城市繁華地段超近距高層異形建（構(gòu)）筑物爆破拆除

汪龍，王守偉，孟祥棟

（1安徽理工大學(xué)，安徽淮南232001；2重慶市爆破工程建設(shè)有限責(zé)任公司，重慶400020;3重慶市公安局，重慶401147）

城市繁華地段超近距高層異形建（構(gòu)）筑物爆破拆除

汪龍1，2，王守偉3，孟祥棟2

（1安徽理工大學(xué)，安徽淮南232001；2重慶市爆破工程建設(shè)有限責(zé)任公司，重慶400020;3重慶市公安局，重慶401147）

為解決城市繁華地段超近距條件下、框架-剪力墻核心筒結(jié)構(gòu)的高層異形建（構(gòu)）筑物的爆破拆除難題，該文總結(jié)了“利用高強度的轉(zhuǎn)換層作為承重平臺，減小后坐；保留后兩排梁柱承重結(jié)構(gòu)，提供足夠支撐”的爆破施工方法，成功地拆除了一棟城市繁華地段超近距高層異形建筑物，為工程實踐提供了經(jīng)驗參考。

城市繁華地段；超近距高層；異形建（構(gòu)）筑物；爆破拆除

圖1 待拆建筑相鄰關(guān)系平面圖

1 工程概況

該工程位于某廣場東北側(cè)，共27層，地下1層，地上26層，總高84m。其中，裙樓占地面積1250m2，地下1層，地上4層，高18m；第5層起為塔樓，每層面積850m2，25、26層為躍層，27層為頂層，高70m。

待拆建筑結(jié)構(gòu)為框架—剪力墻核心筒結(jié)構(gòu)，樓板厚10cm，核心筒剪力墻厚40cm（內(nèi)設(shè)電梯間、樓梯及管道井）。裙樓部分做了少量的填充墻；塔樓部分已做完填充墻；外墻已施工完畢，填充材料為加氣混凝土砌塊和頁巖磚。

待拆建筑西南面緊鄰某廣場通往主干道的玻璃罩上下樓梯，距待拆建筑0.2～2.8m；廣場下是2層框架結(jié)構(gòu)商鋪，東面是主干道，路對面是某商品樓盤A區(qū)，距離21.5m；南面45.0m是廣場附屬建筑（4+2）；西側(cè)41.0m為廣場配套建筑（4+2）；北面距施工圍墻76.0m，距影劇院95.5m，該方向是一個拆遷后留下的空地，由東面、西面及北面2.5m高磚砌施工圍墻合圍，是理想的倒塌空間。詳見圖1-圖3。

圖2 裙樓結(jié)構(gòu)平面圖

圖3 塔樓結(jié)構(gòu)平面圖

2 方案選擇與確定

待拆建筑物的1-4層為裙樓部分，4層為轉(zhuǎn)換層，5-27層為塔樓部分。待拆建筑北側(cè)空地為塔樓部分唯一的倒塌空間；需保護距待拆建筑僅20cm的兩江廣場結(jié)構(gòu)；在兩江廣場一側(cè)裙樓與塔樓之間有7.2m的空間，如若發(fā)生塔樓后坐，該空間可起到保護作用；同時，利用高強度的轉(zhuǎn)換層作為承重平臺，可有效地減小后坐。為保護兩江廣場結(jié)構(gòu)，裙樓部分整體保留1、2軸梁柱結(jié)構(gòu)作為裙樓部分倒塌時防后坐的支撐結(jié)構(gòu)，爆后再機械拆除。

為最大程度地保護兩江廣場結(jié)構(gòu)，同時確保待拆建筑東側(cè)御錦江都小區(qū)和西側(cè)兩江廣場不受爆破的影響，要求待拆建筑向北側(cè)方向定向傾倒，傾倒得越徹底越好，下坐和后坐越小越好。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。

3 爆破參數(shù)設(shè)計

3.1 定向傾倒支座支撐能力及倒塌距離驗算[1-2]

填充墻部分是磚混結(jié)構(gòu)，其密度約為1600kg/m3，而長1m厚度為200mm的任一樓層的墻體積為1×3×0.2=0.6m3，故有1m墻的質(zhì)量為M=1600×0.6=960kg。樓板的厚度為100mm，梁、柱、底板均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其密度大致為2551kg/m3。

根據(jù)樓體的結(jié)構(gòu)圖，計算出塔樓每層樓的填充墻體總長度為236m，柱子的截面積總和為9.8m2，樓板的面積為761m2。因此，傾倒樓體總重M=（236×960+9.8×3×2551+761×0.1×2551）×27=13384t

裙樓樓體柱的截面積總和為23.1 m2，所受軸壓為5.7MPa。

作為待拆建筑支撐結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土柱均采用C30混凝土，其所能承受的軸壓為30MPa。若保留的支座面積過小，混凝土達到其極限強度后會將其壓碎，導(dǎo)致爆破時樓體的整體下坐和后坐。為了避免這種情況的發(fā)生，需要計算保留的支座達到極限抗壓強度時的面積，結(jié)果如下：

S=（13384×9.8）/（30×103）=4.37m2

經(jīng)分析樓體的結(jié)構(gòu)平面圖并計算可得，裙樓設(shè)計支座（①、②軸支座）截面積總計為9.1m2，大于保證混凝土不會被壓碎的最小柱截面面積S=4.37m2，因此保留①、②軸的支座可以滿足支撐能力的要求。

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。倒塌時②軸支點位置作為鉸點，因此作為倒塌距離的起算點應(yīng)為②軸。②軸到裙樓外廓的距離為31m，塔樓1-12樓，共36m；13-22樓，共30m；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算倒塌距離為36-31+ 30=35m。

3.2 爆高的確定[3-4]

圖4 框架結(jié)構(gòu)爆破傾倒缺口高度計算示意圖

如圖4可知，在樓體切口閉合瞬時，結(jié)構(gòu)處于極限平衡狀態(tài)，即結(jié)構(gòu)上部重心正好在通過支點B＇的垂直線上，若要樓房傾倒，只要a≥a1，由幾何關(guān)系得[1-3]：

整理得：解得缺口最小高度：

式中：H為樓房重心高度，單位m；L為樓房寬度，單位m。

N=（1.5—3.0）hmin

取H=44m，L=22.2m（2軸到5軸距離），故

取K=2.0，爆破高度為14m。

為了避免5軸和6軸的柱子在爆破解體過程中產(chǎn)生支撐作用，需要將5軸和6軸的柱子炸至轉(zhuǎn)換層，爆破高度為20m。

3.3 爆破參數(shù)設(shè)計

表1 鋼混立柱爆破參數(shù)表

表2 梁爆破參數(shù)

表3 核心筒剪力墻爆破參數(shù)

圖5 爆破切口及雷管分布示意圖

3.4 爆破網(wǎng)路設(shè)計

各軸起爆時差分布為：5軸6軸0.5s，4軸1.0s，3軸1.5s，2軸3.5s。

沿建筑物傾倒方向，從北向南按爆區(qū)分布，所用非電半秒雷管，段數(shù)為HS2、HS3、HS4段。

爆破網(wǎng)路采用非電導(dǎo)爆管雷管孔內(nèi)微差雙閉合復(fù)式起爆網(wǎng)路。孔內(nèi)采用非電半秒延期導(dǎo)爆管雷管起爆，孔外采用HS1段非電毫秒雷管簇聯(lián)，然后用導(dǎo)爆四通聯(lián)接。

爆破切口及雷管分布如圖5。

4 爆破安全校核

4.1 爆破地震效應(yīng)安全校核

《爆破安全規(guī)程》GB6722-2014規(guī)定，評價爆破對不同類型建（構(gòu)）筑物和其它保護對象的振動影響，應(yīng)采用質(zhì)點振動速度作為判別標準。爆破時引起的建筑物地面質(zhì)點的振動速度V可按下式計算：

式中：Q齊發(fā)爆破總裝藥量，或毫秒微差爆破中單段起爆的最大藥量，kg；R爆區(qū)中心離建（構(gòu)）筑物最近的距離，m；kd受建筑結(jié)構(gòu)影響，多層框架結(jié)構(gòu)取kd=32.1；α受建筑結(jié)構(gòu)影響，多層框架結(jié)構(gòu)取α=1.54；k'減振系數(shù)，k'=0.3～0.7，一般取k'=0.4。

該工程中，距離待爆樓房最近點為南面兩江廣場，最近處2.8m，距離爆心25m，工程中最大齊爆藥量Q=45kg，其對應(yīng)的振速為1.59cm/s，符合《爆破安全規(guī)程》GB6722-2014的相關(guān)規(guī)定。

4.2 觸地振動安全校核

梯形爆破切口形成后，建筑物在自身重力作用下沿設(shè)計傾倒方向倒塌，塌落觸地振動根據(jù)2002年中國科學(xué)院力學(xué)所周家漢研究員修正后的計算公式可得倒塌觸地沖擊震動速度[5]：

式中：Vt塌落引起的地面振動速度（cm/s）；M下落構(gòu)件的質(zhì)量，分段爆破時為第一時間著地的那部分的質(zhì)量M（t），該工程中為10-27層質(zhì)量，M=7500t；G重力加速度（9.8m/s2）；H構(gòu)件的高度（m）。工程中為10-27層高度，H=51m；σ地面介質(zhì)的破壞強度（MPa），一般取10MPa；R觀測點至沖擊地面中心的距離（m）；建筑物沖擊地面中心到廣場的最近距離R＝50m；Kt塌落振動速度衰減系數(shù)，框架結(jié)構(gòu)的樓房爆破拆除時Kt取1.1～2.1，參考類似工程，此次Kt=1.1；β塌落振動速度衰減指數(shù)，一般取-1.66～-1.80，參考類似工程，此次β=-1.66。

經(jīng)計算：建筑物倒塌后對廣場造成的塌落觸地振速為Vt= 2cm/s，符合《爆破安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。

4.3 飛石對人員的安全距離

爆破飛石距離（L）與單耗（q）的關(guān)系[6]為：

L=71q0.58

依照此次爆破最大所需炸藥單耗q=3.0kg/m3，算得L= 134m。該工程警戒范圍倒塌方向及兩側(cè)取200m，背面150m。

5 安全防護措施

5.1 主動防護

在傾倒方向距裙樓外墻投影線65m處設(shè)置一高3m、寬5m的防前沖土坎，倒塌范圍內(nèi)地面先用鏟車等進行清理，松土部分用挖機刨松，硬地面部分鋪沙；在影劇院玻璃幕墻前的人行道上設(shè)置雙排防護排架；將中山路側(cè)的施工圍墻、路燈、行道樹預(yù)先拆除。

5.2 被動防護

爆破切口區(qū)域范圍內(nèi)，采用竹笆、彩條布等防護材料進行全切口封閉。無法封閉的立柱采用木板、棕墊、竹笆包裹；1-3層立柱雙層防護；裝藥前的預(yù)防護用14號鐵絲綁扎固定，裝藥連線后完全形成封閉的防護并且用10號鐵絲多道松扎，接頭鉸接牢固，同時防止震動滑脫。

6 總結(jié)

該樓成功爆破，未對周邊建（構(gòu)）筑物和設(shè)施設(shè)備造成損傷，個別飛散物最大距離約為30m，爆破振動速度0.65cm/s，均符合設(shè)計要求。

在類似工程施工過程中，應(yīng)注意以下幾個方面的問題：

（1）對于有轉(zhuǎn)換層的建（構(gòu)）筑物爆破拆除時，利用轉(zhuǎn)換層作為承重平臺，為轉(zhuǎn)換層以上結(jié)構(gòu)提供足夠的支撐，減小后坐；同時，還應(yīng)充分利用轉(zhuǎn)換層的空間，為轉(zhuǎn)換層以上結(jié)構(gòu)爆破拆除產(chǎn)生的后坐提供可靠的安全距離。

（2）對于定向傾倒的大爆破切口，后排柱的處理顯得尤為重要，應(yīng)充分考慮傾倒過程中產(chǎn)生的后坐對臨近建（構(gòu)）筑物的影響，特別是在超近距情況下，后排柱的支撐作用極為重要，直接關(guān)系到爆破效果和臨近建（構(gòu)）筑物的安全。

（3）城市繁華地段的爆破安全防護主要是對爆破飛石的防護，應(yīng)采用主動和被動相結(jié)合措施；同時，還應(yīng)確保防護排架本身的安全。

[1]趙紅宇，王守祥，劉云劍，等.高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)樓房的控制爆破拆除[J].爆破，2008，25（2）：53-56.

[2]李新建，董業(yè)峰，張惠聚.帶獨立電梯井的五層框架樓爆破拆除[J].爆破，2004，2（1）：29-31.

[3]朱朝祥，吳巖，崔允武.十四層框架結(jié)構(gòu)辦公樓的爆破拆除[J].爆破，2007，13（3）：59-61.

[4]公文新.二十六層樓房爆破拆除[J].爆破，2004，21（3）：40-44.

[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）：1-5.

[6]劉殿中.爆破工程實用手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

責(zé)任編輯：孫蘇,李紅

Blasting Demolition of Special-shaped High-rise Buildings/Structures with Excessively Close Distance in Bustling Urban Sections

To resolve the blasting demolition issue of special-shaped high-rise buildings/structures of frame-sheer wall core tube structure in bustling urban sections with excessively close distance,this paper summarizes the blasting construction method of"high strength transfer story as bearing platform to reduce blowback;the back two rows of beam-column bearing structure retained to provide enough support",with which a real building of such kind is successfully demolished for reference.

bustling urban section;excessively close distance;special-shaped buildings/structures;blasting demolition

TD235，TU746.5

A

1671-9107（2017）03-0051-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.03.051

2016-03-25

汪龍（1982-），男，安徽潛山人，碩士研究生，高級工程師，主要從事爆破器材研究和爆破設(shè)計施工、安全監(jiān)理和安全評估。