105 m高电缆车间爆破拆除与振动危害控制

邢光武， 张北龙， 贾海波， 张建平， 张朝阳

(1. 广东中人集团建设有限公司， 广州 510515； 2. 河南省前进化工科技集团股份有限公司， 河南洛阳 471600； 3. 内蒙古宏大爆破工程有限责任公司， 内蒙古包头 014010)



105m高电缆车间爆破拆除与振动危害控制

邢光武1， 张北龙1， 贾海波2， 张建平3， 张朝阳2

(1. 广东中人集团建设有限公司， 广州 510515； 2. 河南省前进化工科技集团股份有限公司， 河南洛阳 471600； 3. 内蒙古宏大爆破工程有限责任公司， 内蒙古包头 014010)

摘要：介绍了105 m高框架-剪力墙结构电缆车间定向爆破拆除案例，根据车间的结构稳定、周围环境复杂、混凝土强度高及解体难度大等特点，制定了向正东方向倒塌的爆破方案。布置一个爆破切口，将暗柱及大面积的剪力墙进行预拆除。采取减振堤降低塌落振动，采取草袋、铁丝网、橡胶输送带、双层密目尼龙安全网等安全防护措施防止飞石危害，达到了良好的拆除爆破效果，可为类似控制爆破拆除工程提供参考。

关键词：电缆车间； 爆破拆除； 定向爆破； 爆破振动； 预拆除； 振动危害； 减振措施； 减振堤

1工程概况

1.1周边环境

番禺岭南电缆厂交联电缆车间需要爆破拆除。该车间在厂区大院内，东侧距国泰路140m；南侧距南村小学95m；西侧距鹤溪路36m，距电子电器厂约45m，距居民楼55m；北侧距兴南路80m，周围环境如图1所示。

1.2结构特征

待拆除车间为一幢17层框架-剪力墙结构建筑，高约105m，长、宽均为15m，首层层高为10m，标准层层高5 ～10m，混凝土强度为C40，A轴、D轴分别布置两根立柱，墙间含暗柱。建筑总面积约为4 700m2。A轴立柱截面规格为1 500mm×1 600mm；D轴立柱截面规格为1 500mm×1 200mm；B轴的两根暗柱截面规格均为1 000mm×500mm，见图2～图4。

图1　周围环境示意图Fig.1　Schematic diagram of surrounding environment

图2　一层平面结构Fig.2　Plane structure of the first floor

图3　二层平面结构Fig.3　Plane structure of the second floor

图4　电缆车间主体结构Fig.4　Major structure of the cable workshop

2工程难点

(1)待拆除车间周边环境复杂，安全控制要求高。

(2)车间较高，结构强度大、刚性大，倒塌后解体难度大。东南侧货梯井和西北侧楼梯强度很高，必须预拆除处理。处理不当容易造成倒塌后解体不充分、爆堆过高，不便于爆后机械破碎。

(3)剪力墙面积较大，预拆除工作难度大〔1〕。

(4)施工组织难度大。因工程地处住宅区及重要交通要道，环境复杂，需要主管单位、建设单位、施工单位、周边街道、相邻单位等精心配合，才能保证工程顺利实施〔2-4〕。

3爆破方案

3.1定向爆破拆除方案

(1)采用定向爆破拆除技术，倒塌方向为正东方向。布置一个爆破切口，高8.70m。

(2)根据车间的结构特点，首先清理爆破切口范围内的暗柱，把大面积的剪力墙进行预拆除，保留A轴立柱、D轴立柱、B轴暗柱，将整个筒体结构简化成框架结构，再实施爆破拆除。

(3)由于车间较高，需采取有效防护措施防止塌落振动及爆破飞石对周围环境造成危害。

3.2预处理

3.2.1预拆除的原则

(1)对称原则。保证结构对称，处理整齐。

(2)先墙后暗柱原则。为了确保安全，所有需要预拆除的暗柱在防护工作完成后再处理。保留B轴的两根暗柱。

3.2.2预拆除

(1)采用人工和机械方法清理南、北两侧的暗柱，清理高度须比爆破切口高0.30m，对爆破切口范围内暗柱之间剪力墙彻底预拆除。

(2)预拆除一层电梯井剪力墙，预拆除高度3m。

(3)对切口后侧的楼梯预拆除3个台阶，预拆除部位的顶部比切口高出0.30m，保留钢筋连接。

(4)做防护工作前，对截面长边超过1m的立柱，凿掉爆破部位下方20cm处混凝土，露出西面、南面、北面的外层竖筋，并用气割切断，便于渣石抛出。

(5)爆破法拆除一层东侧剪力墙，代替主装药前的试爆，检验爆破炸药单耗。预处理范围见图5。

图5　预处理范围示意图Fig.5　Schematic diagram of pretreatment range

3.3爆破切口

根据经验，设计爆破切口高度为8.70m，见图6。

图6　爆破切口示意图Fig.6　Schematic diagram of blasting cut

炮孔布置在一层爆破切口范围内的立柱上, 开口位置在立柱的短边一侧,且每根立柱布设1 ～3排炮孔，由下向上成直线均匀分布。爆破参数如表1所示。

表1　切口爆破参数

3.4起爆网路

爆破切口各排立柱炮孔的起爆延时时间见表2。

表2　起爆延时时间

首先将立柱或剪力墙体的孔内导爆管每10 ～20发集束为一把，然后每把用电工胶布绑紧两发毫秒导爆管雷管作为传爆雷管，再将传爆雷管的导爆管大把抓接入网路，最后将整个网路用击发针起爆，见图7。

图7　起爆网路示意图Fig.7　Schematic diagram of initiation network

4爆破安全校核

4.1建筑倒塌的可靠性分析

从图5爆破切口设计可知，爆破切口角度a=tan-1(8.7/15)= 33.6°。采用大切口、大悬臂、宽支撑设计，加上该车间的高耸建筑结构特殊性，可以保证准确定向倒塌。

4.2预处理安全性验算

预处理集中于一层，主要考虑一层的稳定性。 根据设计图纸，计算出一层立柱的轴向压力设计值N=8.6875×104kN；一层预处理后，保留的全部立柱截面积总和S=9.4×106mm2。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)〔5〕，得C40混凝土轴心承压柱的抗压强度为19.1N/mm2，N/S=9.24N/mm2<19.5N/mm2，且车间是规则的筒体结构，重心方向与一层楼层平面的几何中心基本重叠，因此预拆除后楼体是安全的。

4.3爆破振动验算

根据爆破振动计算公式〔6〕：

v=K′K(Qmax1/3/R)α

(1)

式中：K为与地质条件有关的系数，取100；α为地震波衰减系数，取1.5；K′为修正系数，取0.3；施工中最大一段药量Qmax=55.44kg；R为保护目标至爆点距离，R=36m。计算得v=1.036cm/s，根据《爆破安全规程》(GB6722-2014)〔6〕可知，爆破振动速度在安全范围内，爆破是安全的。

4.4塌落振动验算

建筑物塌落振动经验公式〔7〕：

(2)

式中：vt为塌落引起的地面振动速度,cm/s; M为下落构件的质量, 约5 640t; g是重力加速度, 9.8m/s2; H是构件的重心高度, 约 52.50m;σ为地面介质的破坏强度, 一般取10MPa;R为观测点至冲击地面中心的距离, 取36m; Kt,β为塌落振动速度衰减系数和指数，Kt取1.6，β值取-1.8。经计算，vt=4.79cm/s。塌落振动计算值大于建构筑物的振动安全允许值，因此采取修筑减振堤的措施减小塌落振动危害。

4.5爆破防护措施

(1)首先在爆破部位用草袋、铁丝网等进行近体包扎，然后吊挂橡胶输送带进行松弛围挡，再采用双层密目尼龙安全网进行防护。

(2) 在车间倾倒方向25，45，75m处分别修筑减振堤。减振堤底宽2.5m、上宽1m、高2.5m，采用沙袋垒砌，每道长25m，在塌落范围全部铺设双层密目安全网，见图8。

图8　减振堤示意图Fig.8　Schematic diagram of anti-vibration dams

5爆破效果

在做好安全警戒后实施爆破，车间按预定方向倾倒，爆破时无飞石、无二次飞溅。倒塌时间4.75s，倒塌长度约92m，爆堆高度约12m，附近的工厂及居民楼未受影响，爆破取得圆满成功。

6结语

(1)可以准确控制高耸车间倒塌方向，达到预期

的爆破效果。

(2)减振堤可以有效降低塌落振动，减小塌落振动对周围建(构)筑物及设施的影响。

(3)高耸车间爆破拆除设计适当加强支撑部，可以有效减小下坐现象。

(4)该高车间的成功爆破拆除可为类似厂房爆破拆除提供参考。

参考文献(References)：

〔1〕 朱朝祥,崔允武,曲广建,等. 剪力墙结构高层楼房爆破拆除技术[J]. 工程爆破,2010,16(4):55-57,40.

ZHUChao-xiang,CUIYun-wu,QUGuang-jian,etal.Blastingdemolitiontechniqueofhighbuildingwithshearwallstructure[J].EngineeringBlasting,2010,16(4):55-57,40.

〔2〕 史雅语,金骥良,顾毅成. 工程爆破实践[M]. 合肥:中国科学技术大学出版社,2002.

SHIYa-yu,JINJi-liang,GUYi-cheng.Practiceofengineeringblasting[M].Hefei:UniversityofScienceandTechnologyofChinaPress,2002.

〔3〕 李高锋,易克,李星,等. 18层“高脚杯”形剪力墙结构楼房爆破拆除[J]． 工程爆破,2015,21(3):46-49.

LIGao-feng,YIKe,LIXing,etal.Blastingdemolitionof18-storeyandgoblet-shapebuildingofshearwallstructure[J].EngineeringBlasting,2015,21(3):46-49.

〔4〕 辛振坤,泮红星,骆利锋,等. 18层大厦双向三次折叠控制爆破技术[J]． 工程爆破,2015,21(4):33-36,62.

XINZhen-kun,PANHong-xing,LUOLi-feng,etal.Thecontrolledblastingtechnologyinbidirection-3-times-foldingof18-storeybuilding[J].EngineeringBlasting,2015,21(4):33-36,62.

〔5〕 混凝土结构设计规范GB50010-2010[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2011.

StandardsfordesignofconcretestructureGB50010-2010[S].Beijing:ChinaBuildingIndustryPress,2011.

〔6〕 爆破安全规程GB6722-2014[S]. 北京:中国标准出版社,2014.

SafetyregulationsforblastingGB6722-2014[S].Beijing:ChinaStandardsPress,2014.

〔7〕 周家汉. 爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[J]. 工程爆破,2009,15(1):1-4．

ZHOUJia-han.Discussiononcalculationformulaofcollapsingvibrationvelocitycausedbyblastingdemolition[J].EngineeringBlasting,2009,15(1):1-4.

文章编号：1006-7051(2016)03-0083-04

收稿日期：2016-01-27

作者简介：邢光武(1965-)，男，高级工程师，从事爆破工程及安全技术方面的实践及研究工作。E-mail： 457941553@qq.com

中图分类号：TD235.3

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.03.018

Blastingdemolitionandvibrationdamagecontrolof105mhighcableworkshop

XINGGuang-wu1，ZHANGBei-long1，JIAHai-bo2，ZHANGJian-ping3，ZHANGChao-yang2

(1.GuangdongZhongrenGroupConstructionCo.,Ltd.,Guangzhou510515,China; 2.HenanQianjinChemicalCo.,Ltd.,Luoyang471600,Henan,China; 3.InnerMongoliaHongdaBlastingEngineeringCo.,Ltd.,Baotou014010,InnerMongolia,China)

ABSTRACT：The directional blasting demolition of 105 m high frame-shear wall structure cable workshop was introduced. A blasting scheme of collapsing to east by the characteristics of the structure, complex surrounding environment,high strength concrete and collapse difficulty was designed. A blasting cut was designed. A large area of shear wall and concealed columns were preliminarily demolished. Anti-vibration dams were used to reduce collapsing vibration. Security protection measures such as straw bag, wire net, rubber conveyer belt, double layer mesh nylon nets were used to prevent fly rocks. The good effect of demolition blasting was achieved. It could provide a reference for similar engineerings of controlled blasting demolition.

KEY WORDS:Cable workshop； Blasting demolition； Directional blasting； Blasting vibration； Pre-demolition； Vibration da-mage； Vibration reduction measures; Anti-vibration dams