周浩倉

（1.江西國泰五洲爆破工程有限公司， 江西 南昌 330038；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012）

0 引 言

在安全與環(huán)境允許的情況下，爆破拆除既有建筑物因具有安全、經(jīng)濟(jì)、快速、環(huán)保、工期短和施工簡單的優(yōu)點(diǎn)而成為首選方法。爆破拆除截面為長方形的樓房時(shí)，一般采用定向倒塌的爆破方式，且倒塌方向基本都垂直于長軸，這是因?yàn)椴捎枚ㄏ虻顾姆绞骄哂斜菩Ч?、安全可控性?qiáng)、施工成本低，且施工技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，而對于一些含有特殊結(jié)構(gòu)的樓房，盡管其截面總體仍呈長方形，但在爆破參數(shù)設(shè)計(jì)、爆破施工與爆破效果等方面都不同于常見的長方形截面樓房，若不仔細(xì)研判其結(jié)構(gòu)和形狀，容易造成爆破失敗或產(chǎn)生爆破事故。

本文以一棟高大勁性柱樓房爆破切口尺寸與形狀的設(shè)計(jì)為實(shí)例，介紹爆破此類樓房的技術(shù)與施工關(guān)鍵點(diǎn)，以期對同行有所借鑒。

1 工程概況

待拆青山湖賓館總建筑面積約28687 m2，處于鬧市區(qū)，人員密集，車輛往來頻繁，東面距居民住宅區(qū)70 m、賢士二路150 m；東南面距南昌健康生殖醫(yī)院94 m、商場和店鋪97 m；北面距南京西路及高壓電線95 m、江西淘鑫職業(yè)培訓(xùn)學(xué)校128 m、臨街店鋪和住宅區(qū) 118 m；西面距武興住宅小區(qū)43 m、七星商務(wù)酒店80 m、福州支路160 m；西北面距商鋪和住宅區(qū)93 m；南面距人民公園128 m、福州路60 m、金昌利大廈85 m、店鋪和飯店83 m。此外待爆樓房東南面50 m處為燃?xì)庵鞴艿?，北?5 m處為供電主網(wǎng)，南面60 m處為自來水主管，見圖1。

青山湖賓館主樓為18層鋼筋砼框剪結(jié)構(gòu)樓房，其中地上16層、地下2層，東西長57.8 m，南北寬16.8 m，占地面積約971.4 m2，建筑高度60.92 m。剪力墻規(guī)格為240 mm，立柱尺寸數(shù)量及規(guī)格分別為800 mm×600 mm的14根；800 mm×550 mm的4根；600 mm×600 mm的18根，共36根立柱。其中有4根勁性柱，該結(jié)構(gòu)柱體強(qiáng)度大，支撐力和承載力強(qiáng)，難以破壞。勁性四周布設(shè)有由34根Φ25 mm配筋與4根25#A槽鋼，在柱子豎向每間隔1.0 m在水平面方向用鋼板將其焊接一圈，以增加其穩(wěn)定性與承重力，見圖2。

2 爆破方案選擇

選擇合適爆破方案的關(guān)鍵是對被拆除物結(jié)構(gòu)有準(zhǔn)確的了解，使預(yù)拆除工作量和鉆孔工作量盡量的少，同時(shí)確保樓房按照設(shè)計(jì)者的設(shè)想塌落、破碎、堆積。

本次爆破拆除樓房的特殊結(jié)構(gòu)是有 4 根勁性柱和在樓房的東西兩端各有1個(gè)樓梯間和1個(gè)電梯間，且均為剪力墻結(jié)構(gòu)，支撐力與穩(wěn)定性均好，強(qiáng)度高，較難破壞失穩(wěn)，因此決定采用三角形與局部預(yù)拆除相結(jié)合的爆破切口，選用由南向北的定向倒塌控制爆破方案，從樓房的東側(cè)或西側(cè)觀察，切口為三角形，見圖 3，而從樓房的平面觀察，通過局部預(yù)拆除，形成局部梯形切口，見圖 4，即采用機(jī)械方法將樓房東部的電梯井與樓梯及西部的電梯井拆除至4樓，將樓房西部的樓梯分層打斷；此外，為確保勁性柱在樓房爆破中失穩(wěn)，將一樓部分的勁性柱KJZ22、KJZ23、KJZ26與KJZ27全部用機(jī)械拆除，其中的工字型鋼、外層箍筋及立筋采用氧割切斷或切除，只預(yù)留部分內(nèi)層立筋與混凝土采用爆破方法拆除，以確保不降低樓房自身穩(wěn)定性，并保證爆破時(shí)樓房能夠順利倒塌。

圖1 工程環(huán)境示意

圖2 勁性柱結(jié)構(gòu)

3 爆破參數(shù)

3.1 切口高度

按倒塌角理論計(jì)算傾覆解體高度：

式中：h—立柱破壞高度，m；

L—兩個(gè)外承重柱（墻）之間的跨度，m；

α—倒塌角，°。

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對框架結(jié)構(gòu)的樓房取 α≥29°即可滿足樓房傾覆解體需要，經(jīng)計(jì)算本次樓房的切口高度為：h=L·tgα=16.8 m×tg29°=9.3 m。

故爆破切口位置為一層、設(shè)備層、二層，對切口內(nèi)有電梯井、樓梯及剪力墻的部位提高1層，故各柱體切口高度分別是：

（1）D排立柱，爆破位置一層、設(shè)備層、二層、三層，切口高度約14 m；

（2）C排立柱，爆破位置一層、設(shè)備層、二層、三層，切口高度約13 m；

（3）B排立柱，爆破位置一層，切口高度約3.2 m；

（4）A排立柱，爆破位置一層，切口高度約0.8 m。

3.2 破壞高度

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，為確保樓房爆破順利倒塌，立柱承重的炸高H通常采用如下經(jīng)驗(yàn)公式確定：

式中：K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取K=1.5～2.0；

B——立柱截面的最大邊長，cm；

Hmin—承重立柱最小破壞高度，Hmin=（30～50）d，d為鋼筋截面直徑，cm。

當(dāng)要求立柱爆破后能形成鉸鏈時(shí)，爆破破壞的高度H=（1.0～1.2）B。

圖3 爆破切口側(cè)視圖

承重立柱最小破壞高度 Hmin根據(jù)建筑物的承重立柱結(jié)構(gòu)尺寸、鋼筋布置及其所承受荷載情況計(jì)算，的炮孔直徑為38～42 mm。對鋼筋混凝立柱和剪力即爆破后，鋼筋與混凝土分離，鋼筋所承受的實(shí)際荷載大于其所能承受的容許荷載。

根據(jù)樓房立柱尺寸及各立柱配筋，第一層取2.4 m，設(shè)備層取1.2 m，其余樓層取1.8 m。

對于厚240 mm剪力墻，采用爆破方法進(jìn)行拆除，炸高為1.2～1.5 m。

對于厚100 mm位于電梯井的剪力墻，全部采用機(jī)械預(yù)拆除處理。

3.3 炮孔參數(shù)

梁、柱爆破的最小抵抗線取其斷面短邊的一半，墻壁取厚度的一半，即最小抵抗線W=B/2。

爆破采用墻體，炮孔間距取a=（1.2～2.0）W，大斷面多排布孔時(shí)，排距一般取b=（0.8～1.2）a，各柱及墻面鉆 4～7個(gè)孔。本次爆破，根據(jù)立柱的具體結(jié)構(gòu)尺寸孔距取30～40 cm，采取矩形或梅花形布孔，剪力墻炮孔排距取30 cm，采用矩形或梅花形布孔。

圖4 爆破切口平面圖

炮孔深度以保證裝藥將構(gòu)件破壞為原則，孔深取（0.6～0.65）B，其中B為構(gòu)件斷面長邊或墻厚的填塞長度?。?.1～1.2）W，W為最小抵抗線。

3.4 炸藥單耗與單孔藥量

炸藥單耗K的確定，是根據(jù)柱、梁及墻的最小抵抗線、材料強(qiáng)度、配筋和要求的破壞程度來確定，立柱K的取值范圍通常為1.0～1.8 kg/m3，剪力墻K的取值范圍通常為1.5～2.5 kg/m3，對于下層及強(qiáng)度大的爆破構(gòu)件，取大值；對于上層及強(qiáng)度小的爆破構(gòu)件，取小值。單孔裝藥量根據(jù)體積原理按下式計(jì)算確定：

式中：q—單孔藥量，kg；

K—單位體積用藥量系數(shù)（單耗），kg/m3；

a—炮孔間距，m；

b—炮孔排距，m；

B—構(gòu)件斷面長邊或墻厚，m。

采用連續(xù)裝藥，孔內(nèi)用一發(fā)非電導(dǎo)爆管雷管起爆。爆破參數(shù)見表1。

表1 爆破參數(shù)

4 起爆方式

因爆破樓房周邊需保護(hù)的建構(gòu)筑物較多，且有危房存在，為減小爆破振動(dòng)和空氣沖擊波，決定采用斜線、逐跨、延時(shí)爆破方法，即將樓房從北向南、從東向西分成6個(gè)爆破區(qū)域，分4段起爆，見圖5，孔內(nèi)按照設(shè)計(jì)采用半秒延期，孔內(nèi)每區(qū)塊與區(qū)塊之間依次延時(shí)間隔為500 ms，共6個(gè)區(qū)塊，每個(gè)樓層間通過MS3段毫秒雷管孔外延期，分為4個(gè)毫秒延期段，每個(gè)樓層間隔時(shí)間為50 ms，同排立柱由下至上依次起爆，自起爆至爆完歷時(shí)約2 s，實(shí)現(xiàn)大樓按設(shè)計(jì)的起爆順序先后向北逐漸傾斜、倒塌、觸地，從而有效地控制塌落震動(dòng)對周邊民房構(gòu)成的損壞。

孔內(nèi)雷管采用單發(fā)半秒延時(shí)雷管，孔外對每根立柱及墻體用2發(fā)MS1段雷管綁扎后采用塑料導(dǎo)爆管與四通連接成復(fù)式閉合多通道傳爆網(wǎng)路。

圖5 起爆網(wǎng)絡(luò)示意

5 爆破效果

起爆后樓房東北角較快下落并傾斜，但在傾斜倒塌0.8～1.0 s 間速度突然變慢，且持續(xù)有稍許時(shí)間支撐并停止下落，在位于中間的勁性柱部分開始傾斜和塌落時(shí)，東北角才繼續(xù)傾斜，待勁性柱部分下落和倒塌一段時(shí)間后，東北角才迅速倒塌，最終整個(gè)樓房按照設(shè)計(jì)順序與位置傾斜倒塌。

塌落后爆堆呈錐形，最高處為 7.1 m，爆堆最大長度為39.0 m、寬度為66.0 m，樓房橫梁、柱子及樓板塌落后逐層疊起、全部破碎斷裂，實(shí)現(xiàn)了“樓房空中破碎解體、落地疊起、依次觸地”的設(shè)計(jì)理念，見圖6，有效降低了爆破危害。

圖6 爆破效果

6 結(jié) 論

對爆破局部含有特殊結(jié)構(gòu)的樓房，在選擇爆破方法時(shí)，須進(jìn)行針對性預(yù)拆除設(shè)計(jì)，如減弱局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、提前機(jī)械拆除部分結(jié)構(gòu)和采用特殊爆破切口等，才可確保被爆樓房順利倒塌。

爆破區(qū)域、起爆時(shí)間與順序要結(jié)合樓房構(gòu)造與樓房解體難易程度進(jìn)行合理分配，避免因時(shí)間間隔不合理而導(dǎo)致樓房下坐，造成“傾而不覆、立而不倒”的情況出現(xiàn)。

電梯井、剪力墻與樓梯間集中在一處時(shí)，應(yīng)引起足夠的重視，并采取非常規(guī)處理，否則容易造成樓房塌落不徹底，爆堆形狀不理想，而導(dǎo)致破碎效果不滿意。