔过程中遇到钢 筋而无法按照设计钻孔时， 应本着 “宁密勿疏” 的原 则处理。根据钻孔部位结构的不同， 剪力墙垂直墙 体打水平孔，“T” 型、“L” 型交叉结构处在阴角与墙 体呈 45打水平孔； 剪力墙刚性强、 墙壁薄、 孔深比 大， 高风压钻机钻孔时背面墙体易崩落， 造成穿孔， 针对此种情况， 可在孔背面用窄边不小于孔距尺寸 的木板敷贴加压， 防止崩孔， 也可使用低风压钻机或 电动螺旋钻机钻孔。 （5） 综合考虑爆破有害效应控制技术， 注重防 护工程 在建筑物拆除总体方案设计层面就应当充分考 虑爆破有害效应控制技术， 当过多考虑爆破有害效 应控制技术而可能导致爆破失败或总体方案设计难 以优化爆破有害效应控制技术时， 关注点应该转化 到在防护工程上， 不惜人力、 物力、 财力采取主动接 触性防护、 隔离防护、 被动保护性防护相结合的综合 防护方案， 以确保爆破工程安全。 参考文献 （References） ［1］ 武 哲， 黄寅生， 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