老海航大廈爆破拆除

周鳳儀 ，胡少愚，陸 榆

(1.國(guó)防科技大學(xué) 指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410072； 2.海南省聯(lián)安爆破有限公司，海南 海口 570102; 3.海南省爆破服務(wù)公司, 海南 海口 570206)

老海航大廈爆破拆除

周鳳儀1，胡少愚2，陸 榆3

(1.國(guó)防科技大學(xué) 指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410072； 2.海南省聯(lián)安爆破有限公司，海南 海口 570102; 3.海南省爆破服務(wù)公司, 海南 海口 570206)

老海航大廈A、B座平面呈╗形分布,均為高層框剪結(jié)構(gòu),為使兩棟樓房爆破后解體充分,降低爆后堆碴高度, A棟采用雙缺口斜向延時(shí)逐段單向折疊定向倒塌方案,B棟采用雙缺口縱向延時(shí)逐段定向倒塌方案。為保證A棟爆破后安全疊塌在B棟上,起爆按B→A順序且設(shè)計(jì)足夠的時(shí)間間隔。為控制飛石危害,設(shè)計(jì)了舊地毯+鋼絲網(wǎng)的貼身防護(hù)，雙層鋼筋網(wǎng)在兩個(gè)延時(shí)爆破段間的隔斷防護(hù)，雙層鋼筋網(wǎng)在樓房外墻的近體防護(hù)。通過(guò)合理的爆破缺口設(shè)計(jì)、起爆網(wǎng)路延時(shí)時(shí)間設(shè)計(jì)及飛石防護(hù)設(shè)計(jì)等,爆破拆除完全達(dá)到了預(yù)期的爆破效果。

樓房爆破;框剪結(jié)構(gòu);雙缺口;單向折疊；縱向延時(shí)

1 工程概況

老海航大廈位于海口市海秀路以北，南大立交橋以東，海航集團(tuán)因改建需要，決定對(duì)其進(jìn)行整體爆破拆除。

1.1 結(jié)構(gòu)特征

老海航大廈分A、B座,平面呈╗形分布,B座距A座最近距離2.5 m,均為框剪結(jié)構(gòu)。A座樓房為18層,長(zhǎng)46 m,寬23 m,高64 m,內(nèi)核和外殼剪力墻厚均為35 cm, 電梯井剪力墻厚25 cm,內(nèi)框架鋼筋混凝土立柱分為100 cm×100 cm、60 cm×60 cm和30 cm×30 cm 3種。B座樓房為15層, 長(zhǎng)32 m,寬15 m,高57 m,外墻為厚30 cm的剪力墻, 電梯井剪力墻厚25 cm,框架鋼筋混凝土立柱為70 cm×70 cm,拆除總面積為24000 m2。樓房一層平面分布與結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 樓房一層平面分布與結(jié)構(gòu)

1.2 周邊環(huán)境

待拆大樓距東向的明日和泰賓館25 m, 距南向的海秀路人行道10 m, 距西向的瑞宏大廈71 m，距在建9 m深基坑7 m,距北向的二層磚混結(jié)構(gòu)居民樓55 m。周邊環(huán)境見(jiàn)圖2。

圖2 周邊環(huán)境

1.3 爆破要求

(1) 爆破要保證周圍建(構(gòu))筑物的絕對(duì)安全。

(2) 爆破效果要倒塌徹底，解體充分，爆堆塌散范圍控制在：東側(cè)不超過(guò)15 m，南側(cè)不超過(guò)10 m(爆碴不上海秀路)，西側(cè)不超過(guò)7 m(不落入在建基坑)，北側(cè)不超過(guò)35 m。

(3) 有效施工工期為30 d。

2 爆破方案選擇

2.1 技術(shù)難點(diǎn)

(1) 因采用單缺口定向爆破方案場(chǎng)地的倒塌距離不夠(北向空地長(zhǎng)度55 m，小于B棟樓高57 m)，必須采用雙缺口爆破方案，雙缺口的指向與空間分布關(guān)系決定爆破的成敗。

(2) A、B兩棟樓房平面呈╗形，間隔僅2.5 m，先起爆樓房必須為后起爆樓房創(chuàng)造條件，合理的順序和時(shí)間尤為重要。

(3) 各棟樓房相鄰起爆段間的時(shí)差與傳爆路徑關(guān)系影響爆破樓房的解體效果。

2.2 方案比較

(1) 單缺口定向爆破方案。A、B棟樓房均采用底部單缺口向北定向爆破，該方案工程量小、費(fèi)用省，但樓房倒塌距離遠(yuǎn)，B棟倒地后的堆渣和沖擊會(huì)危及北向二層磚混樓，解體差、爆堆高，會(huì)影響A棟的倒塌效果，甚至頂推A棟產(chǎn)生后沖，危及海秀路的安全。

(2) 雙缺口單向折疊爆破方案。A、B棟樓房均采用雙缺口向北單向折疊爆破，該方案工程量大，樓房倒塌距離近，可以保證北向二層磚混樓及海秀路的安全，樓房解體效果好。

通過(guò)分析比較，選擇雙缺口單向折疊爆破方案。

3 爆破設(shè)計(jì)

3.1 爆破缺口設(shè)計(jì)

(1) A棟樓房設(shè)計(jì)上下兩個(gè)爆破缺口，下缺口設(shè)在1～4層，缺口高為14.4 m，缺口角為32°，指向北方，上缺口設(shè)在9～10層，缺口高為7.2 m，缺口角為18°，指向北方。

(2) B棟樓房設(shè)計(jì)上下兩個(gè)爆破缺口，下缺口設(shè)在1～6層，缺口高為22.8 m，缺口角為35°，指向北方，上缺口設(shè)在10～11層，缺口高為7.6 m，缺口角為13.4°，指向北方。

3.2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

主要結(jié)構(gòu)部分的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)成果見(jiàn)表1。

表1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)成果

注： (1) 上缺口單耗減20%，邊孔單耗減20%。

(2) 鉸鏈孔單耗：反向第一排q=600 g/m3，反向第二排q=800 g/m3。

3.3 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

B棟樓房先起爆，待B棟樓房最后一段雷管起爆后延時(shí)兩秒以上，A棟樓房起爆，以保證A棟樓房的順利倒塌。

B棟樓房孔內(nèi)選擇半秒延期(HS)導(dǎo)爆管雷管，缺口內(nèi)相鄰前后段的延時(shí)時(shí)間設(shè)計(jì)為0.5 s，實(shí)現(xiàn)樓房延縱向逐段倒塌。上、下缺口間的起爆順序?yàn)橄认潞笊稀Ｈ珮欠?2段延時(shí)爆破，最大段藥量為30 kg。

A棟樓房孔內(nèi)選擇秒延期(S)導(dǎo)爆管雷管，缺口內(nèi)樓房橫向相鄰前后段的延時(shí)時(shí)間設(shè)計(jì)為0.46 s，缺口內(nèi)樓房縱向相鄰左右段的延時(shí)時(shí)間設(shè)計(jì)為1 s,同軸下、上缺口間的延時(shí)時(shí)間設(shè)計(jì)為0.46 s,實(shí)現(xiàn)從樓房的東北角向西南角斜線式逐次起爆。全樓分為9段延時(shí)爆破，最大段藥量為36 kg。

延時(shí)爆破在樓房上的分布見(jiàn)圖3、圖4。

網(wǎng)路連接時(shí)將孔內(nèi)導(dǎo)爆管雷管以不大于20發(fā)為一把，用2發(fā)Ms1毫秒導(dǎo)爆管雷管過(guò)橋，經(jīng)數(shù)道過(guò)橋后，每一節(jié)點(diǎn)用2發(fā)瞬發(fā)電雷管起爆，高能點(diǎn)火機(jī)點(diǎn)火。

圖3 B棟樓房網(wǎng)路延時(shí)分布

圖4 A棟樓房網(wǎng)路延時(shí)分布

3.4 安全設(shè)計(jì)

3.4.1 爆破震動(dòng)計(jì)算

V=K(Q段1/3/R)α

根據(jù)《工程爆破理論與技術(shù)》經(jīng)驗(yàn)資料，樓房爆破K取32.1，α取1.57，根據(jù)起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)Q段=36 kg，以25 m遠(yuǎn)的明日和泰酒店為安全判斷對(duì)象(框架結(jié)構(gòu)抗震安全允許值〔V〕取3 cm/s),段藥量幾何中心距明日和泰酒店的距離R=40 m 。將上述數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得V=0.64 cm/s，爆破振動(dòng)對(duì) 25 m遠(yuǎn)框架結(jié)構(gòu)的明日和泰酒店是安全的。

3.4.2 爆破飛石計(jì)算

Rf=U2/2g

將拆除爆破飛石最大飛散速度U=30 m/s、重力加速度g=9.8 m/s2代入上式，無(wú)防護(hù)情況下Rf=45 m。

3.4.3 塌落震動(dòng)計(jì)算

Vc=K((MgHz/σ)1/3/R)β

根據(jù)《爆破設(shè)計(jì)與施工》，樓房爆破衰減系數(shù)K取3.37，衰減指數(shù)β取1.66，地面介質(zhì)的地面強(qiáng)度σ取10 MPa。經(jīng)計(jì)算，下、上缺口間樓房下落構(gòu)件的分質(zhì)量M=880 t，構(gòu)件質(zhì)心高度Hz=21.6 m，R=40 m。

以25 m遠(yuǎn)的明日和泰酒店為安全判斷對(duì)象，將上述數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得Vc=1.70 cm/s，塌落震動(dòng)對(duì)25 m遠(yuǎn)的明日和泰酒店是安全的。

3.4.4 安全防護(hù)

(1) 爆破缺口內(nèi)的柱、短墻用舊地毯+鋼絲網(wǎng)實(shí)施貼身防護(hù)。

(2) 爆破缺口內(nèi)的外墻外掛雙層鋼絲網(wǎng)進(jìn)行近體防護(hù)。

(3) 在缺口內(nèi)相鄰延時(shí)起爆的各段間掛雙層鋼絲網(wǎng)。

(4) 在爆破樓房預(yù)計(jì)倒塌范圍內(nèi)用建筑廢渣作緩沖墊層。

3.4.5 預(yù)拆除

預(yù)拆除采用機(jī)械法，外剪力墻的預(yù)拆除比例不超過(guò)墻長(zhǎng)的50%，電梯井剪力墻的預(yù)拆除比例不超過(guò)墻長(zhǎng)的66%。

4 爆破效果

起爆后B棟樓房實(shí)現(xiàn)沿縱向逐段倒塌、依次觸地，約4.5 s A棟樓房從東北角向西南角斜線式逐次起爆，兩棟樓房按預(yù)先設(shè)計(jì)定向準(zhǔn)確、折疊明顯、解體充分、十分安全。

B棟樓房倒塌距離23 m，爆堆高7～9 m，西向坍塌距離3 m；A棟樓房倒塌距離40 m，爆堆高3～5 m，東向塌散距離3～7 m，南向崩落的門(mén)廳塊體沒(méi)有上海秀路(見(jiàn)圖5)。

圖5 爆破后的爆堆

爆破飛石未對(duì)周圍建筑物造成危害，爆破振動(dòng)和落地振動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)值為：東側(cè)的明日和泰酒店1.537 cm/s,北側(cè)的二層樓0.656 cm/s，均小于安全允許值。

5 幾點(diǎn)體會(huì)

(1) 相鄰延時(shí)爆破段間的時(shí)差、轉(zhuǎn)動(dòng)角、大懸臂折斷的樓層數(shù)決定B棟樓房沿縱向逐段倒塌的效果。相鄰延時(shí)爆破段間的時(shí)差設(shè)計(jì)為500 s，保證了爆破缺口上部樓層的板、梁有足夠的時(shí)間彎斷；每一爆破段的轉(zhuǎn)動(dòng)角分別設(shè)計(jì)為α1=63°、α2=46°，保證了樓房沖擊地面時(shí)有足夠的動(dòng)能；爆破缺口上部折斷的樓層數(shù)設(shè)計(jì)為4層，保證了大懸臂樓板、梁的彎斷，收到了滿意的解體效果。

(2) A棟樓房的起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)為從東北角向西南角斜線式逐次起爆，增大了樓房解體效果。斜線式逐次起爆在兩個(gè)方向上均產(chǎn)生大懸臂樓板、梁的彎斷效應(yīng)，增加了樓板、梁彎斷后在空中的作用時(shí)間；斜線式逐次起爆對(duì)外殼式框剪結(jié)構(gòu)樓房的剪力墻扭裂效果明顯；上缺口以上有8層樓房，根據(jù)類似爆破經(jīng)驗(yàn)，如不采用斜線式逐次起爆，該部分解體效果比較差，只能靠落地沖擊實(shí)現(xiàn)局部破碎；由于設(shè)計(jì)了斜線式逐次起爆，上缺口以上的樓層解體效果非常好，該部分最大爆堆高度只有5 m。

(3) 對(duì)飛石的防護(hù)效果好。此次爆破設(shè)計(jì)了舊地毯+鋼絲網(wǎng)的貼身防護(hù)，雙層鋼筋網(wǎng)在兩個(gè)延時(shí)爆破段間的隔斷防護(hù)，雙層鋼筋網(wǎng)在樓房外墻的近體防護(hù)，防護(hù)非常有效，飛石被控制得非常近。

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2016-10-15)

周鳳儀(1949-)，男,副教授,主要從事工程爆破研究。