城市繁华地段超近距高层异形建（构）筑物爆破拆除

汪龙，王守伟，孟祥栋

（1安徽理工大学，安徽淮南232001；2重庆市爆破工程建设有限责任公司，重庆400020;3重庆市公安局，重庆401147）

城市繁华地段超近距高层异形建（构）筑物爆破拆除

汪龙1，2，王守伟3，孟祥栋2

（1安徽理工大学，安徽淮南232001；2重庆市爆破工程建设有限责任公司，重庆400020;3重庆市公安局，重庆401147）

为解决城市繁华地段超近距条件下、框架-剪力墙核心筒结构的高层异形建（构）筑物的爆破拆除难题，该文总结了“利用高强度的转换层作为承重平台，减小后坐；保留后两排梁柱承重结构，提供足够支撑”的爆破施工方法，成功地拆除了一栋城市繁华地段超近距高层异形建筑物，为工程实践提供了经验参考。

城市繁华地段；超近距高层；异形建（构）筑物；爆破拆除

图1 待拆建筑相邻关系平面图

1 工程概况

该工程位于某广场东北侧，共27层，地下1层，地上26层，总高84m。其中，裙楼占地面积1250m2，地下1层，地上4层，高18m；第5层起为塔楼，每层面积850m2，25、26层为跃层，27层为顶层，高70m。

待拆建筑结构为框架—剪力墙核心筒结构，楼板厚10cm，核心筒剪力墙厚40cm（内设电梯间、楼梯及管道井）。裙楼部分做了少量的填充墙；塔楼部分已做完填充墙；外墙已施工完毕，填充材料为加气混凝土砌块和页岩砖。

待拆建筑西南面紧邻某广场通往主干道的玻璃罩上下楼梯，距待拆建筑0.2～2.8m；广场下是2层框架结构商铺，东面是主干道，路对面是某商品楼盘A区，距离21.5m；南面45.0m是广场附属建筑（4+2）；西侧41.0m为广场配套建筑（4+2）；北面距施工围墙76.0m，距影剧院95.5m，该方向是一个拆迁后留下的空地，由东面、西面及北面2.5m高砖砌施工围墙合围，是理想的倒塌空间。详见图1-图3。

图2 裙楼结构平面图

图3 塔楼结构平面图

2 方案选择与确定

待拆建筑物的1-4层为裙楼部分，4层为转换层，5-27层为塔楼部分。待拆建筑北侧空地为塔楼部分唯一的倒塌空间；需保护距待拆建筑仅20cm的两江广场结构；在两江广场一侧裙楼与塔楼之间有7.2m的空间，如若发生塔楼后坐，该空间可起到保护作用；同时，利用高强度的转换层作为承重平台，可有效地减小后坐。为保护两江广场结构，裙楼部分整体保留1、2轴梁柱结构作为裙楼部分倒塌时防后坐的支撑结构，爆后再机械拆除。

为最大程度地保护两江广场结构，同时确保待拆建筑东侧御锦江都小区和西侧两江广场不受爆破的影响，要求待拆建筑向北侧方向定向倾倒，倾倒得越彻底越好，下坐和后坐越小越好。在此原则下，决定采用塔楼和裙楼做大切口，然后整体倾倒的爆破拆除方案。

3 爆破参数设计

3.1 定向倾倒支座支撑能力及倒塌距离验算[1-2]

填充墙部分是砖混结构，其密度约为1600kg/m3，而长1m厚度为200mm的任一楼层的墙体积为1×3×0.2=0.6m3，故有1m墙的质量为M=1600×0.6=960kg。楼板的厚度为100mm，梁、柱、底板均为钢筋混凝土结构，其密度大致为2551kg/m3。

根据楼体的结构图，计算出塔楼每层楼的填充墙体总长度为236m，柱子的截面积总和为9.8m2，楼板的面积为761m2。因此，倾倒楼体总重M=（236×960+9.8×3×2551+761×0.1×2551）×27=13384t

裙楼楼体柱的截面积总和为23.1 m2，所受轴压为5.7MPa。

作为待拆建筑支撑结构的钢筋混凝土柱均采用C30混凝土，其所能承受的轴压为30MPa。若保留的支座面积过小，混凝土达到其极限强度后会将其压碎，导致爆破时楼体的整体下坐和后坐。为了避免这种情况的发生，需要计算保留的支座达到极限抗压强度时的面积，结果如下：

S=（13384×9.8）/（30×103）=4.37m2

经分析楼体的结构平面图并计算可得，裙楼设计支座（①、②轴支座）截面积总计为9.1m2，大于保证混凝土不会被压碎的最小柱截面面积S=4.37m2，因此保留①、②轴的支座可以满足支撑能力的要求。

倒塌距离估算：楼体最远落地点距裙楼外廓投影线的距离为倒塌距离。倒塌时②轴支点位置作为铰点，因此作为倒塌距离的起算点应为②轴。②轴到裙楼外廓的距离为31m，塔楼1-12楼，共36m；13-22楼，共30m；塔楼上半部分的倾倒距离取其高度的一半，故从裙楼外廓投影线起算倒塌距离为36-31+ 30=35m。

3.2 爆高的确定[3-4]

图4 框架结构爆破倾倒缺口高度计算示意图

如图4可知，在楼体切口闭合瞬时，结构处于极限平衡状态，即结构上部重心正好在通过支点B＇的垂直线上，若要楼房倾倒，只要a≥a1，由几何关系得[1-3]：

整理得：解得缺口最小高度：

式中：H为楼房重心高度，单位m；L为楼房宽度，单位m。

N=（1.5—3.0）hmin

取H=44m，L=22.2m（2轴到5轴距离），故

取K=2.0，爆破高度为14m。

为了避免5轴和6轴的柱子在爆破解体过程中产生支撑作用，需要将5轴和6轴的柱子炸至转换层，爆破高度为20m。

3.3 爆破参数设计

表1 钢混立柱爆破参数表

表2 梁爆破参数

表3 核心筒剪力墙爆破参数

图5 爆破切口及雷管分布示意图

3.4 爆破网路设计

各轴起爆时差分布为：5轴6轴0.5s，4轴1.0s，3轴1.5s，2轴3.5s。

沿建筑物倾倒方向，从北向南按爆区分布，所用非电半秒雷管，段数为HS2、HS3、HS4段。

爆破网路采用非电导爆管雷管孔内微差双闭合复式起爆网路。孔内采用非电半秒延期导爆管雷管起爆，孔外采用HS1段非电毫秒雷管簇联，然后用导爆四通联接。

爆破切口及雷管分布如图5。

4 爆破安全校核

4.1 爆破地震效应安全校核

《爆破安全规程》GB6722-2014规定，评价爆破对不同类型建（构）筑物和其它保护对象的振动影响，应采用质点振动速度作为判别标准。爆破时引起的建筑物地面质点的振动速度V可按下式计算：

式中：Q齐发爆破总装药量，或毫秒微差爆破中单段起爆的最大药量，kg；R爆区中心离建（构）筑物最近的距离，m；kd受建筑结构影响，多层框架结构取kd=32.1；α受建筑结构影响，多层框架结构取α=1.54；k'减振系数，k'=0.3～0.7，一般取k'=0.4。

该工程中，距离待爆楼房最近点为南面两江广场，最近处2.8m，距离爆心25m，工程中最大齐爆药量Q=45kg，其对应的振速为1.59cm/s，符合《爆破安全规程》GB6722-2014的相关规定。

4.2 触地振动安全校核

梯形爆破切口形成后，建筑物在自身重力作用下沿设计倾倒方向倒塌，塌落触地振动根据2002年中国科学院力学所周家汉研究员修正后的计算公式可得倒塌触地冲击震动速度[5]：

式中：Vt塌落引起的地面振动速度（cm/s）；M下落构件的质量，分段爆破时为第一时间着地的那部分的质量M（t），该工程中为10-27层质量，M=7500t；G重力加速度（9.8m/s2）；H构件的高度（m）。工程中为10-27层高度，H=51m；σ地面介质的破坏强度（MPa），一般取10MPa；R观测点至冲击地面中心的距离（m）；建筑物冲击地面中心到广场的最近距离R＝50m；Kt塌落振动速度衰减系数，框架结构的楼房爆破拆除时Kt取1.1～2.1，参考类似工程，此次Kt=1.1；β塌落振动速度衰减指数，一般取-1.66～-1.80，参考类似工程，此次β=-1.66。

经计算：建筑物倒塌后对广场造成的塌落触地振速为Vt= 2cm/s，符合《爆破安全规程》的相关规定。

4.3 飞石对人员的安全距离

爆破飞石距离（L）与单耗（q）的关系[6]为：

L=71q0.58

依照此次爆破最大所需炸药单耗q=3.0kg/m3，算得L= 134m。该工程警戒范围倒塌方向及两侧取200m，背面150m。

5 安全防护措施

5.1 主动防护

在倾倒方向距裙楼外墙投影线65m处设置一高3m、宽5m的防前冲土坎，倒塌范围内地面先用铲车等进行清理，松土部分用挖机刨松，硬地面部分铺沙；在影剧院玻璃幕墙前的人行道上设置双排防护排架；将中山路侧的施工围墙、路灯、行道树预先拆除。

5.2 被动防护

爆破切口区域范围内，采用竹笆、彩条布等防护材料进行全切口封闭。无法封闭的立柱采用木板、棕垫、竹笆包裹；1-3层立柱双层防护；装药前的预防护用14号铁丝绑扎固定，装药连线后完全形成封闭的防护并且用10号铁丝多道松扎，接头铰接牢固，同时防止震动滑脱。

6 总结

该楼成功爆破，未对周边建（构）筑物和设施设备造成损伤，个别飞散物最大距离约为30m，爆破振动速度0.65cm/s，均符合设计要求。

在类似工程施工过程中，应注意以下几个方面的问题：

（1）对于有转换层的建（构）筑物爆破拆除时，利用转换层作为承重平台，为转换层以上结构提供足够的支撑，减小后坐；同时，还应充分利用转换层的空间，为转换层以上结构爆破拆除产生的后坐提供可靠的安全距离。

（2）对于定向倾倒的大爆破切口，后排柱的处理显得尤为重要，应充分考虑倾倒过程中产生的后坐对临近建（构）筑物的影响，特别是在超近距情况下，后排柱的支撑作用极为重要，直接关系到爆破效果和临近建（构）筑物的安全。

（3）城市繁华地段的爆破安全防护主要是对爆破飞石的防护，应采用主动和被动相结合措施；同时，还应确保防护排架本身的安全。

[1]赵红宇，王守祥，刘云剑，等.高层框架剪力墙结构楼房的控制爆破拆除[J].爆破，2008，25（2）：53-56.

[2]李新建，董业峰，张惠聚.带独立电梯井的五层框架楼爆破拆除[J].爆破，2004，2（1）：29-31.

[3]朱朝祥，吴岩，崔允武.十四层框架结构办公楼的爆破拆除[J].爆破，2007，13（3）：59-61.

[4]公文新.二十六层楼房爆破拆除[J].爆破，2004，21（3）：40-44.

[5]周家汉.爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[J].工程爆破，2009，15（1）：1-5.

[6]刘殿中.爆破工程实用手册[M].北京：冶金工业出版社，1999.

责任编辑：孙苏,李红

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

汪龙（1982-），男，安徽潜山人，硕士研究生，高级工程师，主要从事爆破器材研究和爆破设计施工、安全监理和安全评估。