高層建筑爆破拆除技術綜述

孫 宇 蘇凱凱 車曉潔 張澤華

(山東省土木工程防災減災重點實驗室 山東科技大學， 山東青島 266590)

高層建筑爆破拆除技術綜述

孫 宇 蘇凱凱 車曉潔 張澤華

(山東省土木工程防災減災重點實驗室 山東科技大學， 山東青島 266590)

通過理論分析與工程實踐結合，系統的闡述了高層建筑爆破拆除的基本原理及傾倒條件要點，以建筑邊界與場地邊界的水平距離為分類依據，概括歸納了爆破拆除高層建筑的方案選擇，針對爆破振動、空氣沖擊波、粉塵及飛石等爆生危害，分類總結提出了預防措施。

爆破拆除；高層建筑；傾倒條件；方案選擇；安全設防

1 引言

隨著改革開放的深入推進，社會經濟的迅猛發展，為滿足城市現代化建設需要和大型企業的改造，許多高層建筑物需要拆除。由于技術水平的限制，拆除高層建筑物主要有人工、機械拆除方法和爆破拆除方法。人工、機械拆除方法在拆除30m以上的高層建筑時，要面臨長期的噪聲、粉塵污染以及拆除廢料的擴散、掉落帶來的安全問題。與人工、機械拆除方法相比，爆破拆除方法除了經濟、快速的優點，還可以通過一系列方案設計、爆破模擬和措施保護等途徑有效控制爆生危害，降低危險發生概率。因此，無論是國內還是國外，一段時間以來高層建筑的拆除主要采用爆破拆除方法。

2 .爆破拆除基本原理及傾倒條件

高層建筑物爆破拆除的基本原理是：利用炸藥爆炸所產生的能量破壞承重構件（梁、柱、墻），令其失去承載能力，使建筑物處于失穩狀態，在其上部建筑自重作用下，圍繞爆破產生的轉動鉸鏈，完成自由下落或轉體傾倒、空間解體和倒塌沖擊地面解體。

立柱失穩是框架結構傾倒的必要條件。控制爆破拆除的技術關鍵是用爆破的方式將立柱基礎以上一定高度的混凝土破碎，箍筋拉斷，受主應力縱筋屈曲，使鋼筋骨架不能組成抗彎截面，在上部建筑荷載的作用下骨架失穩，從而引起建筑的整體失穩傾倒。為使建筑物整體按照設計希望的方向可靠傾倒，立柱爆破破碎形成的爆破缺口高度，還應滿足建筑在傾倒過程中，在傾倒方向上始終保持足夠的傾覆力矩。

2.2 傾覆力矩條件

高層建筑物傾倒必須滿足傾覆力矩條件。只有當建筑傾覆部分觸地瞬間，傾覆力矩在傾倒方向的數值大于零，才能保證建筑物順利傾倒。當建筑物越高，自重越大，爆破缺口越高，傾覆力矩越大，建筑物越容易傾倒；建筑物框架跨度越大，傾覆力矩越小，越不容易傾倒。

2.3 轉動鉸鏈的設置

結構層轉動鉸鏈的設置也十分關鍵。轉動鉸鏈必須始終為建筑物的傾倒提供可靠支點。在某些情況下，轉動鉸鏈由于太過脆弱，難以承受傾覆力矩而產生脆斷，從而引起建筑物后座，倒塌方向偏離預定方向或上部建筑物觸地翻滾等情況，不但達不到預期爆破效果，而且容易導致工程事故。

3 爆破拆除方案選擇

高層建筑的拆除爆破方案大體可以劃分為：定向傾倒方案、原地坍塌方案、單向連續折疊方案、雙向交替折疊方案、內向折疊坍塌方案。

3.1 定向傾倒方案

再觀察涉及英語語篇名物化現象的研究發現，近20年來國內外對英語語篇的名物化現象研究興趣均不斷升溫，發文量節節攀升，國內的發文總量略高于國外。不過從百分比來看，國外英語語篇名物化研究在名物化研究總量中的占比卻高于國內(見表1)。

采用定向傾倒方案時，傾倒一側場地要比較開闊，建筑邊界與場地邊界水平距離應大于2/3～3/4的建筑高度。定向傾倒方案是將上部結構底層立柱延傾倒方向，由低到高設置不同炸高，通過同時起爆或順序起爆的方法，形成一定角度，并使該層立柱失穩，利用建筑物上部自重，繞轉動鉸轉動形成傾覆力矩，建筑在傾覆力矩的作用下發生整體失穩，并向預定方向傾倒，沖擊地面解體。

3.2 原地坍塌方案

當拆除建筑物與周圍保護對象的水平距離介于1/3～1/4拆除建筑物高度時，原地坍塌是最常用的爆破拆除方案。對于高層結構的建筑物，采取原地坍塌方案時，應合理劃分單元，分層起爆，在四周和內部承重柱的底部設置相同高度的炸高，并在梁、柱連接部位布設炮孔，以切斷梁、柱的連接，同時起爆，在上部荷載作用下，建筑物將順勢原地坍塌。

3.3 單向連續折疊方案

該方案適用于坍塌方向建筑物與場地邊界的水平距離不小于樓房高度的1/2。其原理與定向傾倒方案相同，其主要區別是此方案在每層結構的承重柱基底，皆順傾倒方向，由低到高設置不同炸高，利用雷管延期技術，自上而下順序起爆，使每一結構層朝同一方向傾倒。

3.4 雙向交替折疊方案

該方案適用于坍塌方向建筑物與場地邊界的水平距離不小于H/n（H為建筑物高度，n為建筑物層數）的情況。與單向連續折疊方案相似，利用雷管的延期，自上而下順序起爆，但每層爆破缺口呈雙向布置，爆破后每一結構層交替倒塌，倒塌破壞更為徹底，倒塌范圍進一步縮小，但堆置高度有所增加。

3.5 內向折疊坍塌方案

該方案對場地要求很小，框架結構建筑四周場地有1/3～1/2倍的建筑物高度的水平距離就可以滿足要求。其爆破工藝是，自上而下將建筑物內部承重的柱、墻、梁等充分破壞，外部承重立柱爆破形成轉動鉸鏈，在傾覆力矩的作用下使框架上部結構向內折疊倒塌。

4 爆破安全設防

4.1 爆破振動的安全設防

采用爆破方法拆除建筑物時，爆破振動效應的產生主要有兩方面原因，一方面是因為藥包的爆破作用，另一方面是因為被拆建筑物塌落時對地面的撞擊所產生的震動。眾多工程實測結果說明：高層建筑拆除爆破時，高大集中質量物體塌落撞擊震動往往大于炸藥爆破產生的震動強度。

為了減小爆破振動對爆區周圍建筑的影響，可以采取以下幾種措施：（1）控制被拆建筑物的解體尺寸可以減少塌落撞擊震動強度。（2）預估高大集中質量物體塌落撞擊震動對保護物的影響。必要時可在倒塌范圍內鋪設煤碴等緩沖層或采取挖防震溝隔離等有效措施。（3）確定保護物的地面質點安全允許震動速度；限制最大一段的爆破藥量。（4）多分段，少裝藥。盡量采取多段毫秒延時起爆，減小炸藥用量，爆破振動越小，對周圍建筑物的影響越小。

4.2 爆炸空氣沖擊波的安全設防

空氣沖擊波是由爆破產生的，在空氣中傳播的一種壓縮波。具有比空氣更高的壓力，常會造成爆區附近建筑物的損壞、人類器官損傷和心理反應。

對空氣沖擊波的防治，一般我們采取以下幾種措施：（1）保證堵塞質量，必須有足夠的堵塞長度。（2）在設計中要考慮避免形成波束，形成更大危害。（3）在爆破點與爆區周圍建筑之間構筑障礙物，阻擋空氣沖擊波的傳播，削弱沖擊波對爆區周圍建筑的破壞能力。

4.3 爆破飛石、粉塵的安全設防

為防止爆破飛石、粉塵的危害，可以采取以下措施：（1）通過爆破設計，控制建筑傾倒方向，使倒塌方向和飛散物主要拋擲方向偏離防護目標，控制殘墟塌散距離。（2）多打孔，少裝藥，加強堵塞。打孔越多，每孔的裝藥量越小，盡量趨近兩者的最優配合比，以達到經濟實用，科學預防的效果。加強炮孔的堵塞，也可以有效防止沖炮，減少飛石。（3）在倒塌范圍內土質應盡量松軟，或加鋪柔性墊層，減小飛石粉塵危害。（4）爆破拆除建筑施工時，應對爆破部位進行覆蓋和遮擋防護，覆蓋材料和遮擋設施應選用不易拋散和折斷，并能防止碎塊穿透的材料。（5）在拆除物表面及附近地面灑水，以起到降塵作用（6）對保護物采用重點覆蓋和屏障。

5 結語

本文對爆破拆除原理及要點進行了歸納總結；結合以往的工程經驗闡述了爆破拆除方案的選擇條件，并對各方案優缺點進行了系統分析；著重對爆破安全設防進行了分類闡述。

使用爆破拆除方法拆除高層建筑，在現階段仍是一種應用較廣，適用性較強的拆除方法。其經濟快速，拆除徹底的優勢，很好地適應了當今社會經濟發展的需要。在爆破作業中，能夠綜合分析建筑物的外形、荷載、位置關系、周邊環境等因素，合理選擇爆破方案，制定出科學適用的施工設計，采取切實可行的設防措施，對爆破作業的安全控制，質量控制，成本控制起著至關重要的作用。

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