王 貴，王 淵，孫國利，馬保才，魏 正

(內(nèi)蒙古康寧爆破有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017010)

1 工程概況

因河道治理規(guī)劃，需將鄂爾多斯市畫舫景觀建筑進(jìn)行拆除，由于該建筑位于城市景區(qū)，過往的車輛、行人多，拆除施工的安全及環(huán)保要求高，控制粉塵及施工噪音污染要求嚴(yán)格。根據(jù)業(yè)主的進(jìn)度目標(biāo)，同時考慮城市拆除文明施工和環(huán)境保護(hù)的要求，最終選取定向爆破對樓房實(shí)施拆除。

1.1 周邊環(huán)境

擬拆建筑位于鄂爾多斯市城市景區(qū)內(nèi)，周圍環(huán)境復(fù)雜[1-2]，拆除爆破建筑物正北方為保留的接待廳(鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu))，距離12 m；西北方210 m處是正在使用的中石油加油站(鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu))；東向約230 m處有天然氣管道；460 m處為正在通行的橋梁(鋼結(jié)構(gòu)、混凝土箱梁結(jié)構(gòu))。爆區(qū)周圍環(huán)境如圖1所示。

1.2 樓房結(jié)構(gòu)

畫舫建筑最高4層，為仿清式組合建筑，建筑面積共計(jì)2 582 m2，包括畫舫甲板、主樓、連廊、兩側(cè)角樓等建筑物。樓房結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)樓房，拆除爆破部分建筑高約22 m，東西長41.5 m，南北寬17.5 m，東西向共12根支撐立柱，分為6排，結(jié)構(gòu)平面如圖2所示。立柱截面尺寸為直徑450 mm的圓柱，每根立柱含8根直徑為20 mm的豎向配筋。最外圍2排立柱不起主體支撐作用，主體內(nèi)支撐柱之間有磚墻作為隔墻。橫梁和樓板為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，與支撐柱緊密連接，內(nèi)部鋼筋密集，支撐柱和橫梁混凝土強(qiáng)度均為C30。

2 爆破設(shè)計(jì)

2.1 施工難點(diǎn)分析

1)預(yù)處理工程量大。樓房低，自重輕，容易形成炸而不倒或倒塌解體不充分的情況。樓房的混凝土強(qiáng)度高，配筋密，整體穩(wěn)定性好，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理和充足的爆破切口。爆破切口內(nèi)的隔墻和樓梯間要充分的預(yù)處理，同時將于樓房相連的兩側(cè)耳房進(jìn)行機(jī)械拆除，預(yù)處理工程量大。

2)爆破安全技術(shù)要求高[1-2]。被爆樓房周圍環(huán)境復(fù)雜，倒塌距離有限，控制爆破有害效應(yīng)要求嚴(yán)格，需加強(qiáng)安全防護(hù)，控制粉塵及施工噪音污染，減少樓房傾倒距離。

3)施工難度大。本工程工期要求緊，且樓房位于城市景區(qū)內(nèi)，周圍的游客和車輛較多，施工組織和警戒困難。

2.2 爆破方案

2.2.1 爆破方案的確定

該建筑物呈東西向布置，南、東、西三面為烏蘭木倫湖，不宜向湖內(nèi)傾倒，距離北面12 m有需保留建筑物，倒塌空間足夠，因此爆破物的倒塌方向選擇為“定向向北傾倒”，采用三角形切口形式，切口內(nèi)采用分區(qū)、分段一次性起爆。

2.2.2 預(yù)處理

在保證畫舫按設(shè)計(jì)倒塌的前提下，爆破前對建筑物進(jìn)行了預(yù)處理，達(dá)到減少鉆孔數(shù)量和爆破器材使用量的目的，提高了爆破安全和效果。預(yù)處理的部位有：

1)將1層A柱與C柱之間的所有隔墻用破碎錘破碎；

2)用人工、機(jī)械預(yù)處理樓梯間，將1、2層之間的樓梯用機(jī)械將混凝土充分破碎出寬約30 cm切口，保留鋼筋；

3)機(jī)械拆除與畫舫相連的兩側(cè)的角樓、北側(cè)的連接廊橋，以及一層周圍的檐口及柱子；

4)將所有需要鉆孔的柱子采用人工和機(jī)械拆除裝修材料，方便鉆孔施工。

2.3 爆破切口選擇

本工程采用三角形切口，切口內(nèi)主要破壞承重立柱，使其失穩(wěn)，對于鋼筋混凝土承重立柱，實(shí)際失穩(wěn)的爆破高度H按照下式[3]計(jì)算：

H=K(B+Hmin)=K[B+(30～50)d]

(1)

式中：H為破壞高度，m；K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取2；B為鋼筋混凝土立柱直徑，取450 mm；Hmin=(30～50)d，取50d，查設(shè)計(jì)圖紙確定d為18 mm，Hmin=0.9 m。

計(jì)算得出樓房失穩(wěn)的最小切口高度為2.7 m。因建筑物自重輕，為增加建筑物傾倒速度，提高塌落過程中的解體效果，同時減少樓房傾倒距離，降低對周圍建筑物的影響，需在計(jì)算的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高切口高度，即從建筑物地坪以上0.6 m水平開爆破切口，切口高度為2層共5.7 m(見圖3)。在切口支撐點(diǎn)上布置2個炮孔進(jìn)行爆破松動，各層爆破破壞高度如表1所示。

表1 各層爆破破壞高度

2.4 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.4.1 炮孔爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)的爆破切口在立柱布置1排炮孔，且將A柱與B柱之間1到2層的橫梁布置炮孔，將橫梁切斷。布孔如圖4所示，爆破參數(shù)如表2所示。

表2 主要爆破參數(shù)

2.4.2 起爆網(wǎng)路

本次爆破將爆破立柱從時間上和空間上進(jìn)行區(qū)域劃分，各分區(qū)依次選用MS3、MS5、MS7段非電導(dǎo)爆管雷管?？淄庖詥沃鶠橐淮?，選擇2發(fā)MS3段雷管作為孔外雷管連接成多個擊發(fā)點(diǎn)，然后將各個擊發(fā)點(diǎn)采用四通連接成復(fù)式交叉式的閉合起爆網(wǎng)路(見圖5)。

3 安全防護(hù)

3.1 振動校核與控制措施

3.1.1 爆破振動校核

本工程最大單響藥量為8.45 kg，根據(jù)下列公式[4-5]可預(yù)測爆破振動速度：

(2)

式中：R為爆源中心至保護(hù)對象之間的距離，m；Q為一次齊爆的炸藥量，kg；v為保護(hù)對象地面質(zhì)點(diǎn)振動速度，cm/s；K'為折減系數(shù)，與布藥面積和爆破方式有關(guān)，取K'=0.3；K、α為與爆破振動傳播區(qū)域地形地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)，取K=260，α=1.9。

經(jīng)計(jì)算，距樓房12 m處需保留接待廳理論計(jì)算振度為2.68 cm/s，距離樓房210 m的加油站理論振動速度為0.020 cm/s，距離樓房230 m的天然氣管道理論振動速度為0.016 cm/s。

3.1.2 振動控制措施

1)施工時嚴(yán)格控制單孔藥量，通過充分的預(yù)處理和合理的延時時間，減少爆破總裝藥量和單響藥量。

2)開挖減振溝。利用樓房周圍的水池作為減振溝，爆破前將水池中水抽完，并在臨近建筑物的一側(cè)開挖深約1 m的減振溝，以減弱振動波的傳播。

3)設(shè)置緩沖墊層。樓房倒塌沖撞地面的介質(zhì)由原來的剛性介質(zhì)轉(zhuǎn)換為可壓縮介質(zhì)，采取將接觸點(diǎn)的地磚用風(fēng)鎬鏟除，露出基礎(chǔ)的回填土的方法，并在爆破前將土浸濕。延長了建筑物塌落對地面的作用時間，減小了建筑物的塌落沖量。

4)爆破前在主要保護(hù)建筑、設(shè)施安放爆破振動監(jiān)測儀，對爆破振動和坍塌振動進(jìn)行監(jiān)測，為安全影響評估得出準(zhǔn)確的振動速度參數(shù)。

3.2 飛石安全距離校核與防護(hù)措施

3.2.1 飛石距離

拆除爆破個別飛石距離的計(jì)算比較困難，可根據(jù)實(shí)測飛石速度采用下式[6]進(jìn)行估算：

R=ν2/2g

(3)

式中：R為飛石距離，m；v為飛石速度，根據(jù)攝影觀測資料v=10～30 m/s，無防護(hù)措施時取大值，取v=30 m/s；g為重力加速度，m/s2；帶入得無防護(hù)措施下的飛石距離R=45.9 m。

3.2.2 飛石防護(hù)措施

1)對被爆立柱覆蓋多層防護(hù)。先將草簾子與金屬網(wǎng)捆綁一起，施工前用草簾子提前將立柱進(jìn)行包裹，露出縫隙裝藥，以減少爆破作業(yè)時間。爆破施工完畢后將縫隙合上，再綁上2層孔較細(xì)密的金屬網(wǎng)并用鐵絲綁扎牢固。

2)緩沖覆蓋防護(hù)。為了減緩飛石飛出的速度，在倒塌方向的一面用草簾與鐵絲網(wǎng)綁在一起并掛在樓房外側(cè)，用鐵絲相連。

3)近體防護(hù)。距離被保護(hù)樓3 m左右搭設(shè)1排掛有防護(hù)網(wǎng)的圍擋排架。排架的高度為6 m，略高于被保護(hù)樓房的高度，防護(hù)如圖6所示。

4)保護(hù)性防護(hù)。用草簾和棉被在被保護(hù)樓房的玻璃門窗上進(jìn)行架空式的遮擋覆蓋防護(hù)。

4 爆破效果及分析

爆破前進(jìn)行試爆，以便于優(yōu)化爆破參數(shù)和檢驗(yàn)起爆網(wǎng)路的可靠性。試爆位置選取在C柱中間一根立柱，從柱子中間挑選5個炮孔進(jìn)行裝藥，裝藥量與設(shè)計(jì)藥量一致，按照設(shè)計(jì)起爆網(wǎng)路進(jìn)行連接，起爆后爆破效果良好，立柱上的混凝土全部脫離，鋼筋撐開(見圖7)。

爆破后，被爆建筑物向正北方傾倒，從起爆到解體、折斷，最后塌落[7-8]。樓房前傾距離較小，坍塌后的爆堆高約4 m，1～3層立柱全部折斷，樓房的解體和破碎較為充分，取得了良好的爆破效果(見圖8)。爆破振動通過實(shí)測，距離12 m處的爆破振動峰值速度為0.333 cm/s，對應(yīng)的主振頻率為21.667 Hz，爆破振動波形如圖9所示。爆破飛石控制效果良好，未對周圍環(huán)境造成危害[9-10]。

5 結(jié)語

1)針對高度低且跨度大的建筑物，拆除爆破提高切口高度、進(jìn)行充分的預(yù)處理和合理的炸藥單耗，以保障建筑物能夠充分倒塌解體。

2)景區(qū)框架結(jié)構(gòu)樓房拆除爆破通過多層次的爆破飛石防護(hù)和有效的振動控制措施，保障了周圍建筑物、加油站、天然氣管道的安全。