某高層建筑物拆除爆破實踐

劉洪憶　管學銘

(北京科技大學土木與環境工程學院)

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某高層建筑物拆除爆破實踐

劉洪憶管學銘

(北京科技大學土木與環境工程學院)

摘要目前，大多數高層建筑物采用爆破拆除，由于被拆除建筑物大多處于繁華地段，因此安全性要求越來越嚴格。以某拆除爆破工程為例，根據工程的特點和難點，在定向傾倒支座支承力及倒塌距離驗算的基礎上，采用塔樓和裙樓整體做大切口，裙樓部分保留①、②軸梁柱結構作為防后坐的支撐結構，然后整體傾倒的爆破拆除方案，爆破振動符合安全規程，未發生后坐和偏移，爆破效果良好，對此類工程有很大的指導意義。

關鍵詞高層建筑物拆除爆破大切口定向傾倒

在很多的城市拆除工程中，控制爆破以其快速、安全、成本低、效率高的優點得到越來越廣泛的應用。現在的拆除爆破理論和技術是在過去被拆建筑物高度小，爆破的場地較為開闊，建筑結構相對較簡單的條件下歸納總結經驗得來的[1]。隨著經濟的快速發展，當今的拆除對象變的越來越復雜，拆除的空間越來越狹窄，環保意識日益高漲，因此，更加需要分析塌落過程的傾倒機理，精確計算及完善爆破參數，驗證塌落振動是否符合要求，不斷完善爆破方案設計，以保證爆破工程的安全。

1工程概述

1.1工程簡介

某工程位于重慶市涪陵區兩江廣場東北側，共27層，地下1層，地上26層，總高84 m。其中，裙樓地下1層，地上4層，高18 m，占地面積1 250 m2；第5層起為塔樓，每層面積為850 m2，第25、26層為躍層，27層為頂層，高70 m。

待拆建筑西南面緊鄰兩江廣場通往中山路的玻璃罩樓梯，距離為0.2～2.8 m；廣場下是2層框架結構商鋪，東面是中山路主干道，路對面是御錦江都A區，距離為21.5 m；南面45 m是廣場附屬建筑(4+2)；西側41 m為廣場配套建筑(4+2)；北面距施工圍墻76 m，距影劇院95.5 m，該方向有一個拆遷后留下的空地，由東、西、北面2.5 m高磚砌圍墻合圍，是理想的倒塌空間。待拆建筑物周邊環境見圖1。

1.2工程特點及難點

(1)待拆建筑位于涪陵主城區，緊鄰中山路和兩江廣場，周邊建筑物高大密集，車流、人流大，特別是離廣場樓梯間最近僅20 cm。

圖1　待拆建筑物周邊環境示意

(2)需拆除的建筑物共27層，高達84 m，為A級爆破。

(3)擬拆除的建筑面積大，約24 950 m2，工程量較大。

2拆除爆破方案

2.1方案的確定

國投大廈的-1～4層為裙樓部分，第4層為轉換層，第5～27層為塔樓部分。待拆建筑北側空地為塔樓部分唯一的倒塌空間；需保護距待拆建筑僅20 cm的廣場結構；在兩江廣場一側裙樓與塔樓之間有7.2 m的空間，若發生塔樓后坐，該空間可起到保護作用；同時，利用高強度的轉換層作為承重平臺，可有效減小后坐。為保護廣場結構，裙樓部分整體保留倒塌反方向的第一排和第二排的軸柱結構作為裙樓部分倒塌時防后坐的支撐結構，爆后再機械拆除[2-3]。在此原則下，決定采用塔樓和裙樓做大切口，然后整體傾倒的爆破拆除方案。

2.2爆破前預處理

在保證待爆建筑結構穩定的前提下，為了獲得比較理想的爆破效果，減少鉆孔工作量，保證待爆建筑的順利倒塌，必須在爆破施工前對建筑物的結構進行預處理：

(1)非承重墻預處理。爆破缺口部分的非承重墻用人工配合小型機械預拆除，剩余框架結構。

(2)樓梯的預處理。剪斷爆破缺口部分樓梯，破壞其整體性，以免影響整個樓體的傾倒。

(3)電梯井用小型機械預拆除，化墻為柱，處理高度為裙樓底層到塔樓第二層。

3爆破參數設計

3.1定向傾倒支座支承能力

填充墻部分是磚混結構，其密度約1 600 kg/m3，而長1 m厚200 mm的任一樓層的墻體積為0.6 m3，故1 m墻的質量為960 kg。樓板厚100 mm，梁、柱、底板均為鋼筋混凝土結構，其密度大致為2 551 kg/m3。

根據樓體的結構圖，計算出塔樓每層樓的填充墻體總長度為236 m，柱子的截面積總和為9.8 m2，樓板面積為761 m2。因此，傾倒樓體總重為13 384 t，裙樓樓體柱的截面積總和為23.1 m2，所受軸壓為5.7 MPa。

待拆建筑支承結構的鋼筋混凝土柱均采用C30混凝土，其所能承受的軸壓為30 MPa。為了避免由于支座面積過小造成樓體的整體下坐和后坐，計算保留的支座達到極限抗壓強度時的面積為4.37 m2。經分析樓體的結構平面圖并計算可得，裙樓設計支座(①、②軸支座)截面積總計為9.1 m2，大于最小柱截面面積4.37 m2，因此，保留①、②軸的支座可以滿足支承能力的要求(圖2)。

圖2　樓體結構及雷管分布示意

3.2倒塌距離估算

樓體最遠落地點距裙樓外廓投影線的距離為倒塌距離[3]。倒塌時②軸支點位置作為鉸點，②軸到裙樓外廓的距離為31 m，塔樓1～12樓共36 m；13～22樓共30 m，塔樓上半部分的傾倒距離取其高度的一半，故從裙樓外廓投影線起，計算倒塌距離為35 m。

3.3爆破切口高度的確定

如圖3所示，在樓體切口閉合瞬時，結構處于極限平衡狀態，即結構上部重心正好在通過支點E的垂直線上，若要樓房傾倒，只要α≥α1，由幾何關系得[4]

(1)

式中，h為爆高，m；H為樓房重心高度，44 m；L為樓房寬度，22.2 m。

圖3　爆破切口高度示意

計算得出h≥6.6 m。

為了保險，爆破缺口的高度需要乘以一個系數K(1.5～3)，同時，為了避免支撐，需要將⑤軸和⑥軸的柱子炸至轉換層，最終確定爆破切口高度為20 m。

3.4裝藥結構

矩形立柱長寬比A/B≤1.5，單節裝藥，即孔底集中裝藥；矩形立柱長寬比A/B>1.5，則采用雙藥包間隔裝藥，爆破高度統一取2 m，立柱鉆孔及裝藥結構見圖4。

圖4　立柱鉆孔及裝藥結構

3.5爆破網路

各軸起爆時差為⑤軸、⑥軸0.5s，④軸1s，③軸1.5s，②軸3.5s，段別為HS2、HS3、HS4、HS8(圖2)。采用非電導爆管雷管孔內微差雙閉合復式起爆網路。孔內采用非電半秒延期導爆管雷管起爆，孔外采用HS1段非電毫秒雷管簇聯，然后用導爆四通連接。

4爆破振動安全

爆破時引起的建筑物地面質點的振動速度V可按下式計算：

(2)

式中,Q為一次齊爆藥量，45 kg；R為爆區中心離建(構)筑物的距離，m；K為受地質、地形條件影響的系數，取145；α為與地形有關的地震波衰減指數，取1.8；K′為減振系數，0.3～0.7，取0.6。

為了保護周邊建筑物，在待拆建筑物周圍設置6處測點，布置TC-4850型測振儀，計算結果及實測數據見表1。可見，爆破振動控制在安全規程允許范圍之內[5]。

表1　測點爆破振動最大值

5結論

某拆除樓房高84 m，最近的建筑物距離僅為20 cm，爆破高度和爆破困難程度在國內少有。在分析周邊復雜環境以及樓房結構的基礎上，計算樓體重量，從而確定定向傾倒支座的支承力，根據樓高確定傾倒距離，用重心偏出方法計算爆高，采用孔底集中裝藥，各軸段分段起爆，最終取得了良好的爆破效果，建筑物按照設計方向傾倒，沒有發生后座以及偏移，振速控制在合理的范圍內，對周邊建筑物起到了很好的保護作用，爆破拆除效率高。高聳建筑物裙樓和塔樓整體做大切口、整體傾倒拆除爆破實踐為類似工程提供了很好的借鑒。

參考文獻

[1]周志強,易建政,王波,等.控制爆破技術研究現狀及發展建議[J].四川冶金,2009,31(6):59-64

[2]汪旭光，于亞倫．拆除爆破理論與工程實例[M]．北京：人民交通出版社，2008．

[3]金驥良,顧毅成,史雅語.拆除爆破設計與施工[M].北京：中國鐵道出版社,2004.

[4]周家漢,陳善良,楊業致,等.爆破拆除建筑物時震動安全距離的確定[J].爆破,1993(S2):165-169，174.

[5]周家漢．爆破拆除塌落振動速度計算公式的討論[J]．工程爆破，2009，15(1):1-4

(收稿日期2015-11-07)

劉洪憶(1990—)，男，碩士研究生，100083 北京市海淀區學院路30號