拆除爆破设计之案例分析课件.ppt
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1、拆除爆破设计之案例分析2012.12 近十年来,国内多家爆破公司在全国各地成功完成了多宗高、大、难的爆破拆除工程,其中影响较大的有:温州中银大厦93m高结构不对称楼房爆破拆除工程、中山市山顶花园(烂尾楼)爆破拆除工程、青岛24层框剪结构铁道大厦爆破拆除工程、广州天河城西塔楼环保爆破拆除工程、沈阳五里河体育场爆破拆除工程、上海新蓝天宾馆三角形大楼分区定向爆破拆除工程、北京东直门22层塔楼爆破拆除工程等。他们针对我国待拆除建筑趋高、趋难的总趋势,将复杂环境下爆破拆除高大建(构)筑物的技术总结、归纳为“高效、安全、环保拆除爆破技术”。 试分析试分析: (1)你对高效、安全、环保拆除爆破技术是如何理解
2、的? (2)为确保拆除爆破高效、安全、环保应采取哪些有效措施?案例案例1答案提示答案提示: (1)根据你多年的工程实践经验、理解和认识,简述城市复杂环境下拆除爆破总体目标高效、安全、环保的内涵。 (2)围绕爆破现场调查、设计、施工和管理等各个环节,为确保拆除爆破高效、安全、环保简述应采取的主要措施。案例案例1参考:山顶花园爆破时的报道参考:山顶花园爆破时的报道:鉴于本工程所处地点安全问题极为突出,爆破震动、落地冲击震动、爆破飞石、噪声、灰尘等潜在危害非常之大,指挥部特别加强了对爆破安全的缜密考虑。广东中人集团进行了细致周密的安全防护设计,通过直接覆盖防护、近体防护、减震土堤等多重防护保证措施,
3、保证了所产生的爆破震动对距离最近的民房没有任何影响,最大限度地减小对地面的撞击作用所引致的塌落震动,清除爆破飞石的损坏影响。同时,做好做足噪声、灰尘控制措施,尽可能减少了对环境卫生、群众生活的危害。相关内容相关内容:案例案例1 为了控制高层楼房拆除在底部采用单缺口爆破简单定向倒塌带来的危害,不少工程已采用双向或是往一侧方向多缺口的折叠爆破拆除方案,减少了建筑物倒塌范围,分解了下落构件的质量,有效的控制了塌落着地产生的振动。答(1)对高效、安全、环保拆除爆破技术的理解 高效高效,是爆破人奋斗的目标。高效能、高效率、高效益,在投入比较少的情况下追求利益最大化,是国家节能政策的基本要求,当前,首要的
4、是要提高拆除爆破的设计技术。针对高层(耸)建(构)筑物的结构特征、拆除条件和环境保护要求,开发基于结构力学和运动学仿真的建(构)筑物拆除计算软件,研究建筑物多向折叠和原地坍塌等高难拆除爆破技术,实现建筑物拆除爆破效果和负面效应的精细控制。加强相关数据采集、计算机辅助设计、优化爆破方案,大力推广电子数码雷管等新型爆破器材,实现拆除爆破精细化。案例案例1答(1)对高效、安全、环保拆除爆破技术的理解 安全安全,是爆破人永恒的主题。一方面是爆破施工作业方面的安全问题。另一方面是爆破对周围建筑设施与环境安全的影响问题。从施工作业来讲,就是要遵守爆破安全规程,提高安全作业技能,增强安全意识,杜绝违章作业,
5、尤其要安全做好拆除爆破中的预拆除作业。从爆破产生的有害效应来讲,就是要减少或消除因拆除爆破振动、塌落振动、飞散物、后坐等次生灾害对周边环境的影响。案例案例1答(1)对高效、安全、环保拆除爆破技术的理解 环保环保,是爆破人更高的追求。任何爆破工程都是追求爆破效果预期化、经济效益最大化、危害效应最小化的一个的过程。目前,对拆除爆破而言,因其地点位于环境复杂和人口密集地区,地震波、冲击波、有毒气体、噪音、炮烟尘土、个别飞散物的危害不容忽视,这就要我们不仅从爆破器材生产的源头解决有毒气体排放的问题,还要从爆破技术上解决噪音、炮烟尘土、个别分散物、地震波、冲击波等有害效应,达到“零污染”的标准。案例案例
6、1答(2)为确保拆除爆破高效、安全、环保采取的有效措施 诸多国内典型爆破实例表明,“定量化的爆破设计, 精心的爆破施工, 精细化的爆破管理”,既是中国工程爆破行业的发展趋势,也是实现“高效、安全、环保拆高效、安全、环保拆除爆破技术除爆破技术”的关键。 为确保拆除爆破的高效,就是要通过定量化的设计定量化的设计、精心的施工精心的施工、精细的管理精细的管理实现效益最大化。为确保施工的安全,必须遵守爆破安全规程,杜绝违章作业。加强各类防护减少和杜绝有害效应;为确保拆除爆破的环保,就是要在利用现有技术上的基础上,大胆尝试使用新的防护材料和方法,比如说吸波材料、泡沫消尘材料等。案例案例1 通过查阅原始设计
7、图、现场调查等手段摸清被拆除建(构)筑物的结构和环境; 根据被爆破高大建筑物的结构特点、环境条件和爆破要求,运用爆破数值模拟和计算机辅助设计,定量化地给出高大建筑物倒塌的最佳爆破总体方案,动态倒塌过程,落地解体程度,倒塌范围与高度,无防护条件下爆破飞石、震动、噪声、粉尘、落地震动等危害的影响范围,有效防护条件下爆破飞石、震动、噪声、粉尘、落地震动等危害的影响范围等。使爆破的效果、安全等在设计阶段就在可靠的掌握之中了。案例案例11)1)定量化的爆破设计是实现定量化的爆破设计是实现“高效、安全、环保拆高效、安全、环保拆除除爆爆破破技技术术”的技术保证的技术保证2)2)精心的爆破施工是实现精心的爆破
8、施工是实现“高效、安全、环保拆除爆破技术高效、安全、环保拆除爆破技术”的质量保证的质量保证案例案例1 好的爆破方案要靠精心的爆破施工来完成,并实现设计的爆破效果。拆除爆破作业有15道工序:预处理布孔钻孔验孔爆破器材检验试爆药包制作装药填塞防护起爆网路连接安全警戒起爆爆后检查险情处理,这15道工序哪一道都不能出一点问题。这就要求每一工序的作业必须做到:工艺标准化工艺标准化,操作规程化操作规程化,把爆破方案的要求全面落到实处 。 精细化的爆破管理贯穿于爆破作业的始终,渗透到爆破作业的各个环节,定量化的爆破设计、精心的爆破施工全靠精细化的爆破管理来实现。精细化的爆破管理重点体现在:爆破器材管理爆破器
9、材管理。选择高精度、高可靠性和安全性的起爆器材,并进行严格管理和科学检测。人才管理人才管理。要培养一批懂科学、精技术、善管理、求进取的高素质复合型人才。质量安全管理质量安全管理。包括技术设计的安全评估与审批、安全监理、施工工艺的标准化、施工操作的规程化等,实现精确地、一丝不苟地按设计与规程要求,保质量、保工期、保安全地完成爆破作业。案例案例13)3)精细化的爆破管理是实现精细化的爆破管理是实现“高效、安全、环保拆除爆破技高效、安全、环保拆除爆破技术术”的重要保证的重要保证 广州造纸厂厂区内环境十分复杂,其待拆的高100m的整体现浇钢筋混凝土烟囱只能向东、西两侧定向倾倒,但倒塌场地的最大距离只有
10、50m,不够烟囱整体高度。2005年,承担该工程的爆破公司综合考虑烟囱周围环境因素,确定采用三段折叠控制爆破方案拆除该烟囱。 为此,将烟囱的三个爆破缺口分别设在地面以上+60.2m、+30.2m、+0.5m处。缺口起爆时间间隔顺序为上缺口0s,中缺口1.35s,下缺口2.4s。起爆后烟囱三折倾倒过程如图5-14所示。落地范围完全达到设计要求,周边设施安全无恙。案例案例2案例案例2 2006年,某公司也采取双向折叠的方法拆除了青岛热电厂一座152.8m高的烟囱,上缺口设在烟囱+61.8m高处、中缺口+31.8m、下缺口+0.6m,缺口起爆时间顺序为0s、1.7s和3s,也达到了满意的爆破效果。
11、试分析试分析: (1) 采用三段双向折叠倒塌时如何选择缺口延期时间? (2) 如果中缺口、下缺口延期时间偏小或过大将会出现什么后果?案例案例2(1)该公司经多次分析、研究、评估最终选择了缺口延期时间。根据你的工程实践 经验可从哪些方面进行设计确定?(2)根据工程实践经验、工程类比以及计算机模拟,从烟囱爆破倾倒过程、速度和力学状态试分析缺口延期过小或偏大可能发生的后果。答案提示答案提示:案例案例2答:(1)采用三段双向折叠倒塌时缺口延期时间的选择方法采用三段双向折叠倒塌时缺口延期时间的选择方法1) 1) 认识爆破切口从起爆到筒体下坠的三个阶段认识爆破切口从起爆到筒体下坠的三个阶段 爆破切口被起爆
12、后,在很短的时间内筒体朝设计倒向微倾,使预留支撑体截面瞬时由全部受压变为偏心受压状态,此时切口两侧定向窗角顶为支点,支点至中性轴为受压区,中性轴至支撑体弧顶点为受拉区。 当最大压应力大于受压区材料的极限抗压强度时,该处材料被压碎, 压碎区从两侧定向窗角顶开始快速向中性轴靠近,直至受压区全部被压碎。与此同时当倾覆力矩引起的拉应力大于受拉区材料的极限抗拉强度时,支撑体弧顶处材料被首先拉裂,拉裂区从支撑体弧顶点开始快速向中性轴靠近,最终与压碎区贯通。案例案例2 当拉伸裂缝与压碎区贯通后,在筒体水平分力作用下,塑性铰状支撑体产生后剪现象,筒体后坐下坠。2) 依据计算机软件对烟囱爆破过程进行数值模拟的结
13、果进行依据计算机软件对烟囱爆破过程进行数值模拟的结果进行选择选择 计算烟囱起爆后不同时刻的倾倒角速度、质心速度、弯矩、轴力、剪力等内力分布,找到支撑体断面整体发生屈服破坏所历时的时间。3) 参考类似工程的经验数据进行选择参考类似工程的经验数据进行选择 青岛热电厂在用双向3折叠方法拆除爆破一座152.8m高的烟囱时,上下切口的时差为1.31.7s,爆破圆满成功。广州纸厂在在成功用双向3折叠方法拆除爆破100m高的烟囱后,提出上下切口的时差为12s的结论与建议。案例案例2 谢先启教授通过对武昌电厂100m烟囱定向爆破观测认为烟囱从起爆到筒体下沉开始约2s,并在高大烟囱定向爆破中的下沉现象及引起事故
14、的原因分析与对策探讨中给出了德国一高大烟囱爆破从起爆到筒体下沉开始历时1.72s 。所以在选择上下爆爆破缺口时差时,不能大于烟囱从起爆到筒体下沉开始的时间,即在支撑断面整体发生屈服破坏以前,下部缺口必须起爆。案例案例21)延时偏小将会出现的后果延时偏小将会出现的后果 烟囱上切口起爆后,如果在上节筒体朝设计倒向微倾前就起爆中切口,此时初始阶段的倾倒趋势还未形成,就不能保证上节筒体的倾倒方向,就会影响上中切口间的折叠效果。中下切口间的道理亦如此。 相邻的下切口起爆后,由于下段筒体产生加速度,上段简体的后坐力会降低,说明合理的起爆时差有利于防止上段简体的后坐。如若延时过长,在上切口支撑断面整体发生屈
15、服破坏以后下部切口才起爆,上部筒体会产生严重后坐和倾斜下坠现象,倒塌方向也可能发生改变。2)延时过大将会出现的后果延时过大将会出现的后果案例案例2(2)如果中切口、下切口延期时间偏小或过大将会出现什如果中切口、下切口延期时间偏小或过大将会出现什么后果么后果? ? 确定切口延期时间必须满足这样几个条件: 一是在上部爆破切口形成后,下切口形成前,筒体的截面的重力平衡力系发生了变化,上部筒体已经有定向倒塌的趋势,从爆破切口形成到失稳和开始微倾斜(12)这一过程需要11.2s. 二是在支撑体整体发生屈服破坏前,中切口必须在11.5s之间起爆。 三是在确定切口位置时上段长、下段短、从上切口失稳倾斜到下沉
16、大约需要2.453s,因此,底切口必须在23秒之间起爆。 在国内诸多类似工程成功的案例中一般上段与中段延时1.2s,与下段延时23s左右。题中给定的时间说明是合理的。案例案例2答案二答案二答:(1)采用三段双向折叠倒塌时缺口延期时间的选择方法采用三段双向折叠倒塌时缺口延期时间的选择方法 如果下缺口延时过大或过小,都不会产生理想的折叠的效果。时差过大,会使倾倒趋势过大,对下部未解体部分作用力加大,甚至会解体滑落,使倒塌方向发生改变,落地后不会与下段重合,爆堆范围扩大;若时差不足,倾倒趋势未形成,解体顺序发生错乱,有时会形成后坐,造成灾难性事故。案例案例2答案二答案二(2)如果中切口、下切口延期时
17、间偏小或过大将会如果中切口、下切口延期时间偏小或过大将会出现什么后果出现什么后果? ? 温州市中银大厦是一幢钢筋混凝土框架结构的高层建筑,因工程质量问题需要将其爆破拆除。大厦南北长61m,东西宽32.5m。主楼共计22层(不含地下室),22层顶部标高为93.05m,总建筑面积15408m2。楼房结构不对称,重心偏西。地处中心闹市区,爆区周围环境极为复杂,如图515所示。设计要求向南定向倾倒,且大厦爆破拆除时对可能引起的振动提出了严格要求。试分析试分析:对于结构不对称的高大建筑物,拆除爆破时应如对于结构不对称的高大建筑物,拆除爆破时应如何有效控制其倒塌方向、爆堆范围及楼体落地的冲击振动何有效控制
18、其倒塌方向、爆堆范围及楼体落地的冲击振动?案例案例3答案提示:答案提示:该工程主楼的高宽比为2.87,且设计的倾倒方向主楼的长度大于宽度、结构也不对称。试从预处理、空中解体、多切口、立体延期、分区起爆等多个方面,简述你的设计思路从而达到有效控制倒塌方向、爆堆范围和塌落振动的目的。案例案例3答案提示答案提示:该工程主楼的高宽比为2.87,且设计的倾倒方向主楼的长度大于宽度、结构也不对称。试从预处理、空中解体、多切口、立体延期、分区起爆等多个方面,简述你的设计思路从而达到有效控制倒塌方向、爆堆范围和塌落振动的目的。案例案例3爆破方案爆破方案:案例案例3爆破方案爆破方案:案例案例3爆破部位爆破部位:
19、案例案例3起爆网路:案例案例3塌落振动:案例案例3塌落振动:案例案例3爆破效果:答(1)预处理预处理设计是爆破设计的重要内容,预处理设计要有处理范围、处理要求、预处理后的稳定性校核等内容。1) 断开主楼和裙楼之间的连接,使楼的高宽比为2.87。 2) 砖墙预处理:用人工将爆破切口范围内的非承重墙全部拆除。3) 剪力墙预处理:爆破切口内的剪力墙采用人工、机械、爆破相结合法在剪力墙上开设孔洞,由墙变柱,以减少爆破主楼时的药包数量。4) 楼梯预处理:爆破切口内的楼梯用风镐将每层楼梯从中间切成两段,保留钢筋,以便施工人员上下。案例案例3(2)爆破切口1) 按南向53m的场地倒塌条件,如设计底部单爆破切
20、口的定向爆破,切口高度要达到10层楼,这既不经济,也不利于楼房倒塌后解体,更不利于对爆破振动和楼房落地震动的控制,所以必须在楼房高度范围内选择多切口的单向折叠爆破。2) 爆破切口空间分布与高度确定 下切口。楼房沿倒塌方向的宽度B=H/2.87=93.05/2.87=32.42m,楼房质心高度HZ=H/2=46.5m,切口起爆后质心偏出倒向外墙的最小倒塌角=arctan(0.5B/Hz)=19.3,为保证倒楼房倒塌的可靠性与解体效果,下爆破切口倒塌角取29.5,高度为h=Btan29.5=32.42 0.566=18.34m,即14层。案例案例3 中切口与上切口。中切口与上切口的作用是增大楼房高
21、度范围的解体效果和分割楼房整体质量。拟在910层设中切口,在1516层设上切口。楼房在塌落过程和冲击地面时,下中上切口至少还会破坏1层,估算倒塌距离L=93.05-11层4=49.05m, 53m场地条件满足要求。各楼层钢筋混凝土柱爆破高度h=k(Bmax + Hmin ) k系数,k=1.52,Bmax柱的宽面尺寸, H min竖向配筋最小屈服高度,取筋径的30-50倍。案例案例3(3)起爆顺序与延期时间起爆顺序与延期时间同一切口内各轴的起爆顺序。楼房由南向北,以一轴或数轴为齐爆单元,采用0.5S的延期间隔时间逐次起爆,这样设计的作用是:1)起爆顺序MS3HS2HS3HS2HS3HS4HS3
22、HS4HS5a. 楼房结构的总平面是不对称的,但在划分的齐爆单元内是对称的,使楼房爆破时的倒塌方向得到有效控制。案例案例3MS3HS2HS3HS2HS3HS4HS3HS4HS5- - - -案例案例3b.相邻划定单元逐次起爆,使悬臂梁依次形成,在重力作用下依次绕固定轴转动弯断,破坏了楼房的连接刚度,利于倒塌解体。上下切口起爆顺序。同单元按下中上的顺序,相邻切口以0.5S的延时逐次起爆,等于把整栋大楼沿高度水平切3刀,沿宽度垂直切3刀。这样设计的作用是:a.将整栋楼房分解成9个块体,依次落地,减小了落地冲击振动。b.将总药量分成9响,减少了一次齐爆的最大段药量,减小爆破震动并能使结构充分解体,缩
23、短塌散长度。案例案例3 对于结构不对称的高大建筑物,拆除爆破时应如何有效控制对于结构不对称的高大建筑物,拆除爆破时应如何有效控制其倒塌方向、爆堆范围及楼体落地的冲击振动?其倒塌方向、爆堆范围及楼体落地的冲击振动?为确保该楼的成功爆破拆除,总体方案采用以下技术: 切开主楼与裙楼之间的连接,对裙楼进行预拆除,使主楼的高宽比达2.87,南面有长约90m的空地,适合定向倒塌。拟采用一次点火,由南向北分段延时起爆,使楼房定向向南倒塌并解体的施工方案; (2) 增加爆破切口,减小楼体的落地冲击振动和缩短塌散距离,将塌散距离控制在50m内,万一楼房向西南偏移,不至于砸坏周转房。为此,采用三个爆破切口,l4层
24、为第一个切口,最先起爆,保证楼房倾倒;910层,1516层为第二、三个切口,使楼房在倒塌过程中由下至上逐次起爆,将楼房分解成若干个爆破段,依次落地,缩短塌散长度,减小落地冲击振动;案例案例3答案二答案二 对于结构不对称的高大建筑物,拆除爆破时应如何有效控制对于结构不对称的高大建筑物,拆除爆破时应如何有效控制其倒塌方向、爆堆范围及楼体落地的冲击振动?其倒塌方向、爆堆范围及楼体落地的冲击振动? (3) 楼房结构不对称,重心偏西,为准确向南定向倒塌,采用毫秒延时和秒差爆破技术,合理划分爆破范围,以克服不对称结构带来的影响。同时采用毫秒延时秒差爆破技术可减少一次起爆最大药量,减小爆破振动并能使构件充分
25、解体。 (4) 在主楼周围用竹排架搭设高8m的防护屏障,预防爆破产生的个别飞石损伤周围建筑物和市政设施,开挖总长260m、宽15m、深2.5m的减振沟,削弱爆破振动以及落地振动对临近保护目标的危害;案例案例3答案二答案二 对于结构不对称的高大建筑物,拆除爆破时应如何有效控制对于结构不对称的高大建筑物,拆除爆破时应如何有效控制其倒塌方向、爆堆范围及楼体落地的冲击振动?其倒塌方向、爆堆范围及楼体落地的冲击振动? (5) 为了减少爆破时的装药量和装药个数,简化点火线路,对剪力墙实施预拆除,用人工、机械和爆破相结合的方法在剪力墙上开设一定规格的孔洞,预留足以保证楼体稳定的支撑。 (6) 为了减少爆破振
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