楊志紅 鄭文富 何慧明 陳亞偉

廣東中人爆破工程有限公司(廣東廣州，510640)

引言

縱觀國內(nèi)建筑物的爆破拆除實例，定向倒塌通常作為最主要的方法被廣泛采用。而在面對復(fù)雜環(huán)境下的建(構(gòu))筑物爆破拆除時，定向倒塌往往會受到很大的限制。如何能高效、安全地實施爆破拆除，一直是困擾工程技術(shù)人員的一大難題。

周鳳儀等[1]通過雙向折疊爆破法對?？谑羞~仍村9層框架樓房成功進行爆破拆除；而郭進等[2]采用單向折疊爆破拆除法也成功拆除一座17層框架-剪力墻結(jié)構(gòu)樓房。

框架核心筒結(jié)構(gòu)高層建筑在爆破拆除時，可以通過試爆的方式提前處理核心筒結(jié)構(gòu)，以簡化整體結(jié)構(gòu)，確保順利定向倒塌，并且可以大大降低正式爆破作業(yè)的工作量[3]。而大體積鋼筋混凝土立柱采用多層密目安全網(wǎng)包裹，切口外圍采用多層密目安全網(wǎng)柔性安全防護，可有效控制爆破飛石[4]。在此基礎(chǔ)上，介紹了復(fù)雜環(huán)境下框架核心筒結(jié)構(gòu)高層建筑的對向倒塌爆破拆除的工程實例。

1 工程概況

1.1 環(huán)境概況

昆明市麗陽星城二期A1地塊有A1-1樓和A1-2樓兩棟框架核心筒結(jié)構(gòu)的高層建筑需采用定向倒塌爆破法進行拆除。

地塊內(nèi)A1-1樓東側(cè)25 m為一排水明渠，55 m處為10 kV架空高壓線，60 m處為云冶專線鐵路，130 m處為高新第一小學(xué)教學(xué)樓；南側(cè)52 m處為海源北路，100 m處為麗陽星城一期居民樓；A1-2樓西側(cè)8 m處為慧谷路公交站，34 m處為10 kV架空高壓線，北側(cè)52 m處為3層商業(yè)構(gòu)建筑物(昆明市安全生產(chǎn)協(xié)會)。A1-1樓與A1-2樓前排立柱間距為82 m。

地塊場界周邊還分布有材質(zhì)為鐵及鍍鋅的燃?xì)夤艿?管徑30 cm、埋深為1 m左右)，其引入點在A1地塊東南角海源北路與云冶專線鐵路交叉處，管線鋪設(shè)圍繞A1地塊，經(jīng)過慧谷路，接入北側(cè)A2地塊內(nèi)。具體周邊環(huán)境圖如圖1所示。

圖1 待拆建筑周邊環(huán)境圖(單位:m)Fig.1 Surrounding environment of buildings to be demolished(unit:m)

1.2 結(jié)構(gòu)特點

A1-1樓、A1-2樓為28層框架核心筒結(jié)構(gòu)高層建筑，尺寸為長48.5 m、寬27.9 m、高103.3 m，平面結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 樓層結(jié)構(gòu)平面圖Fig.2 Floor structure plan

待拆建筑墻柱砼強度等級及結(jié)構(gòu)配筋率較高。縱筋直徑為18～22 mm，箍筋布置為?8 mm＠100 mm~?12 mm＠100 mm。主要墻柱配筋布置如圖3所示。墻柱標(biāo)高砼強度等級如表1所示。

圖3 主要墻柱配筋布置圖(單位:mm)Fig.3 Reinforcement layout of main wall columns reinforcement(unit:mm)

表1 墻柱標(biāo)高砼強度等級Tab.1 Concrete strength grade of wall column elevation

1.3 爆破難點分析

1)待拆樓房結(jié)構(gòu)墻柱砼強度及鋼筋配比高，中間核心筒結(jié)構(gòu)使其整體穩(wěn)定性強，必須確保主體承重及抗剪結(jié)構(gòu)的破壞才能實現(xiàn)倒塌。

2)地塊周邊環(huán)境復(fù)雜，有高壓線、公交站臺、商業(yè)樓及埋地燃?xì)夤艿?、通信電纜等重要保護設(shè)施，可供定向倒塌的場地有限，且場地內(nèi)兩棟待拆建筑樓間距僅為82 m。

由于兩棟待拆建筑高103.3 m，若均采用單切口對向逐棟倒塌時，先爆建筑會由于倒塌方向距離不夠而砸到后爆建筑的底部切口，影響后爆建筑的倒塌?；蛞騼蓷澊鸾ㄖ鸨訒r選擇不當(dāng)，極可能會在倒塌過程中相互影響，形成人字型支撐體，造成倒塌不完全或解體不充分。

兩棟待拆建筑均采用雙切口對向倒塌時，可以完美解決對向倒塌方向上距離不足的問題；但是，同時采用雙切口的方式，會極大地增加鉆爆、安全防護的工作量，提高成本。

3)待拆樓房周邊環(huán)境復(fù)雜，對爆破飛石、建筑倒塌解體二次飛濺及爆破振動等危害效應(yīng)的控制要求高[5]。同時，由于下落構(gòu)件整體質(zhì)量大、質(zhì)心高，必須嚴(yán)格控制塌落振動對周邊建(構(gòu))筑物及設(shè)施的影響。

2 方案設(shè)計

樓房單切口定向爆破拆除，切口閉合時間一般為2.5~3.0 s左右[6]?？紤]待拆建筑結(jié)構(gòu)特點、地塊周邊環(huán)境條件，綜合難點分析及以往拆除成功案例[7]，本次爆破拆除中選擇A1-1樓為雙切口、A1-2樓為單切口的對向倒塌方案，樓間延時設(shè)置為3 s，以克服樓間倒塌距離不足的不利因素，避免倒塌對碰形成人字型的狀態(tài)。

2.1 爆破切口

根據(jù)施工經(jīng)驗，爆破切口布置如下。

A1-1樓第一切口為1~4層，切口高度為17.3 m，切口角度為45.81°；第二切口為9~10層，切口高度為7.0 m，切口角度為41.54°。

A1-2樓切口為1~4層，切口高度為17.3 m，切口角度為45.81°。

爆破切口設(shè)計如圖4所示。

圖4 爆破切口布置圖(單位:m)Fig.4 Arrangement of blasting incisions(unit:m)

2.2 預(yù)處理

為確?？蚣芎诵耐步Y(jié)構(gòu)樓房的順利倒塌解體，對樓房內(nèi)特殊的結(jié)構(gòu)及部位進行預(yù)拆除，以簡化爆破部位，減少爆破施工的工作量，具體處理如下。

1)核心筒的處理。將第一切口內(nèi)1~3層，B軸與C軸之間的核心筒結(jié)構(gòu)的樓面及豎墻全部采用機械法破碎拆除，保留與倒塌方向垂直的兩面橫墻，并預(yù)留一道樓梯及一道電梯間前走廊，以方便后續(xù)作業(yè)人員行走。第二切口的核心筒結(jié)構(gòu)部分墻體將通過試爆進行拆除。

2)樓梯梯段的處理。在兩切口范圍內(nèi)，利用人工通過風(fēng)鎬在預(yù)留樓梯梯段的兩端各鑿除一級臺階，破除混凝土，保留鋼筋，形成三鉸鏈。待拆樓房預(yù)處理平面布置如圖5所示[8]。

圖5 預(yù)處理平面布置圖Fig.5 Preprocessing plane layout

2.3 爆破參數(shù)設(shè)計

典型立柱爆破參數(shù)如表2所示。為確保爆破效果，將對各尺寸墻柱拐角處及第一切口1層下三排孔進行加強裝藥。

表2 典型立柱爆破參數(shù)Tab.2 Blasting parameters of typical columns

典型立柱炮孔布置如圖6所示。700 m×700 m柱、1 100 m×1 100 m柱及1 200 m×1 300 m柱分別采用單排、雙排、三排梅花孔布置。

2.4 切口延時及起爆網(wǎng)路設(shè)計

1)A1-1樓切口延時設(shè)計。A1-1樓第一切口:A軸墻柱采用半秒Hs-2段；B軸墻柱采用半秒Hs-3段；C、D軸墻柱采用半秒Hs-4段。第二切口:A軸墻柱采用半秒Hs-3段；B軸墻柱采用半秒Hs-4段；C、D軸墻柱采用半秒Hs-5段。

2)A1-2樓切口延時設(shè)計。A1-2樓A軸墻柱采用半秒Hs-8段；B軸墻柱采用半秒Hs-9段；C、D軸墻柱采用半秒Hs-10段。

3)起爆網(wǎng)路設(shè)計。采用四通與簇聯(lián)相結(jié)合的復(fù)式導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)路[9]。立柱及剪力墻炮孔孔內(nèi)預(yù)裝指定段別的單發(fā)雷管；墻柱引出的雷管腳線采用雙發(fā)毫秒2段導(dǎo)爆管雷管連接激發(fā)[10]。

柱間、軸間、層間以及切口與切口之間全部采用雙保險網(wǎng)路，通過四通連接形成閉合復(fù)式網(wǎng)路。同時，為確保起爆網(wǎng)路的可靠性，同一層間通過雙線搭接的方式，形成多個閉環(huán)，上、下層間選擇4個節(jié)點，使用8條導(dǎo)爆管連接。復(fù)式起爆網(wǎng)路布置如圖7所示。

3 爆破安全防護

1)為控制爆破飛石，對所有立柱采用20層密目安全網(wǎng)包裹防護[7]。臨近慧谷路一側(cè)，在切口范圍增加外掛10層密目安全網(wǎng)的措施；為避免倒塌方向上建筑觸地解體的二次飛濺，在爆破前，通過地下室頂板開口，提前把樓之間的建筑廢渣及積水清理到地下室。

2)對慧谷路上公交站站臺及東南側(cè)高壓變壓器搭設(shè)防護排架，并用模板整體覆蓋防護。同時，在A1-2樓倒塌方向的背面，通過搭設(shè)排架，懸掛5層密目安全網(wǎng)，以防止飛石及沖擊波對北側(cè)的安全生產(chǎn)協(xié)會造成影響。

3)在爆破前，對待拆建筑周邊地下室側(cè)面地連墻的梁及樓板進行切割，留縫，割斷連接處的鋼筋，以形成減振溝，隔斷振動波的傳播。

4)待拆建筑的西側(cè)為明渠，可作為天然的減振溝來降低爆破振動對專線鐵路的影響。但為避免建筑解體產(chǎn)生的大量粉塵對水體造成污染，在溝渠上覆蓋密目網(wǎng)或彩條布。

4 爆破效果

本次爆破，A1地塊兩棟樓房共使用32 mm乳化炸藥1 410 kg、導(dǎo)爆管雷管5 460發(fā)、導(dǎo)爆管7 500 m。兩棟框架核心筒主樓成功地逐棟先后對向倒塌，實現(xiàn)了爆破設(shè)計的初衷，爆破過程及效果如圖8所示。

采用主動防護與被動防護相結(jié)合的安全防護措施，有效地控制了爆破飛散物[9]，西側(cè)距離僅8 m的公交站臺完好無損。通過隔斷地下室頂板的措施，有效地控制了爆破振動和塌落振動，周邊水電、燃?xì)狻㈦娎|等均未受影響。圍繞本地塊爆破拆除布置的7個振動監(jiān)測點，測試結(jié)果均未超過國家安全規(guī)程的范圍。爆堆長度分別為59.2 m和75.1 m，最大爆堆高度為16.6 m。

5 結(jié)論

1)選擇對向倒塌的爆破方案，先爆建筑A1-1樓采用雙切口方式，后爆建筑A1-2樓采用單切口方式，通過四通與簇聯(lián)相結(jié)合的復(fù)式起爆網(wǎng)路，樓間延時設(shè)置為3 s，實現(xiàn)了兩棟框架核心筒結(jié)構(gòu)高層建筑的逐棟先后對向倒塌解體。

2)對于既有地下室的框架樓房爆破拆除，通過地下室周邊的梁板隔斷，可以有效地降低爆破振動及塌落振動的傳播。

3)采用主動防護與被動防護相結(jié)合的安全防護技術(shù)，有效地控制了爆破振動、塌落振動和爆破飛散物，取得了良好的爆破效果。