劉剛 張勇

(深圳市和利爆破技術(shù)工程有限公司,廣東深圳 518034)

高層建筑物定向折疊爆破拆除技術(shù)

劉剛 張勇

(深圳市和利爆破技術(shù)工程有限公司,廣東深圳 518034)

待拆樓房為21層的雅戈爾濱江大廈和11層的寧波銀行大廈，為了控制樓房的塌落距離，雅戈爾濱江大廈采用單向三折疊、雙向三折疊的倒塌方案，寧波銀行大廈采用單向雙折疊的倒塌方案，采用了分區(qū)、分段自下而上的復(fù)式起爆網(wǎng)路，經(jīng)試爆確定了分樓層、分方向的爆破參數(shù)，爆破達(dá)到了預(yù)期的塌落范圍、結(jié)構(gòu)解體及爆破安全等方面的效果。

拆除爆破 試爆 爆破參數(shù)

1 工程概況

寧波市中山東路雅戈爾濱江大廈、寧波銀行總部大廈等建筑群，根據(jù)政府規(guī)劃建設(shè)需要進(jìn)行拆除。雅戈爾濱江大廈主樓21層、副樓18層、裙樓5層、地下1層、框剪結(jié)構(gòu)，樓高71m，建筑面積約12883.81m2，雅戈爾濱江大廈北面距離對面的新江廈商場43m，樓北面人行道寬約8m，人行道下埋有市政管線(水、電、氣、通訊等)，路邊有路燈；東面是黑風(fēng)巷、8m位置南北向地下埋設(shè)有10KV和110kV電纜(17#～23#井)，對面為待拆6層磚混樓；東南角44m為大河變電站(110kV變10kV)(東西向水平距離28米、南北向垂直距離30米)；南面200m范圍為露天停車場，樓體西半部分南側(cè)45m為柏油路面、地下管線和交通設(shè)施需要保護(hù)，西南距離香格里拉大酒店近150m；西面為兩棟商住樓(爆破前無法拆除)、距離寧波銀行大廈約50米。寧波銀行大廈主樓11層、地下1層，框架結(jié)構(gòu)，樓高43m，建筑面積約11185.79m2，寧波銀行北面距離對面的金光百貨69m，樓前人行道寬8m，人行道下埋多路市政管線(水、電、氣、通訊等)；東北側(cè)人行道旁地下埋設(shè)有10kV運行電纜(9#～10#井)；南面為露天停車場，60m外為通往停車場的柏油道路，再遠(yuǎn)處為綠化帶，距離香格里拉大酒店140m。爆破環(huán)境復(fù)雜，周邊環(huán)境圖1工程環(huán)境平面示意圖。

圖1 寧波銀行核心筒與拆除處理

圖2 工程環(huán)境平面示意圖

圖3 采用液壓水鉆進(jìn)行電梯井預(yù)處理

2 爆破設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

考慮寧波銀行大廈南側(cè)有60m寬的場地、雅戈爾濱江大廈至柏油路面有一45m寬的場地，其余方向均為建筑或道路不適合作為樓房的傾倒場地，樓房傾倒方向均選定為正南方向。

寧波銀行南側(cè)傾倒場地55m寬，采用同向雙折疊倒塌方案。

雅戈爾濱江大廈大樓結(jié)構(gòu)不規(guī)則，東南拐彎處外立面為弧形，立柱平面布局為扇形，為保證倒塌方向準(zhǔn)確性，將本棟樓結(jié)構(gòu)切割分成東、西兩個獨立部分。西半部分距柏油路面45m，經(jīng)計算，采用雙向三折疊方案能夠使樓體全部倒塌在場地范圍內(nèi)，不會對柏油路面造成影響；東半部份南側(cè)為空地，采用單向三折疊方案能夠盡量縮短塌落距離，并保證爆堆高度不超過18m，便于清渣作業(yè)。

圖4 人工進(jìn)行管道井的預(yù)處理

圖5 完成預(yù)處理后的樓房外立面圖

圖6 雅戈爾大樓平面預(yù)拆除效果及起爆順序圖

圖7 寧波銀行切口、網(wǎng)絡(luò)圖

圖8 雅戈爾濱江大廈爆破切口、網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖9 試爆參數(shù)圖

圖10 試驗柱1爆后效果

圖11 試驗柱2爆后效果

圖12 爆堆效果圖

2.2 預(yù)處理

寧波銀行大樓為框架結(jié)構(gòu)，北側(cè)有兩個核心筒的中間是電梯，樓梯在核心筒內(nèi)環(huán)繞電梯而上。預(yù)處理時將爆破切口范圍內(nèi)的剪力墻、隔斷墻全部拆除，爆破柱體上的裝飾瓷磚一并拆除，核心筒位置處于爆破切口絞點，將切口絞點位置核心筒傾倒方向一側(cè)拆除處理，剩余部分作為支撐絞點，詳見圖2。

雅戈爾濱江大廈為框剪結(jié)構(gòu)，本棟樓結(jié)構(gòu)切割分成東西兩個獨立部分。本棟樓的預(yù)處理包括樓體切割、電梯井預(yù)處理、管道井的預(yù)處理。樓體從上至下切割一條豎縫，縫寬20cm，鋼筋割斷，將大樓分成東西兩個獨立結(jié)構(gòu)，見圖6；爆破切口范圍內(nèi)的電梯井進(jìn)行預(yù)處理，保留部分50cm的墻體形成支撐柱，保證樓房結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，見圖3；管道井結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一側(cè)為樓梯間，一側(cè)為樓層間，順結(jié)構(gòu)走勢對管道井進(jìn)行預(yù)拆除，并保留4個50cm寬柱體作為支撐柱，見圖4；樓房外立面預(yù)處理效果見圖5。

表1 爆破單耗統(tǒng)計表

2.3 爆破切口設(shè)計

本工程中，爆破切口高度設(shè)計主要是滿足爆破后樓梯塌落距離的要求，寧波銀行大廈樓高43m，場地寬55m，南側(cè)165m處為香格里拉酒店，為盡量減少塌落距離，減少對南側(cè)道路和酒店的影響，在1、2、3層和6、7層各布置一個三角形缺口，為保護(hù)后側(cè)管線安全，核心筒保留部分不進(jìn)行鉆孔、爆破，作為支撐絞點，減少坍塌過程中樓體的后座量，見圖7。

雅戈爾濱江大廈周邊環(huán)境復(fù)雜，為實現(xiàn)樓體空中最大程度的解體，方案中采用三個爆破缺口，最大限度地減少塌落振動。結(jié)構(gòu)Ⅰ部分高度71.25m(21層)，結(jié)構(gòu)為扇形，南側(cè)塌落場地200m，采用單向三個爆破缺口，分別在1-4層、9-11層和16-17層，考慮到樓體結(jié)構(gòu)自重大，塌落過程中易發(fā)生后坐，最后排柱F保留，不進(jìn)行鉆孔、爆破，作為樓體的支撐絞點。結(jié)構(gòu)Ⅱ部分高度53.75m(17層)，南側(cè)塌落場地45m，為確保地下管線、道路設(shè)施安全，盡可能將爆堆塌散范圍控制在40m以內(nèi)，采用雙向三個爆破缺口，分別設(shè)置在1-3層、7-8層和12-13層。雅戈爾濱江大廈爆破切口見圖8。

2.4 試爆

為保證爆破成功實施，在爆破前進(jìn)行試爆，為選取爆破參數(shù)提供依據(jù)。雅戈爾濱江大廈的建設(shè)年代較近，建筑質(zhì)量較寧波銀行大廈要高很多，結(jié)構(gòu)老化程度較寧波銀行大廈要低很多，因此在雅戈爾濱江大廈一樓選取兩種規(guī)格(70*60cm和80*80cm)柱體進(jìn)行試爆。為盡量多的試驗爆破參數(shù)，每個柱體采用兩個爆破單耗，共試驗四組爆破參數(shù)。試驗參數(shù)下圖9。

試爆后效果見圖10、11。試驗柱1的爆破效果顯示，柱體上部分混凝土未炸散，單耗過低；柱體下部混凝土基本炸散，單耗是合適的，本項目中不適合選用單耗0.6kg/m3。試驗柱2下部分混凝土基本炸碎并脫離鋼筋籠；上半部分混凝土炸松而不散，顯示單耗偏低，因此，本項目不適合選用單耗0.9kg/m3。試爆后，防護(hù)竹芭未被炸散，整體依然綁縛在柱體上。綜合上述分析結(jié)果，高樓層爆破單耗宜選用1.0kg/m3，底樓層爆破單耗宜選用1.5kg/m3，中間樓層爆破單耗宜在二者之間漸變選擇，這樣既能夠保證爆破效果又保證飛石飛散距離控制在安全距離范圍內(nèi)。

2.5 爆破參數(shù)及裝藥結(jié)構(gòu)

(1)最小抵抗線W：柱最小抵抗線值通常取其斷面短邊(B)的一半，即W=B/2。

(2)孔距a：鋼筋混凝土柱體取a=(1.2～1.5)W。

(3)炮孔深度L：炮孔深度應(yīng)能保證藥包在炮孔中心，保證裝藥能使柱體破壞為原則，孔深L≈(2/3)B。

(4)爆破單耗q：爆破飛石飛散距離會隨著樓層增加而增加，因此樓層越高爆破單耗越低；為保證中山東路一側(cè)的絕對安全，這一側(cè)柱體的爆破單耗要降低。根據(jù)試爆效果，并綜合考慮環(huán)境因素，確定各樓層、各排柱體的爆破單耗，見表1。

3 爆破安全

3.1 振動

爆區(qū)北側(cè)馬路對面為商場和賓館，雅戈爾濱江大廈東南側(cè)41m為大河變電站。為保證大河變電站安全，減少爆破振動和塌落振動對變電站的影響，在大河變電站西側(cè)設(shè)置3m深的減震溝，在雅戈爾濱江大廈前方設(shè)置5條2m高的土埂(上排列兩層砂包)作為緩沖帶；在寧波銀行大廈前方鋪設(shè)1.5m厚的廢渣作為緩沖層。通過上述措施可以降低爆破振動和樓體塌落振動。

3.2 爆破飛石

根據(jù)國內(nèi)同行多年積累的拆除樓房的實踐經(jīng)驗，選取雙層竹芭防護(hù)柱體的近體防護(hù)結(jié)構(gòu)；靠近北側(cè)中山東路一側(cè)在爆破樓層設(shè)置竹芭墻的遠(yuǎn)體防護(hù)結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)體防護(hù)能阻擋從近體防護(hù)結(jié)構(gòu)溢出的零散飛石。經(jīng)試爆檢驗，此種近體加遠(yuǎn)防護(hù)結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒈骑w石阻擋在爆破樓房范圍內(nèi)。

4 爆破效果

2011年3月31日凌晨5：30準(zhǔn)時起爆。爆破、塌落過程完全與設(shè)計相符，雅戈爾濱江大廈的塌落速度慢于寧波銀行大廈。從爆后的爆堆來看(見圖12，左側(cè)為寧波銀行大廈，右側(cè)為雅戈爾濱江大廈)，樓房倒塌在設(shè)計范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)充分解體，爆堆最大高度為15m。倒塌過程中散落物集中在爆堆前方10m以內(nèi)，后側(cè)(中山東路)無散落物。爆破振動及塌落振動較小，保證了大河變電站開機(jī)狀態(tài)下的正常運行。

本次爆破拆除成功實施，有以下幾點體會：

(1)預(yù)處理(特別是樓梯間、電梯間、管道井等剪力墻結(jié)構(gòu))對結(jié)構(gòu)的順利倒塌及爆堆的充分解體起到了重要作用。在保證待拆樓房結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的前提下，對電梯間、樓梯間、管道井部分的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)拆除，減少爆破、防護(hù)作業(yè)量，避免了剪力墻爆破中存在的危險。

(2)使用竹芭對爆破柱體進(jìn)行近體防護(hù)時，可以根據(jù)保護(hù)物方向進(jìn)行重點防護(hù)。

(3)在試爆取得的爆破參數(shù)基礎(chǔ)上，可以根據(jù)保護(hù)物方向?qū)Ρ浦w選取更加安全可靠的爆破參數(shù)。

(4)可以根據(jù)樓層不同選取不同的爆破參數(shù)，保證爆破飛石的飛散距離在安全范圍內(nèi)。并根據(jù)保護(hù)物方向設(shè)置遠(yuǎn)體防護(hù)，阻擋近體防護(hù)中溢出的個別飛石。

(5)采用雙折、三折疊的倒塌方案可以降低樓房倒塌時的塌落振動，并使樓房得到充分的解體破碎，減少樓體的塌落距離。

[1]汪旭光.爆破手冊.冶金工業(yè)出版社,2010.

[2]楊年華.高層框架樓拆除爆破振動檢測與分析.工程爆破,2006,12(4):28-31.

[3]蔣躍飛等.13層框剪結(jié)構(gòu)樓房爆破拆除.工程爆破,2007,12(4):63-65.