拆除爆破设计之案例分析.ppt

,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：(1)你对高效、安全、环保拆除爆破技术是如何理解的?(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1,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1,参考：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，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：,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，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1,答(1)对高效、安全、环保拆除爆破技术的理解,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，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1,答(1)对高效、安全、环保拆除爆破技术的理解,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、精心的施工、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1,通过查阅原始设计图、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1,1)定量化的爆破设计是实现“高效、安全、环保拆除爆破技术”的技术保证,2)精心的爆破施工是实现“高效、安全、环保拆除爆破技术”的质量保证,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，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。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。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。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1,3)精细化的爆破管理是实现“高效、安全、环保拆除爆破技术”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2,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。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：,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,1)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果进行选择 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 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2,1)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,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2,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,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2,答案二,(2)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?,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：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？,案例3,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3,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3,爆破方案：,案例3,爆破方案：,案例3,爆破部位：,案例3,起爆网路：,案例3,塌落振动：,案例3,塌落振动：,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3,中切口与上切口。中切口与上切口的作用是增大楼房高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3,(3)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,a.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3,-,-,-,案例3,b.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，缩短塌散长度。,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3,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3,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)为了减少爆破振动和塌落振动对周围建筑和设施的影响，在西侧从楼房第五轴开始，向南90m开挖减振沟，沟宽1.5m、深2m。在东面围墙内侧向南开挖90m防挤压沟。沟宽1.5m、深2.5m。在楼房倒塌方向的正前方3060m处用软土和沙包堆砌四道土堤，土堤呈梯形宽2.5米，顶宽1米，高1.5米，顶层放0.6米的沙包，靠近周转房处沙包高1.0米。,案例3,答案二,案例4,武汉市王家墩商务区两栋19层高楼的拆除爆破工程位于原空军15军生活区院内，因总体规划建设需要，需将其拆除。待拆的两栋大楼东、西并列排列，东边一座简称A栋，西边一座简称B栋，A、B两栋之间距离为12m，如图5-16所示。A栋楼房距北侧围墙最近处是61.4m；B栋西侧距围墙7.2m，西南侧距配电房12.8m，围墙外是鱼塘；南侧距待拆7层楼房30.1m，东侧为道路及绿化场，距2层临时楼房54.4m，距6层居民楼房116.2m。楼房结构：2栋大楼高同为19层，均为框一剪结构，单栋平面呈“工”字形，两边对称。单栋长36.3m，宽30.05m，高63m。总体爆破方案如下：(1)B栋大楼采用常规的定向倒塌方案；(2)A栋大楼采取切割成缝处理，分成南北两部分，北侧面积大的简称为主楼，南侧面积小的简称为附楼。采用主楼向北定向倒塌和附楼南北双向三次折叠倒塌的总体方案。,案例4,2007年12月28日实施爆破，其中A栋大楼的附楼实现了空中交替折叠，爆堆不超过原建筑占地范围6m，可与原地坍塌方案相媲美，但经济效益、社会效应更优。成为精细爆破的成功典范之一。试分析：你认为实施高层楼房的双向三次折叠倒塌爆破的关键技术是什么?答案提示：(1)请围绕 1)定量化的爆破设计；2)精心的爆破施工；3)精细化的爆破管理三个方面进行简述。(2)如果遇到类似工程你将如何处理?,案例4,基于大量工程实践和理论研究工作，结合国内外爆破行业的技术发展现状，谢先启，卢文波撰写了“精细爆破”论文，提出了“精细爆破”概念。中国工程爆破协会于2008年3月30日在武汉组织召开了“精细爆破”研讨会，“精细爆破”作为一个有别于传统“控制爆破”的概念，它的适时提出意义十分深远，“精细爆破”代表了工程爆破技术发展的方向。精细爆破是通过定量化的爆破设计和精心的爆破施工，使炸药爆炸能量释放与介质破碎、抛掷等过程得到精密控制，既要达到预期的爆破效果，又要使爆破有害效应得到准确控制。基于运动学和结构力学分析对高层框架结构楼房单向或多向折叠爆破、钢筋混凝土高烟囱定向或双向折叠爆破倒塌的控制，包括爆破缺口高度和范围的确定、缺口起爆时差等关键参数的选择和精确控制的设计理念；拱肩槽开挖工程中钻孔机具的改进和精确施工工艺，爆破器材的选型及爆破效果的评价方法的科学性都无疑是对精细爆破概念的最好诠释。,相关内容：,案例4,随着爆破理论研究深化和相关技术的发展，特别是计算机技术的广泛应用，爆破器材的不断更新，检测技术的进步以及钻爆机具的改进，将为精细爆破的实现提供了强有力的技术支撑；高质量的工程要求和环境保护的需要将促使更多更好的精细爆破施工实例的出现。,相关内容：,2007年12月武汉市王家墩商务区两栋19层框剪结构大楼需爆破拆除中，对部分楼体实施双向三折爆破拆除。在上、中、下三切口部位选择和切口间起爆时差选择等关键设计参数的选择上，运用动力学分析和计算机数值模拟，获得了切口部位的最佳位置和切口间时差：下部切口位于14层，中部切口位于89层，上部切口位于1415层，切口时间差1.02s。28日下午实施爆破，实现空中交替折叠，爆堆不超过原建筑占地范围6m，爆破效果计算机模拟过程非常吻合（图2）。,案例4,相关内容：,案例4,爆破方案：将A、B两座高层大楼在D、E轴间切缝，缝宽约5m，将两栋楼分成南、北两部分。A、B座主楼采用向北定向倾倒倒塌的爆破方案，采用三角形切口，爆至4层前排立柱，A座附楼采用南、北双向三次折叠倒塌的方案，切口布于底部1-4层、中部8-9层、上部14-15层，三角形切口，上、下切口向北倾倒，中部切口向南倾倒，B座附楼采用向北定向倒塌的方法，切口布于2-4层，三角形切口。见图3。剪力墙处理：爆破缺口范围内的剪力墙用爆破切缝，气割钢筋后放倒。剪力墙处理原则：处理高度根据切口范围爆高而定，有的纵向剪力墙根据设计爆高要求切口形状处理成三角形，处理宽度在靠近墙角、立柱、剪力墙柱外预留0.51m，1、8、14层临近支撑区剪力墙只布2排炮孔，不做爆前预处理。需爆破切缝剪力墙，沿设计需处理部分墙体周边布1排炮孔即可，孔距2025cm，孔深16cm，爆破成缝后用气割钢筋。非爆楼层电梯井、楼梯、剪力墙、泡沫砖墙不做预处理。,定向与双向三次折叠爆破拆除两栋19层框剪结构大楼,案例4,爆破网路设计：孔内均为Ms19（1700ms）毫秒导爆管雷管，孔外排间采用Ms11（460ms）延时，同切口层间无延时，A座主楼与附楼上部切口同时起爆，附楼中部切口外接Ms16（1020ms）、底部切口外接Ms20（2000ms），即中部切口延迟1.02s，底部切口延迟2.0s起爆。B座附楼外接Ms16（1020ms），即B座附楼延迟主楼1.02s起爆。为保证网路可靠，均在每一切口前排立柱用Ms1（0ms）导爆管雷管互搭。,定向与双向三次折叠爆破拆除两栋19层框剪结构大楼,案例4,结论：（3）空中扭腰姿态明显，形成明显“Z”形折线，中部切口以下形成边折边压跨现象，因而爆堆集中，空中折叠过程与高耸烟囱的双向三折有异同点。（4）双向三次折叠爆破上、中、下切口楼层的选择定位，切口间起爆延时间隔是十分关键的爆破参数，数值模拟与爆破设计人员的经验都非常重要，二者应有机结合。（5）双向三次折叠爆破在爆堆堆积范围控制方面不亚于原地塌落法、内爆法，但经济性、安全性方面更佳。（6）非爆楼层剪力墙、砖墙可不作预处理，即减少了施工量和爆破量又降低了钻爆、防护等方面成本，并对破碎效果的影响不大。,定向与双向三次折叠爆破拆除两栋19层框剪结构大楼,案例4,答：定量化的爆破设计、精心的爆破施工、精细化的爆破管理是现代拆除爆破经验的科学总结，代表了工程爆破行业的发展方向，是实现“高效、安全、环保拆除爆破技术”的关键技术。,(1)定量化的爆破设计使倒塌方向、折叠效果、堆积范围等控制得更精准 定量化的爆破设计较传统半理论半经验方法相比有以下特点：1)将爆炸力学、结构力学、材料力学和工程爆破的相关学科的最新研究成果与计算机模拟技术相结合，对高层框剪结构楼房双向折叠爆破过程的失稳、塌落、触地解体及振动等力学行为进行较精确的预测和仿真，从而对爆破缺口高度和范围、多缺口间起爆时差等关键参数的选择提供定量参考与优化。使爆破方案更科学，爆破效果更理想，爆破安全更可靠。,案例4,2)对爆破效果进行预测：包括折叠效果、解体效果、爆渣堆积范围与高度等。爆破未开始，就已知爆破效果了。3)对爆破有害效应的预测预报：对爆破震动和落地震动的衰减规律、爆破飞石的飞散等进行预测预报，根据预测预报采取有效防护措施。(2)精心的爆破施工是质量可靠、安全准爆的保证 高大楼房爆破，钻孔数千个，使用雷管上万发，网路连接节点上千处，从预拆除到标孔打孔验孔，从药包制作到装药填塞，从安全防护到网路连接，从网路维护到起爆作业等，哪个环节都不能出问题，所以说精心的爆破施工是质量可靠、安全准爆的保证。,案例4,(3)精细化的爆破管理是实现爆破作业优质、高效、安全的保证 科学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科学的爆破管理来实现。科学的爆破管理重点体现在：1)爆破器材管理。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。2)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。3)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。参考培训教材P221页,案例4,答：(2)如果遇到类似工程你将如何处理?,在工程实践中遇到类似工程，可能楼房结构不同、周围环境不同、爆破要求不同，只要依据楼房结构特点和周围场地条件，运用计算机模拟和仿真技术，坚持定量化的爆破设计、精心的爆破施工、精细化的爆破管理，就能创造出爆破效果更理想，爆破安全更可靠的业绩。,案例4,上下缺口位置的选择和延期间隔时间的选择，是决定高耸建筑物能否按设计结果实现折叠倒塌的关键问题。应用动力学分析和计算机模拟技术，对高层框剪结构楼房双向折叠爆破过程的失稳、塌落、触地解体及振动等力学行为进行较精确的预测和仿真，再结合爆破技术人员的经验，可以对高层框架结构楼房双向三折爆破设计中爆破缺口高度、范围和缺口起爆时差等关键参数的进行精确控制，从而对爆破缺口高度和范围、多缺口间起爆时差等关键参数的选择提供定量参考与优化。使爆破方案更科学，爆破效果更理想，爆破安全更可靠。,案例4,答案二,实施高层楼房的双向三次折叠倒塌爆破的关键技术是什么？,在高层楼房双向三折爆破采用从上而下的起爆顺序时，上下缺口之间的起爆时差主要由两个方面决定：一是避免建筑物上段塌落时后坐，保证初始阶段的倾倒方向；二是两段建筑物折叠及落地状态要满足要求，由此，确定上下缺口合理起爆时差时：1)应使上缺口先形成，并保证下缺口起爆时，建筑物上部已有定向倾倒的趋势；2)在支撑断面整体发生屈服破坏以前，下部缺口必须起爆；3)在上缺口位置确定的条件下，选择的合理起爆时差，使建筑物倒塌状态达到预定的效果。,案例4,答案二,如果中缺口、下缺口延期时间偏小，会造成下缺口已经起爆而中间段的建筑物还没有达到产生定向倾倒的趋势。如果中缺口、下缺口延期时间偏大，会导致中间段建筑物产生后坐，进而影响下段建筑物的倾倒方向。合理的延期时间可以使建筑物在倒塌过程中空中“扭腰姿态”明显，形成明显“Z”形折线，中部切口以下形成边折边压跨现象，爆堆集中，爆堆堆积范围控制方面不亚于原地塌落法、内爆法，但经济性、安全性方面更佳。,案例4,答案二,解决上述关键技术就要做到三点：一是定量化设计。就是通过实地勘测、试爆等方法，取得爆破高楼的结构、材料、抗拉特性等与爆破相关的因素的第一手资料，用定量化的方法，解决设计中的参数选择、计算方法等方面的差异，力求精准的确定楼房重心、爆破切开高度、折叠倒塌的爆破时差等关键性数据，并且运用数字化模拟技术进行校核。确保爆破设计的合理性和可靠性。在武汉市王家墩商务区两栋19层框剪结构大楼爆破拆除上、中、下三切口间起爆时差选择等关键设计参数的选择上，运用动力学分析和计算机数值模拟，获得了切口部位的最佳位置和最佳切口间时差：上部切口（14层）、中部切口（89层）和下部切口（1415层）的起爆时间分别为0、1.02s、2s，爆破效果证明这种选择是正确的。,案例4,答案二,二是精心施工。精心施工是实现爆破效果的重要因素，技术人员要把设计数据贯彻到施工的全过程。孔位、孔深、角度要完符合设计要求，装药长度填塞质量要精雕细琢，连接网路要耐心细致，准确无误，使用爆破器材符合设计要求。施工机械设备要性能良好，高效节能，防护措施要得当到位，严密谨慎。,案例4,答案二,三是精细化的管理。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。精细化可以用细节决定成败来形容。在爆破施工中，精心化不仅是一种追求，而是一种施工的作风。在诸多的爆破事故中，多数是因为施工人员的违章作业、粗心大意造成的。因此，我们在管理上要做到三个一线：一是到一线指挥施工，确保组织精细；二是到一线检查指导，确保过程精细。三是到一线解决难题，确保控制精细。真正将爆设计目标贯彻落实到施工的各个环节。在今后的爆破实践中，遇到此类工程，除贯彻上述三点外，还要继续优化爆破设计方案，充分利用现代科学技术和施工工艺，力求用最短的时间、最快的速度、最小成本，实现效率、效益、效果的多重收获。,案例4,答案二,案例5,爆破拆除的烟囱位于电厂的厂区内，距离最近的需保护的碎煤机楼仅50m，爆区环境平面图如图5-18所示，冷却塔实景图如图5-19所示。(1)烟囱结构参数：烟囱结构参数如表5-1所示。(2)爆破总体方案：采用高位缺口，一次爆破，爆破缺口下沿距离地面40m。倒塌方向选择西偏北方向。(3)爆破缺口设计：爆破缺口采用三角形与梯形的组合式缺口，缺口对应圆心角222，中间高2.7m。如图5-20所示。定位窗结构示意图和施工图如图5-21、图5-22所示。(4)炮孔参数设计：炮孔参数设计如表5-2所示。试分析：(1)高位切口爆破的优缺点；(2)如果让你设计，你如何确定爆破方案？为什么?,爆破拆除的烟囱位于电厂的厂区内，距离最近的需保护的碎煤机楼仅50m，爆区环境平面图如图18所示，冷却塔实景图如图19所示。,案例5,(1)烟囱结构参数：烟囱结构参数如表5-1所示。(2)爆破总体方案：采用高位缺口，一次爆破，爆破缺口下沿距离地面40m。倒塌方向选择西偏北方向。,案例5,案例5,(3)爆破缺口设计：爆破缺口采用三角形与梯形的组合式缺口，缺口对应圆心角222，中间高2.7m。如图5-20所示。定位窗结构示意图和施工图如图5-21、图5-22所示。,案例5,(4)炮孔参数设计：炮孔参数设计如表5-2所示。,(2)如果让你设计，你如何确定爆破方案？为什么?,试分析,(1)高位切口爆破的优缺点；,案例5,案例5,新海电厂2 1 0m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除：拆除方案的确定：根据新海电厂烟囱的高度、结构尺寸、所处平面位置、待保护建筑和设备的分布以及业主对爆破施工的安全性要求等特点，确定采用高位切口定向倾倒控制爆破技术对该烟囱予以拆除。即根据烟囱周围环境，将烟囱爆破切口部位选择在距离地面一定高度，并采用水钻切边、试爆开窗、预留支撑体处理切口，最后爆破时只炸切口范围内的支撑体从而使烟囱定向倒塌。这种方法具有钻孔工作量小、孔位准确、炸药用量少、倾倒方向准确、可靠性高等优点。倒塌方向：烟囱周围场地只有北偏西煤场方向被保护目标距离烟囱大于170m，在提高爆破切口的条件下能实现烟囱的倒塌；其他方向距被保护目标的距离均比较小。综合分析后确定烟囱的倾倒方向为北偏西32的煤场方向，其倒塌方向轴线距输煤机楼25m，距12 冷却塔6.5m(冷却塔与烟囱一起爆破拆除)。,案例5,新海电厂210m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除爆破切口：为了满足烟囱倒塌过程中切口闭合的设计要求，保证定向准确，以及施工工艺的实现，采用复式正梯形爆破切口。由于烟囱四周只有北偏西32方向上，可用场地长为180m，故采用高位切口，切口下沿距地面高度为40m，切口形式如图所示。确定切口位置前，根据设计的倾倒方向，使用全站仪在烟囱外壁上精准地确定倾倒轴线。切口高度为3.0m，切口所对应的圆心角为215，切口下沿长度为27.89m。按图2切口设计的要求，首先采用水钻开出2个定位槽、1个定向窗和2个辅助窗的边线，再通过试爆形成5个窗口，留出支撑体。,案例5,新海电厂2 1 0m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除爆破参数：根据本工程的特点和现场设备情况，采用40mm 的水钻垂直钻孔，炮孔采用梅花形布孔。(1)最小抵抗线W 取切口处烟囱壁厚的一半，即W/2(为壁厚)。(2)孔间距a(1.51.8)W 或a(0.90.95)L。(3)孔排距b(0.850.9)a，考虑到施工方便取ba。(4)孔深L(0.670.70)，考虑到内衬试爆时取L0.78。(5)单孔药量Q1qab，其中q为单位体积耗药量，取17363472g/m。起爆网路：为实现在任何天气条件下装药的完全准爆，采用孔内延时与孔外延时相结合的复式接力起爆网路，即每孔装药均采用2发非电延时导爆管雷管，所有雷管每10发构成一簇，用2发接力雷管引爆，整个起爆网路用2发电雷管引爆。,案例5,新海电厂2 1 0m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除爆破结果与分析：(1)试爆后形成的各窗口形状良好，相应部位内衬全部破碎塌落，个别飞石控制在15m范围内。(2)爆破前3h开始下小雨，刮东北风，阵风7级以上，爆前10min停止下雨，风力无变化。经检查，防护措施没有损坏。起爆约3s后烟囱切口闭合并下坐，下坐约8s后整体向预定方向倾倒，整个爆破倾倒过程持续约14s。(3)爆后烟囱切口以上简体全部摔成扁平状或碎块，烟囱在倒塌中心线上的最大塌散距离为120m，横向(即垂直于倒塌中心线方向)最大塌散宽度为18m，堆积体最高为1.0m，爆堆集中，块度比较破碎，烟囱头部与预定方向相比向西偏2m。切口以下筒体剩余高度约26m。从烟囱爆破录像中可以看出，烟囱在倾倒一定角度时开始出现下坐现象，预留支撑体及切口下方筒体强度不够，不能继续支撑切口上部筒体，造成烟囱在倒塌方向上塌散距离减小，并且对下部筒体造成破坏，使切口下方剩余筒体高度减小。,答:(1)高位切口爆破的优缺点;,1)优点：该烟囱高210m，由于烟囱西北向可供倒塌的场地长度只有175m，不能满足从烟囱根部设计缺口进行定向倒塌的条件，将爆破缺口提到40m高位，预计烟囱倒塌距离不会超过170m，175m的场地条件满足了爆破对场地的要求。高位切口部位满足结构对称的原则，对准确控制倒塌方向有利。,2)缺点：缺口位支撑断面整体发生屈服破坏以后筒体有时可能会产生严重后坐和倾斜下坠现象，触地后筒体在强大冲击力下断裂并伴有大量飞石，倒塌方向可能发生改变。北侧50m精煤泵房安全顾虑太大，建议改成东西双向3折叠爆破。,案例5,40m,90m,20,理由：,从平面图查看与估算，烟囱正东有110m的场地长度可供倒塌，正西两座待爆冷却塔间至少有80m的场地长度可供倒塌，完全满足双向3折叠爆破条件。,可以考虑双向3折叠爆破方案，上缺口位置选在+100m位置，倒向正东；中缺口位置在+40m位置；倒向正西；下缺口在+1m位置，倒向正东。,答：(2)如果让你设计，你如何确定爆破方案?为什么?,折叠爆破效果与落地形态如图。,案例5,0s,1.7s,3s,缺口间的延时时间有广州纸厂100m高钢筋混凝土烟囱3折叠成功范例做参考。,折叠爆破上下缺口合理的起爆时差，可防止筒体倾斜下坠现象的发生。因相邻的下缺口起爆后，下段筒体产生的加速度使上段筒体的后坐力降低，防止了上段筒体的后坐。,案例5,1、高位切口的优缺点：优点：降低触地的长度，解决了场地受限的问题；高位切口部位满足结构对称的原则，对准确控制倒塌方向有利。破碎效果好，便于后期清运；与人工拆除相比，降低拆除成本，缩短施工工期。缺点：触地震动大，对周围建筑物震动影响大；高空施工作业困难，操作程序复杂，防护难度大；与陆地施工相比，高空作业安全施工难度、风险大。2、爆破方案确定：采用高位缺口，二次爆破。爆破缺口下沿距地面50米，倒塌方向选择西偏北方向：提高缺口高度，可以进一步降低落地长度，降低落地后前伸所造成的危害；第一次爆破50米以上部位，形成的爆堆可以减小第二次爆破触地的振动强度；分两次爆破可以解决上部爆破造成的后坐及因上下爆破时差，掌握不准而影响下部爆破效果的问题。,案例5,答案二,案例6,建筑物爆破前预处理(建筑结构弱化处理)是爆破拆除设计施工作业中的一个重要环节，其成功的实例不胜枚举。但预处理不当也易造成安全事故，例如：2005年1月四川宜宾市一栋楼房，在工程技术人员不在场的情况下，工人在爆破前对底层框架墙体预拆除时导致右侧5层高的楼体塌垮了三分之一，11名施工人员被埋、8人遇难；某市拟爆破拆除一楼房，对其中的横梁进行预处理切断时，被横梁牵引的一面墙体突然失稳倒塌，当场砸死数名正在进行装药、填塞的作业人员。故爆破工程技术人员必须慎重对待这一作业环节。试问：试分析造成该事故发生的可能原因，预拆除时应注意哪些事项?答案提示：围绕预拆除时结构的整体稳定性和爆破安全规程中安全作业的有关条例进行