復雜環境中小高寬比樓房的爆破拆除研究

汪小艷

（重慶市爆破工程建設有限責任公司，重慶400020）

1 工程概況

擬拆除大樓位于成都市主城區內，主體15層，局部17層，全現澆框剪結構體系。地下兩層，箱形結構體系，空心砌塊填充墻，地面以上總高度55.5m。其中，地下一層層高3.0m，地下二層層高4.8m；地上1—3層層高4.3m，4層層高3.6m，5—15層層高3.0m。大廈底層東西方向長37.4m，南北方向寬33.7m，1—3層西面和南面有裙樓，裙樓寬5.0m。地上建筑面積20544.08㎡，地下建筑面積2221.9㎡。

大樓北面緊鄰成都二環路，直線距離25m，靠二環路側人行道旁有高壓線；南面與住宅小區間隔近，直線距離15m；西面為桐梓林東路，距離居民小區42.7m；東面100m內為空地（圖1）。

圖1 爆破區域總平面示意圖

2 工程重難點及處理措施

（1）大樓緊鄰二環路與居民小區，車流、人流較多，所處環境相對復雜，易出現安全問題，爆破施工時，需搭設高排架防護[1]。

（2）樓體平面接近正方形，結構穩定，高寬比較小，無法直接實現定向倒塌。如何使其既能按預定方向倒塌，又能在保證安全的情況下充分解體，是該工程的重點和難點。在設計爆破方案時，該工程采取將樓體沿東西方向人工分割成完全獨立兩部分的方法，提高其高寬比，確保爆破時分步倒塌，具體分割部位見圖2。

圖2 樓房主體切割平面示意圖

3 總體拆除方案

3.1 方案選擇

房屋爆破拆除一般可采用原地倒塌、折疊倒塌、定向倒塌三種方案，定向倒塌是樓房拆除中最常見、最簡單、應用最廣泛的方法[2]。定向倒塌具有爆破工作量小、解體充分、風險小的優勢。不過這種方法對周圍空間的要求嚴格，必須要有足夠的空間滿足樓房定向傾倒。而該大樓東面場地寬闊，故可采用向東定向倒塌方式爆破拆除。

3.2 總體方案

為保證樓體順利倒塌，將主樓連同地下室人工預切割為東西方向兩棟獨立樓體，同時增加后側樓體的切口高度和范圍，前后兩棟樓體按一定時間間隔先后爆破，即可實現定向倒塌。為不影響主體結構的爆破效果，爆破前先將裙樓預機械拆除。

3.3 預拆除

為使樓房能夠成功爆破拆除，在爆破前對樓房進行預拆除，預拆除應使大樓成為框架結構明顯的獨立樓房。通過預拆除可以減少鉆孔、裝藥、網路連接、防護等工作量，并且可以確保爆破的定向與解體效果，有利于縮短工期。

預拆除主要工作內容：

（1）采取機械方式預先拆除與主樓相連的裙樓；

（2）將樓房的全部門窗拆除，切斷樓內的水、電、氣、供暖、通信等管線及其他金屬連接設施；

（3）用人工和機械的方法將爆破樓層墻體進行一定處理，非承重墻預拆除，剪力墻采用化墻為柱的方法進行處理。倒塌方向盡量處理充分，倒塌反方向的處理可相對減少。底部樓層多處理，頂部樓層少處理或不處理；

（4）待爆樓層的樓梯用風鎬從中間剔除一踏步的混凝土，使樓梯切成兩段，作為塌落的折點。拆除待爆層的衛生間等獨立房間的墻壁，以免影響樓房倒塌方向；

（5）電梯井采用人工、風鎬和試爆處理相結合的方法，采取化墻為柱的原則預留四角作為支撐柱，并作為最終爆破的區域；

（6）裙樓機械拆除后，再運用機械配合人工的方法將剩下樓房的主體沿東西方向分割為A區和B區兩個獨立部分（圖3）。

圖3 大樓區域分布平面布置圖

4 爆破參數設計

4.1 炸高的確定

A部分樓房炸高為地下兩層和地上1—3層，B部分樓房炸高為地下兩層與地上1—5層、9—11層。布孔自地面0.5m以上開始，直至要求炸毀高度內布設炮孔高度。支撐鋼混立柱的爆炸高度可按工程爆破界的經驗公式計算：

式中：K——爆高系數，一般取1.0～2.0；B——立柱傾倒方向截面邊長，B=0.5～0.6m；h——立柱最小破壞高度，h=（7.5～12.5）d；d——鋼筋直徑；HP——炸高。

根據上述經驗公式，結合類似工程經驗，求得的建筑物各爆區及各層的爆炸高度，詳見表1、表2。

表1 A部分樓層間破壞高度（m）統計

表2 B部分樓層間破壞高度（m）統計

4.2 不同部位爆破參數的計算

該工程立柱主要有700mm×800mm和500mm×600mm兩種規格，電梯井部分為剪力墻結構。按公式q=kabh計算各構件的裝藥量[3]。式中：q為單孔藥量，單位g/孔；k為單位用藥量，由于此立柱配筋率較高，結構堅固，取k=800g/m3。結合同類工程爆破拆除設計經驗計算得出各構件裝藥量表（表3）。

表3 炮孔布置參數

4.3 爆破器材選擇與網路設計

4.3.1 爆破器材

爆破采用2號巖石乳化炸藥，半秒導爆管雷管HS1、HS2、HS3、HS5、HS6、HS7、HS8，瞬發電雷管。

4.3.2 延時及網路

根據多年的施工經驗，采用非電導爆管雷管作為起爆器材。上、下切口的起爆時間間隔為500ms，同一切口前后立柱的起爆延期時間為500ms（圖4），電梯井預留支撐部位所埋雷管段別與所靠近立柱相同。

爆破網路采用“一把抓”的方式，每20發非電雷管導爆管簇連綁扎，由2發瞬發電雷管起爆，最后將所有電雷管串聯成電網絡回路。

圖4 雷管段位分布立面圖

5 爆破安全校核

樓房爆破拆除時，藥包的數量多且分散，藥包設置在建筑物的柱、墻及梁上，爆破產生的震動通過建筑物傳向大地，與裝藥集中埋置在近地表進行爆破直接引起的地面震動相比，其強度要小。而高樓倒塌時沖擊地面引起的震動遠大于爆破本身引起的震動，因此該工程主要考慮落地沖擊產生的振動值，按以下經驗公式驗算[4]：

式中：V——觸地引起的地面質點振速，cm/s；M——同時倒地的建筑物質量，M=1200T；g——重力加速度，9.8m/s2；H——建筑物重心高度，取40m；σ——破壞系數，10MPa；R——觸地邊緣至被保護目標的距離，取20m；K、β——系數，K=3.39，β=－1.8。

經計算，觸地震動引起的地面振速為V=1.94cm/s，不會對周圍需保護的建筑物造成任何影響。

6 結論

在較小高寬比房屋爆破拆除設計過程中，可以通過預先切割處理改變原有高寬比，從而改變樓房爆破拆除過程中的傾覆力，同時采用半秒延期爆破等方式改變樓房A、B部分的起爆順序。由此可以實現目標大樓按照預定的設計方向A、B部分順序倒塌，且充分解體，同時確保周邊建筑的安全。