不同結(jié)構(gòu)爆破拆除方式的分析

郭偉娜 孫 宇

（山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 山東青島 266590 山東科技大學(xué)防震減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山東科技大學(xué) 266590）

前言

自建國以來，我國的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，城市化腳步也越來越快，對于一些年久和已經(jīng)不能繼續(xù)使用的建筑物進(jìn)行拆除，對于一些污染環(huán)境的構(gòu)筑物，如煙囪、冷卻塔等構(gòu)筑物也進(jìn)行了拆除，其中爆破拆除是拆除工程中主要的拆除方法，加快了城市化的進(jìn)程。對于所要拆除的建筑物所處的環(huán)境不同，因此對于爆破拆除的效果要求也不同，隨著人們環(huán)保意識的不斷加強(qiáng)，人們對于爆破作用后對環(huán)境產(chǎn)生的影響也越來越關(guān)注，因此人們的廣泛關(guān)注使得爆破人員進(jìn)行爆破工作時(shí)提出了更加高的要求，考慮的因素也隨之增多。

1 不同結(jié)構(gòu)類型的爆破方法

爆破方式主要有三種：定向爆破、折疊爆破、原地爆破[1]。定向爆破是指利用炸藥的爆炸作用，把要爆破拆除的物體拋擲到指定方向的位置處，并且能夠大量堆積成事先規(guī)定好的形狀的一種爆破技術(shù)[2]。折疊爆破就是在待拆除的物體的不同高度處放置炸藥，讓炸藥并不同時(shí)爆炸，分時(shí)間段爆炸，這樣爆炸后形成的碎塊慢慢累積在后爆炸的物體上。而原地爆破與定向爆破相似，只是爆破后物體的倒塌方向不同，原地爆破的物體時(shí)就倒塌在物體原來的位置上，并不是事先指定的位置處[3]。

1.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土中配有鋼筋的結(jié)構(gòu)，來增強(qiáng)混凝土抗拉性能，因?yàn)榛炷磷陨淼目箟盒阅鼙容^好，而抗拉性能比較差，因此當(dāng)配有鋼筋時(shí)就彌補(bǔ)了混凝土抗拉性能比較差的缺陷。但是，在拆除鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，由于鋼筋的存在，就會使拆除工作變得十分艱難，因?yàn)殇摻钭陨淼膹?qiáng)度比較大，所以給拆除工作帶來了一些困難。

在某煤礦電廠中拆除一座鋼筋混凝土煙囪時(shí)，所用的方法就是爆破拆除，煙囪高100m，煙囪的東側(cè)10m處是發(fā)電機(jī)房和鍋爐房；西側(cè)20m處是院墻，院墻的外面是樹林；在南側(cè)6m是走廊和廠房，因此在煙囪的四方有三個(gè)方向不具有到他去的空間，而在煙囪的北側(cè)30m處是院墻，院墻的外側(cè)是比較松軟的農(nóng)田，場地相對來說比較開闊，因此具備煙囪倒塌空間。鋼筋混凝土煙囪的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是100m高煙囪為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，煙囪的上、下口直徑分別是3.5m，8.5m，壁厚分別為160mm與400mm；煙囪3m以上有耐火磚內(nèi)襯以及50mm厚的隔熱層，內(nèi)襯厚度不一，在5m以下為120mm，5m以上為120mm，混凝土的強(qiáng)度等級為C30，在豎向配有鋼筋，底部是雙層鋼筋網(wǎng)片結(jié)構(gòu)，上部是單層鋼筋網(wǎng)片結(jié)構(gòu)，上部是單層鋼筋網(wǎng)片結(jié)構(gòu)。

爆破煙囪一般運(yùn)用的是定向倒塌，折疊倒塌或者是原地倒塌。根據(jù)所要拆除的結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境，因其四周只有一周可以為倒塌方向，因此只能采取定向倒塌也可以采取原地倒塌。但不能采取折疊倒塌，由于此結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如果為折疊倒塌，需要在煙囪的不同高度的不同位置分別布置炸藥，這樣做會浪費(fèi)很多炸藥，因此不采取折疊倒塌的方式。在此次爆破工作中，實(shí)際上采取的爆破方式是為定向倒塌，使煙囪向農(nóng)田的方向倒塌，同時(shí)也降低了噪聲污染，也降低了振動(dòng)的強(qiáng)度，滿足保護(hù)環(huán)境的要求。

1.2 磚混結(jié)構(gòu)

磚結(jié)構(gòu)一般是指在建筑物中的承重結(jié)構(gòu)，如墻、柱等結(jié)構(gòu)，采用磚或者是砌塊砌筑形成的結(jié)構(gòu)，而橫向承重的結(jié)構(gòu)一般還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也就是說在磚結(jié)構(gòu)中其中有一名小部分仍然是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[4]。與此同時(shí)，在磚混結(jié)構(gòu)中磚結(jié)構(gòu)是主要的承重構(gòu)件，而鋼筋混凝土是小部分的承重構(gòu)件，因此磚混結(jié)構(gòu)是混合結(jié)構(gòu)的一種，是采用磚墻來承重與鋼筋混凝土梁板與柱共同構(gòu)成混合結(jié)構(gòu)的體系。

在某單位的家屬區(qū)院內(nèi)有一個(gè)磚結(jié)構(gòu)的煙囪，因?yàn)槌鞘械目焖俳ㄔO(shè)的要求，需要拆除。煙囪筒體高為50m，底部的外部直徑為4.3m，壁厚為750mm，包括隔熱層和耐火內(nèi)襯250mm，因長期受潮的原因，底部墻體的強(qiáng)度比較低。煙囪四周的環(huán)境：南側(cè)是樓房距離為10m，北側(cè)19m處為圍墻，圍墻的外側(cè)為家屬宿舍樓；在煙囪的西側(cè)22m的圍墻外是一處小學(xué)；東側(cè)為建筑基坑，并且此處場地比較空曠，因此此處比較適合煙囪的倒塌，經(jīng)過計(jì)算煙囪的大概的倒塌距離為60m，因此建筑基坑可以滿足煙囪倒塌條件，因此此次的煙囪倒塌工作選擇定向倒塌的方案。由于在煙囪的西側(cè)為一個(gè)小學(xué)，因此對爆破產(chǎn)生的噪聲、飛石以及塵土都有較高的要求，在爆破進(jìn)行前，要對煙囪四周進(jìn)行灑水工作，以用來防止較多的塵土飛揚(yáng)，而影響學(xué)生的正常學(xué)習(xí)和生活，在選擇爆破方式時(shí)，選擇八字形對稱布置炸藥包，以用來防止飛石的過多飛濺，避免傷人事件的發(fā)生。

1.3 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是指以剛接或者是鉸接連接而形成的梁和柱而構(gòu)成的承重體系的結(jié)構(gòu)，因此是由梁和柱共同構(gòu)成建筑物的承重構(gòu)件，來承擔(dān)框架在工作的過程中所出現(xiàn)的水平荷載與豎向荷載。在框架結(jié)構(gòu)中，砌體結(jié)構(gòu)并不承重，砌體結(jié)構(gòu)只起到維護(hù)和分隔結(jié)構(gòu)的作用，框架結(jié)構(gòu)有很多的優(yōu)點(diǎn)，主要有框架結(jié)構(gòu)的建筑平面布置比較靈活，能夠較大程度的滿足建筑使用的要求，其缺點(diǎn)就是框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度比較小，因此其水平抵抗能力并不是特別的好，因此在外力的作用下，框架結(jié)構(gòu)的抵抗變形的能力很差。

某煤礦的破舊會議室是框架結(jié)構(gòu)，因工程改造問題需要把此會議室拆除，康佳結(jié)構(gòu)的樓頂是由南北7根現(xiàn)澆的鋼筋混凝土梁支撐，東西方向的長度為30m，沒南北方向長為10m，高度為10m，北墻距離辦公室的距離為1.5m，在其頂部距離主樓為0.4m，距離非常近，西側(cè)距離辦公樓為40m，舊會議室的東西方向與辦公樓的東西方向平行，在會議室的正南與東南方向15m處各有一個(gè)石亭，石亭下有石凳和石桌，這些設(shè)施是必須保留的綠化區(qū)，在東、西和南三方向上場地比較開闊。因此在這三個(gè)方向上可以防止倒塌的建筑物垃圾。在爆破會議室的爆破方案的選取上要考慮的方面有：會議室的倒塌方向只能向東、西和南是哪個(gè)方向倒塌因?yàn)樵谶@是哪個(gè)方向上場地比較空曠，適合會議室的倒塌，但是在東、西方向上若爆破方向控制不穩(wěn)定容易對辦公樓造成破壞?？蚣芙Y(jié)構(gòu)十分結(jié)實(shí)和穩(wěn)固，因此在爆破的過程中不但要破壞結(jié)構(gòu)本身與此同時(shí)還要破壞結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，是結(jié)構(gòu)達(dá)到失穩(wěn)的條件，進(jìn)而利于結(jié)構(gòu)的倒塌，在施工前，對鋼筋混凝土的樓頂事先進(jìn)行切割，這樣有利于在爆破時(shí)不產(chǎn)生過多的大體積的碎塊，利于爆破結(jié)束后，現(xiàn)場破碎物的清理工作的進(jìn)行。在爆破框架結(jié)構(gòu)時(shí)爆破順序也十分的重要，首先要保證承重柱要能夠完全的倒塌。經(jīng)過分析，框架結(jié)構(gòu)所采取的爆破方案為：為了加快會議室的倒塌速度和防止后坐，保護(hù)辦公樓的安全，因此采取增加和加大爆破缺口的高度，采取定向倒塌的方案。

2 結(jié)言

在當(dāng)今社會，結(jié)構(gòu)的爆破拆除是在19世紀(jì)70年代興起的一門新技術(shù)，爆破拆除方法與傳統(tǒng)的一般拆除方法時(shí)不同的，爆破拆除方法以其主要特點(diǎn)：安全、高效、成本低廉，并且不需要比較復(fù)雜的設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)成為十分具有競爭力的拆除工程的首選。從爆破方法的興起到目前，許多研究人員對爆破工作的進(jìn)行都做了大量的研究與實(shí)驗(yàn)，并且運(yùn)用于實(shí)踐，積累了大量的工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。隨著社會的快速發(fā)展，目前有很多年久失修且不符合當(dāng)今規(guī)范的建筑物都需要拆除，本文根據(jù)實(shí)際的爆破工程，總結(jié)出不同的建筑結(jié)構(gòu)以及建筑結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境的不同而采取的爆破方案不同。對于定向爆破、折疊爆破與原地爆破進(jìn)行了分析，為以后爆破工作的進(jìn)行提供一定的參考依據(jù)。[1]劉培林.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)爆破拆除研究[D].蘭州大學(xué)，2012.

[2]Kong G.TRANSPARENT FROZEN SOIL AND FABRICATION METHOD AND USE THEREFOR，WO/2015/165139[P].2015.

[3]趙慶峰，張春玉，王奎芬.高大建筑物定向爆破拆除后坐及原地坍塌原因分析[C].全國煤炭爆破學(xué)術(shù)會議，2008.

[4]張洪波，王繼宏.磚混結(jié)構(gòu)墻體開裂的原因及其預(yù)防[C].五月風(fēng)論文專輯-2012，2013.