城市繁華地段超近距高層異形建（構）筑物爆破拆除

汪龍，王守偉，孟祥棟

（1安徽理工大學，安徽淮南232001；2重慶市爆破工程建設有限責任公司，重慶400020;3重慶市公安局，重慶401147）

城市繁華地段超近距高層異形建（構）筑物爆破拆除

汪龍1，2，王守偉3，孟祥棟2

（1安徽理工大學，安徽淮南232001；2重慶市爆破工程建設有限責任公司，重慶400020;3重慶市公安局，重慶401147）

為解決城市繁華地段超近距條件下、框架-剪力墻核心筒結構的高層異形建（構）筑物的爆破拆除難題，該文總結了“利用高強度的轉換層作為承重平臺，減小后坐；保留后兩排梁柱承重結構，提供足夠支撐”的爆破施工方法，成功地拆除了一棟城市繁華地段超近距高層異形建筑物，為工程實踐提供了經驗參考。

城市繁華地段；超近距高層；異形建（構）筑物；爆破拆除

圖1 待拆建筑相鄰關系平面圖

1 工程概況

該工程位于某廣場東北側，共27層，地下1層，地上26層，總高84m。其中，裙樓占地面積1250m2，地下1層，地上4層，高18m；第5層起為塔樓，每層面積850m2，25、26層為躍層，27層為頂層，高70m。

待拆建筑結構為框架—剪力墻核心筒結構，樓板厚10cm，核心筒剪力墻厚40cm（內設電梯間、樓梯及管道井）。裙樓部分做了少量的填充墻；塔樓部分已做完填充墻；外墻已施工完畢，填充材料為加氣混凝土砌塊和頁巖磚。

待拆建筑西南面緊鄰某廣場通往主干道的玻璃罩上下樓梯，距待拆建筑0.2～2.8m；廣場下是2層框架結構商鋪，東面是主干道，路對面是某商品樓盤A區，距離21.5m；南面45.0m是廣場附屬建筑（4+2）；西側41.0m為廣場配套建筑（4+2）；北面距施工圍墻76.0m，距影劇院95.5m，該方向是一個拆遷后留下的空地，由東面、西面及北面2.5m高磚砌施工圍墻合圍，是理想的倒塌空間。詳見圖1-圖3。

圖2 裙樓結構平面圖

圖3 塔樓結構平面圖

2 方案選擇與確定

待拆建筑物的1-4層為裙樓部分，4層為轉換層，5-27層為塔樓部分。待拆建筑北側空地為塔樓部分唯一的倒塌空間；需保護距待拆建筑僅20cm的兩江廣場結構；在兩江廣場一側裙樓與塔樓之間有7.2m的空間，如若發生塔樓后坐，該空間可起到保護作用；同時，利用高強度的轉換層作為承重平臺，可有效地減小后坐。為保護兩江廣場結構，裙樓部分整體保留1、2軸梁柱結構作為裙樓部分倒塌時防后坐的支撐結構，爆后再機械拆除。

為最大程度地保護兩江廣場結構，同時確保待拆建筑東側御錦江都小區和西側兩江廣場不受爆破的影響，要求待拆建筑向北側方向定向傾倒，傾倒得越徹底越好，下坐和后坐越小越好。在此原則下，決定采用塔樓和裙樓做大切口，然后整體傾倒的爆破拆除方案。

3 爆破參數設計

3.1 定向傾倒支座支撐能力及倒塌距離驗算[1-2]

填充墻部分是磚混結構，其密度約為1600kg/m3，而長1m厚度為200mm的任一樓層的墻體積為1×3×0.2=0.6m3，故有1m墻的質量為M=1600×0.6=960kg。樓板的厚度為100mm，梁、柱、底板均為鋼筋混凝土結構，其密度大致為2551kg/m3。

根據樓體的結構圖，計算出塔樓每層樓的填充墻體總長度為236m，柱子的截面積總和為9.8m2，樓板的面積為761m2。因此，傾倒樓體總重M=（236×960+9.8×3×2551+761×0.1×2551）×27=13384t

裙樓樓體柱的截面積總和為23.1 m2，所受軸壓為5.7MPa。

作為待拆建筑支撐結構的鋼筋混凝土柱均采用C30混凝土，其所能承受的軸壓為30MPa。若保留的支座面積過小，混凝土達到其極限強度后會將其壓碎，導致爆破時樓體的整體下坐和后坐。為了避免這種情況的發生，需要計算保留的支座達到極限抗壓強度時的面積，結果如下：

S=（13384×9.8）/（30×103）=4.37m2

經分析樓體的結構平面圖并計算可得，裙樓設計支座（①、②軸支座）截面積總計為9.1m2，大于保證混凝土不會被壓碎的最小柱截面面積S=4.37m2，因此保留①、②軸的支座可以滿足支撐能力的要求。

倒塌距離估算：樓體最遠落地點距裙樓外廓投影線的距離為倒塌距離。倒塌時②軸支點位置作為鉸點，因此作為倒塌距離的起算點應為②軸。②軸到裙樓外廓的距離為31m，塔樓1-12樓，共36m；13-22樓，共30m；塔樓上半部分的傾倒距離取其高度的一半，故從裙樓外廓投影線起算倒塌距離為36-31+ 30=35m。

3.2 爆高的確定[3-4]

圖4 框架結構爆破傾倒缺口高度計算示意圖

如圖4可知，在樓體切口閉合瞬時，結構處于極限平衡狀態，即結構上部重心正好在通過支點B＇的垂直線上，若要樓房傾倒，只要a≥a1，由幾何關系得[1-3]：

整理得：解得缺口最小高度：

式中：H為樓房重心高度，單位m；L為樓房寬度，單位m。

N=（1.5—3.0）hmin

取H=44m，L=22.2m（2軸到5軸距離），故

取K=2.0，爆破高度為14m。

為了避免5軸和6軸的柱子在爆破解體過程中產生支撐作用，需要將5軸和6軸的柱子炸至轉換層，爆破高度為20m。

3.3 爆破參數設計

表1 鋼混立柱爆破參數表

表2 梁爆破參數

表3 核心筒剪力墻爆破參數

圖5 爆破切口及雷管分布示意圖

3.4 爆破網路設計

各軸起爆時差分布為：5軸6軸0.5s，4軸1.0s，3軸1.5s，2軸3.5s。

沿建筑物傾倒方向，從北向南按爆區分布，所用非電半秒雷管，段數為HS2、HS3、HS4段。

爆破網路采用非電導爆管雷管孔內微差雙閉合復式起爆網路。孔內采用非電半秒延期導爆管雷管起爆，孔外采用HS1段非電毫秒雷管簇聯，然后用導爆四通聯接。

爆破切口及雷管分布如圖5。

4 爆破安全校核

4.1 爆破地震效應安全校核

《爆破安全規程》GB6722-2014規定，評價爆破對不同類型建（構）筑物和其它保護對象的振動影響，應采用質點振動速度作為判別標準。爆破時引起的建筑物地面質點的振動速度V可按下式計算：

式中：Q齊發爆破總裝藥量，或毫秒微差爆破中單段起爆的最大藥量，kg；R爆區中心離建（構）筑物最近的距離，m；kd受建筑結構影響，多層框架結構取kd=32.1；α受建筑結構影響，多層框架結構取α=1.54；k'減振系數，k'=0.3～0.7，一般取k'=0.4。

該工程中，距離待爆樓房最近點為南面兩江廣場，最近處2.8m，距離爆心25m，工程中最大齊爆藥量Q=45kg，其對應的振速為1.59cm/s，符合《爆破安全規程》GB6722-2014的相關規定。

4.2 觸地振動安全校核

梯形爆破切口形成后，建筑物在自身重力作用下沿設計傾倒方向倒塌，塌落觸地振動根據2002年中國科學院力學所周家漢研究員修正后的計算公式可得倒塌觸地沖擊震動速度[5]：

式中：Vt塌落引起的地面振動速度（cm/s）；M下落構件的質量，分段爆破時為第一時間著地的那部分的質量M（t），該工程中為10-27層質量，M=7500t；G重力加速度（9.8m/s2）；H構件的高度（m）。工程中為10-27層高度，H=51m；σ地面介質的破壞強度（MPa），一般取10MPa；R觀測點至沖擊地面中心的距離（m）；建筑物沖擊地面中心到廣場的最近距離R＝50m；Kt塌落振動速度衰減系數，框架結構的樓房爆破拆除時Kt取1.1～2.1，參考類似工程，此次Kt=1.1；β塌落振動速度衰減指數，一般取-1.66～-1.80，參考類似工程，此次β=-1.66。

經計算：建筑物倒塌后對廣場造成的塌落觸地振速為Vt= 2cm/s，符合《爆破安全規程》的相關規定。

4.3 飛石對人員的安全距離

爆破飛石距離（L）與單耗（q）的關系[6]為：

L=71q0.58

依照此次爆破最大所需炸藥單耗q=3.0kg/m3，算得L= 134m。該工程警戒范圍倒塌方向及兩側取200m，背面150m。

5 安全防護措施

5.1 主動防護

在傾倒方向距裙樓外墻投影線65m處設置一高3m、寬5m的防前沖土坎，倒塌范圍內地面先用鏟車等進行清理，松土部分用挖機刨松，硬地面部分鋪沙；在影劇院玻璃幕墻前的人行道上設置雙排防護排架；將中山路側的施工圍墻、路燈、行道樹預先拆除。

5.2 被動防護

爆破切口區域范圍內，采用竹笆、彩條布等防護材料進行全切口封閉。無法封閉的立柱采用木板、棕墊、竹笆包裹；1-3層立柱雙層防護；裝藥前的預防護用14號鐵絲綁扎固定，裝藥連線后完全形成封閉的防護并且用10號鐵絲多道松扎，接頭鉸接牢固，同時防止震動滑脫。

6 總結

該樓成功爆破，未對周邊建（構）筑物和設施設備造成損傷，個別飛散物最大距離約為30m，爆破振動速度0.65cm/s，均符合設計要求。

在類似工程施工過程中，應注意以下幾個方面的問題：

（1）對于有轉換層的建（構）筑物爆破拆除時，利用轉換層作為承重平臺，為轉換層以上結構提供足夠的支撐，減小后坐；同時，還應充分利用轉換層的空間，為轉換層以上結構爆破拆除產生的后坐提供可靠的安全距離。

（2）對于定向傾倒的大爆破切口，后排柱的處理顯得尤為重要，應充分考慮傾倒過程中產生的后坐對臨近建（構）筑物的影響，特別是在超近距情況下，后排柱的支撐作用極為重要，直接關系到爆破效果和臨近建（構）筑物的安全。

（3）城市繁華地段的爆破安全防護主要是對爆破飛石的防護，應采用主動和被動相結合措施；同時，還應確保防護排架本身的安全。

[1]趙紅宇，王守祥，劉云劍，等.高層框架剪力墻結構樓房的控制爆破拆除[J].爆破，2008，25（2）：53-56.

[2]李新建，董業峰，張惠聚.帶獨立電梯井的五層框架樓爆破拆除[J].爆破，2004，2（1）：29-31.

[3]朱朝祥，吳巖，崔允武.十四層框架結構辦公樓的爆破拆除[J].爆破，2007，13（3）：59-61.

[4]公文新.二十六層樓房爆破拆除[J].爆破，2004，21（3）：40-44.

[5]周家漢.爆破拆除塌落振動速度計算公式的討論[J].工程爆破，2009，15（1）：1-5.

[6]劉殿中.爆破工程實用手冊[M].北京：冶金工業出版社，1999.

責任編輯：孫蘇,李紅

Blasting Demolition of Special-shaped High-rise Buildings/Structures with Excessively Close Distance in Bustling Urban Sections

To resolve the blasting demolition issue of special-shaped high-rise buildings/structures of frame-sheer wall core tube structure in bustling urban sections with excessively close distance,this paper summarizes the blasting construction method of"high strength transfer story as bearing platform to reduce blowback;the back two rows of beam-column bearing structure retained to provide enough support",with which a real building of such kind is successfully demolished for reference.

bustling urban section;excessively close distance;special-shaped buildings/structures;blasting demolition

TD235，TU746.5

A

1671-9107（2017）03-0051-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.03.051

2016-03-25

汪龍（1982-），男，安徽潛山人，碩士研究生，高級工程師，主要從事爆破器材研究和爆破設計施工、安全監理和安全評估。