某综合生产车间楼拆除爆破设计.docx

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某综合生产车间楼拆除爆破设计

设计二

某综合生产车间楼拆除爆破设计

一、设计依据及原则

1、设计依据

（1）某厂1#砖砌烟囱建筑施工图、结构图；

（2）《爆破安全规程》GB6722-2003；

（3）《民用爆炸物品安全管理条例》；

（4）《工程爆破理论与技术》；

（5）施工场地现场及其周边环境的考察及收集的建筑位置的地形、地貌、道路、水电、材料情况等资料。

2、设计原则

（1）充分考虑施工环境保护、文明施工要求，采用先进合理、安全可靠、经济可行的爆破施工方案，确保工程施工顺利展开；

（2）要求爆破施工时，保证周围建构筑物及过往行人、车辆的安全；

（3）保证施工期间道路畅通，实施爆破时，与公安及交管部门协调，实行短时间的交通管制；

（4）确保工程质量、工期、安全要求，要求施工工期满足甲方要求。

（5）充分考虑和研究工程特点和难点，紧紧围绕安全施工主线，坚持优化爆破技术方案，推广应用新技术、新工艺。

二、工程概况

某综合生产车间楼位于昆明市春城路与站前路交汇处，顺春城路而立，是一栋八层楼的框架结构，竣工于1987年7月。

该楼东侧是春城路，距建筑物0.8m有100KV的地下电缆，3m处有架空通讯电缆、高压线和变压器；南侧是站前路，路对面是居民楼，距建筑物2m有通讯电缆接线柜；西侧是建筑工地，距离6.3～6.5m外是一正在施工基坑；北侧也是建筑工地，到建筑物的距离为11.5m。

周围环境示意图见图1。

楼房长46.2m，宽15m，高30.8m。

设内走道，两侧均有楼梯，其中南侧还设电梯。

整栋楼房由52根立柱支撑，立柱平面分布如图2。

其中，底层立柱的断面尺寸为500×400，配筋为10φ25，二层以上立柱的断面尺寸为400×400，配筋为10φ20，立柱箍筋全部采用φ8。

横梁断面为240×600，配筋为顶面4φ22，底面3φ22，箍筋φ8，纵梁的断面均为240×440，除一层的配筋为顶面4φ18，底面3φ16外，其余为顶面2φ18＋2φ16，底面3φ16，箍筋φ6。

箍筋为一级钢，σp=210MPa，主筋为二级钢，σp=310MPa。

柱子及其纵、横梁为250级混凝土。

整栋楼房采用7级地震设防，可见该建筑物的结构是比较坚固的。

某综合生产车间楼

图1周围环境示意图

图2立柱平面分布图

图3某综合生产车间图

三、爆破方案设计

1、爆破方案确定原则

根据爆破技术要求和环境情况，选择爆破方案须遵循以下原则：

（1）爆破产生的震动、飞石、冲击波不得危及周围建构筑物的安全；

（2）能有效控制爆渣范围，不能因坍塌效果而损坏周围建构筑物结构安全，减小对交通的影响；

（3）倒塌解体尽量彻底，爆高控制在机械作业高度范围内，以利于解体构件的破碎清运。

2、爆破方案的选择

根据大楼的结构特点，平面布置以及相对位置，爆破周围环境条件，利用建筑物倾覆失稳原理，采用定向控制爆破拆除方式使大楼倾倒在指定方向和范围内，通过精心设计和采取有效的防护措施将爆破震动、触地震动、爆破飞石、爆破粉尘等爆破危害效应控制在有效范围内，从而满足工程质量要求。

根据生产车间楼各个方向的周边环境西边为建筑工地，南边为居民区，东边为公路，绿化带等都不太适合大楼的倒塌，只有北面的16米长的空地适合作为倒塌的空地。

将大楼设计成两个爆破切口向北定向倾倒。

采用两切口定向倾倒爆破，使大楼在空中解体，折叠触地，后续触地构件折叠在前续已触地构件上，有效控制塌落震动。

采用两切口向北面定向倾倒的爆破方式，具体设计思路为，将大楼1-3层、5-6层各炸出一道爆破切口。

通过延期控制，将大楼分成两个大爆区，自下而上分别为第一爆区、第二爆区。

两个爆破切口闭合后，大楼逐次定向折叠在西侧拆除空地上，如图4所示。

爆破后，大楼向北的倒塌距离在16米范围内，不会对周边建筑产生影响。

图4爆区划分图

根据上述爆破方案，该大楼的倒塌方向如图5所示。

图5爆破倒塌示意图

图6第一爆区微差延期示意图

图7第二爆区微差延期示意图

3、爆破参数的确定

（1）、炸高的确定

立柱爆高HP

HP=K（B+h）

式中K—爆高系数，一般取1.0～2.0；

B—立柱截面边长，B=0.5m，0.4m；

h—立柱最小破坏高度，h=（7.5～12.5）d；

d—底层钢筋直径ф25mm，第二爆区钢筋直径ф20mm。

根据上述经验公式，求得的大楼第一爆区楼层的爆炸高度HP=1.6m，第二爆区楼层的爆炸高度HP=1.3m，结合类似工程经验，实际爆高取值详见表1

表1爆炸高度表单位：

m

钢混立柱

炸高（m）

楼层范围

第二爆区

1.5

5-6层

第一爆区

1.6

2-3层

1.9

1层

（2）、炮孔布置

所有立柱的炮孔起始位置均布设在距离楼面30cm的位置；钢混立柱有500mmx400mm,400mmx400mm,两种断面类型。

500mmx400mm钢混立柱采用直线形布孔方式如下：

孔距aa=0.4m；

炮孔直径dd=40mm；

孔深L=0.3m；

最小抵抗线w=25cm。

炮孔布置图如图8（a）所示。

400mmx400mm，钢混立柱采用直线形布孔方式如下:

孔距a=0.4m；炮孔直径d=40mm；孔深L=0.3m；最小抵抗线w=20cm。

炮孔布置图如图8（b）所示。

ab

图8立柱炮孔布置示意图

横梁240mm×600mm，采用直线形布孔方式如下：

孔距a=0.2m；

炮孔直径d=40mm；

孔深L=0.36m；

最小抵抗线w=0.12cm。

炮孔布置图如图9所示。

纵梁240mm×440mm采用直线形布孔方式：

孔距a=0.2m；

炮孔直径d=ф40mm；

孔深L=0.3m；

最小抵抗线w=0.12cm。

炮孔布置图如图9所示。

图9樑炮孔布置示意图

（2）、单孔装药量设计

钢混立柱的装药量设计

钢混立柱总装药量可按下式计算

Q=k·a·b·h

式中Q——立柱总装药量，g；

k——单位炸药消耗量，g／m3；

a——立柱横截面长度，m；

b——立柱横截面宽度，m；

h——立柱爆破高度，m。

钢混立柱单孔装药量可按下式计算

q=Q/n

式中q——立柱单孔装药量，g；

Q——立柱总装药量，g；

n——立柱所布置炮孔个数，个。

经过计算得到单个炮孔药量q500x400=80g,q400x400=72g，详见表2。

表2炮孔参数及装药量一览表

参数

层数

爆破部位

孔距a

（m）

单耗k

（kg/m3）

单孔装药量q

（g）

第一爆区（1～3层）

500mm×400mm立柱

0.4

1.0

80（实装90）

400mm×400mm立柱

240mmx600mm横梁

240mmx440mm纵梁

0.4

0.2

0.2

0.8

0.7

0.7

72（实装72）

25（实装25

25（实装25

第二爆区（5--6层）

400mm×400mm立柱

240mmx600mm横梁

240mmx440mm纵梁

0.4

0.2

0.2

0.8

0.7

0.7

72（实装72）

25（实装25

25（实装25）

本次爆破爆区孔数及总药量药量，如表3所示

表3各爆区各部位炮孔统计及装药量计算表

立柱

孔数（个）

樑炮孔数（个）

各爆区炮孔数小计（个）

各爆区装药

量小计（kg）

总计

横梁

纵梁

第一爆区

550

560

684

1794

186

总炮孔数2746个，总装药量278kg

第二爆区

288

234

430

952

92

（3）、装药结构

炸药选用乳化炸药，采用孔底集中装药结构。

每个爆破切口底部每个炮孔内放2发起爆雷管，装药结构如图10所示。

图10装药结构图

（4）爆破网路

爆破网路采用非电导爆管雷管孔内微差双闭合复式起爆网路。

孔内采用非电半秒延期导爆管雷管起爆,孔外采用非电毫秒雷管簇联，然后用导爆四通联接。

如图11爆破网路示意图所示。

图11爆破网路示意

四、安全技术措施

1、爆破地震效应安全校核

为了控制爆破震动对周围建（构）筑物的影响，采用微差爆破方法，通过减少一次齐爆药量来降低爆破震对周围建（构）筑物的震动影响。

《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定，评价爆破对不同类型建（构）筑物和其它保护对象的振动影响，应采用质点振动速度作为判别标准。

爆破时引起的建筑物地面质点的振动速度V可按下式计算:

（1）

式中Q——齐发爆破总装药量,微差爆破中单段起爆的最大药量，kg；

R——一段最大齐爆药量爆点中心离建（构）筑物最近的距离，m；

——受地形、地质条件影响的系数，一般取

=100；

——与地形有关的地震波衰减指数，取

=2；

——场地修正系数，

=0.3～0.7，一般取

=0.4。

本次爆破最大一次齐爆药量是第一爆区的半秒6段延期总药量30kg，爆点中心距离居民房楼距离为约28m，距建筑工地约18m，代入公式

（1）计算得：

V=0.4×100（301/3/28）2=0.493cm/s

V=0.4×100（301/3/18）2=1.192cm/s

根据以上计算结果可知，爆破震动对调度楼引起的最大振速V=0.493cm/s，爆破震动对最近的建筑工地引起的最大振速V=1.192cm/s。

该值小于《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定的钢筋混凝土结构房屋质点振动速度容许3.0～5.0cm/s，因此爆破地震效应不会对周边建筑造成损害。

2、触地震动安全校核

炮孔内药包击发后，大楼在自身重力作用下层层坍塌。

塌落触地震动可采用下式近似计算:

　　（２）

式中:

Vt——塌落引起的地面振动速度（cm/s）；

I——塌落物触地冲量；

M——下落构件的质量，分层爆破时为第一爆区楼面着地的冲量最大质量M。

M=800t，

g——重力加速度（9.8m/s2）；

H——构件的高度（m）。

本工程中为3～4层质心重心高度，H=15m；

R——观测点至冲击地面中心的距离（m）；冲击地面中心到居民楼的距离R＝30m，到最近建筑工地的距离R＝20m。

将以上数据代入公式

（2）计算得，大楼塌落触地对调度楼引起的振动速度Vt=3.6cm/s，大楼塌落触地对最近古建筑工地引起的振动速度Vt=4..6cm/s该值偏大于中华人民共和国国家标准《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定的钢筋混凝土框架结构建筑物地面质点的安全振动速度最小允许值3.0～5.0cm/s，但通过减震沟减震措施不会对调度楼造成损害。

3、爆破飞石的控制措施

飞石的飞散距离可根据无覆盖条件下，飞石与单耗之间的关系式Rf=70K0.58计算。

式中：

Rf为无覆盖条件下拆除爆破飞石的飞散距离，m；K为拆除爆破单耗，K=1.0kg/m3；计算得Rf=70m。

由于拟爆破拆除大楼爆破部位最高在第8层，高达30.8m,爆破飞石要重点防护。

本次高楼拆除爆破中防护爆破飞石主要采取以下措施:

（1）严格控制药量，最大的利用炸药能量，使其主要用于破碎介质，减少飞石；

（2）加强堵塞；派专业检查堵塞质量；

（3）每道爆破切口外侧都用竹笆加铁丝封起来，防止飞散物飞出；

（4）采用竹笆麻袋、铁丝网,将爆破立柱部位全部包覆起来；

（5）采用脚手架外挂竹笆、帆布对居民楼、建筑楼进行防护，以及道路利用竹笆进行封挡，进行被动防护；

（6）爆破前拆除大楼时，倾倒一跨保留，可以有效阻挡部分飞石。

4、其他安全措施

为了确保此次爆破圆满成功，杜绝安全隐患，预防事故发生，除了在方案设计和施工中必须遵照《民用爆炸物品安全管理条例》、《爆破安全规程》（GB6722-2003）和相关规范外，在设计上还必须采取以下安全措施：

（1）在设计计算的基础上,通过局部爆破试验，验证并确定合理的爆破参数，使爆破后的效果能够达到该爆松的地方只爆松，该抛出的地方能抛出，从而确保楼体按照设计方案顺利倒塌；

（2）采用符合国家有关生产质量标准的爆破器材，并进行抽样检查。

防止因雷管或炸药的质量问题造成拒爆，或者因雷管延期时间误差过大，打乱爆破的起爆顺序而影响整个楼体的倒塌效果；

（3）采用湿式抑尘技术，控制楼房倒塌解体过程中的扬尘危害；

（4）爆破作业应严格执行《爆破安全规程》（GB6722-2003），爆破时，一切与爆破作业的无关人员和设备撤至爆破安全警戒线外；

（5）炸药、雷管等爆破器材必须专人保管，爆破施工人员需持证上岗，建立严格的收发核销制度；

（5、爆破安全警戒范围

根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）的规定和以往的工程经验分析，此次爆破不会对周围建构筑物造成实质性威胁。

但是为了确保爆破安全，做到万无一失，决定在临爆楼周围划定爆破危险区，爆破安全警戒范围划定为：

在爆破30分钟，爆破危险区内的所有人员，包括大楼周边露天200m范围内人员必须撤离完毕。

爆破安全警戒人员要在公安人员、交警的配合下，严守通往爆破危险区的各个路口，临时阻断交通，直至爆破完毕，经专业技术人员检查并确认安全后，方可恢复正常通行。