高层建筑爆破拆除技术综述

孙 宇 苏凯凯 车晓洁 张泽华

(山东省土木工程防灾减灾重点实验室 山东科技大学， 山东青岛 266590)

高层建筑爆破拆除技术综述

孙 宇 苏凯凯 车晓洁 张泽华

(山东省土木工程防灾减灾重点实验室 山东科技大学， 山东青岛 266590)

通过理论分析与工程实践结合，系统的阐述了高层建筑爆破拆除的基本原理及倾倒条件要点，以建筑边界与场地边界的水平距离为分类依据，概括归纳了爆破拆除高层建筑的方案选择，针对爆破振动、空气冲击波、粉尘及飞石等爆生危害，分类总结提出了预防措施。

爆破拆除；高层建筑；倾倒条件；方案选择；安全设防

1 引言

随着改革开放的深入推进，社会经济的迅猛发展，为满足城市现代化建设需要和大型企业的改造，许多高层建筑物需要拆除。由于技术水平的限制，拆除高层建筑物主要有人工、机械拆除方法和爆破拆除方法。人工、机械拆除方法在拆除30m以上的高层建筑时，要面临长期的噪声、粉尘污染以及拆除废料的扩散、掉落带来的安全问题。与人工、机械拆除方法相比，爆破拆除方法除了经济、快速的优点，还可以通过一系列方案设计、爆破模拟和措施保护等途径有效控制爆生危害，降低危险发生概率。因此，无论是国内还是国外，一段时间以来高层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倾倒条件

高层建筑物爆破拆除的基本原理是：利用炸药爆炸所产生的能量破坏承重构件（梁、柱、墙），令其失去承载能力，使建筑物处于失稳状态，在其上部建筑自重作用下，围绕爆破产生的转动铰链，完成自由下落或转体倾倒、空间解体和倒塌冲击地面解体。

立柱失稳是框架结构倾倒的必要条件。控制爆破拆除的技术关键是用爆破的方式将立柱基础以上一定高度的混凝土破碎，箍筋拉断，受主应力纵筋屈曲，使钢筋骨架不能组成抗弯截面，在上部建筑荷载的作用下骨架失稳，从而引起建筑的整体失稳倾倒。为使建筑物整体按照设计希望的方向可靠倾倒，立柱爆破破碎形成的爆破缺口高度，还应满足建筑在倾倒过程中，在倾倒方向上始终保持足够的倾覆力矩。

2.2 倾覆力矩条件

高层建筑物倾倒必须满足倾覆力矩条件。只有当建筑倾覆部分触地瞬间，倾覆力矩在倾倒方向的数值大于零，才能保证建筑物顺利倾倒。当建筑物越高，自重越大，爆破缺口越高，倾覆力矩越大，建筑物越容易倾倒；建筑物框架跨度越大，倾覆力矩越小，越不容易倾倒。

2.3 转动铰链的设置

结构层转动铰链的设置也十分关键。转动铰链必须始终为建筑物的倾倒提供可靠支点。在某些情况下，转动铰链由于太过脆弱，难以承受倾覆力矩而产生脆断，从而引起建筑物后座，倒塌方向偏离预定方向或上部建筑物触地翻滚等情况，不但达不到预期爆破效果，而且容易导致工程事故。

3 爆破拆除方案选择

高层建筑的拆除爆破方案大体可以划分为：定向倾倒方案、原地坍塌方案、单向连续折叠方案、双向交替折叠方案、内向折叠坍塌方案。

3.1 定向倾倒方案

再观察涉及英语语篇名物化现象的研究发现，近20年来国内外对英语语篇的名物化现象研究兴趣均不断升温，发文量节节攀升，国内的发文总量略高于国外。不过从百分比来看，国外英语语篇名物化研究在名物化研究总量中的占比却高于国内(见表1)。

采用定向倾倒方案时，倾倒一侧场地要比较开阔，建筑边界与场地边界水平距离应大于2/3～3/4的建筑高度。定向倾倒方案是将上部结构底层立柱延倾倒方向，由低到高设置不同炸高，通过同时起爆或顺序起爆的方法，形成一定角度，并使该层立柱失稳，利用建筑物上部自重，绕转动铰转动形成倾覆力矩，建筑在倾覆力矩的作用下发生整体失稳，并向预定方向倾倒，冲击地面解体。

3.2 原地坍塌方案

当拆除建筑物与周围保护对象的水平距离介于1/3～1/4拆除建筑物高度时，原地坍塌是最常用的爆破拆除方案。对于高层结构的建筑物，采取原地坍塌方案时，应合理划分单元，分层起爆，在四周和内部承重柱的底部设置相同高度的炸高，并在梁、柱连接部位布设炮孔，以切断梁、柱的连接，同时起爆，在上部荷载作用下，建筑物将顺势原地坍塌。

3.3 单向连续折叠方案

该方案适用于坍塌方向建筑物与场地边界的水平距离不小于楼房高度的1/2。其原理与定向倾倒方案相同，其主要区别是此方案在每层结构的承重柱基底，皆顺倾倒方向，由低到高设置不同炸高，利用雷管延期技术，自上而下顺序起爆，使每一结构层朝同一方向倾倒。

3.4 双向交替折叠方案

该方案适用于坍塌方向建筑物与场地边界的水平距离不小于H/n（H为建筑物高度，n为建筑物层数）的情况。与单向连续折叠方案相似，利用雷管的延期，自上而下顺序起爆，但每层爆破缺口呈双向布置，爆破后每一结构层交替倒塌，倒塌破坏更为彻底，倒塌范围进一步缩小，但堆置高度有所增加。

3.5 内向折叠坍塌方案

该方案对场地要求很小，框架结构建筑四周场地有1/3～1/2倍的建筑物高度的水平距离就可以满足要求。其爆破工艺是，自上而下将建筑物内部承重的柱、墙、梁等充分破坏，外部承重立柱爆破形成转动铰链，在倾覆力矩的作用下使框架上部结构向内折叠倒塌。

4 爆破安全设防

4.1 爆破振动的安全设防

采用爆破方法拆除建筑物时，爆破振动效应的产生主要有两方面原因，一方面是因为药包的爆破作用，另一方面是因为被拆建筑物塌落时对地面的撞击所产生的震动。众多工程实测结果说明：高层建筑拆除爆破时，高大集中质量物体塌落撞击震动往往大于炸药爆破产生的震动强度。

为了减小爆破振动对爆区周围建筑的影响，可以采取以下几种措施：（1）控制被拆建筑物的解体尺寸可以减少塌落撞击震动强度。（2）预估高大集中质量物体塌落撞击震动对保护物的影响。必要时可在倒塌范围内铺设煤碴等缓冲层或采取挖防震沟隔离等有效措施。（3）确定保护物的地面质点安全允许震动速度；限制最大一段的爆破药量。（4）多分段，少装药。尽量采取多段毫秒延时起爆，减小炸药用量，爆破振动越小，对周围建筑物的影响越小。

4.2 爆炸空气冲击波的安全设防

空气冲击波是由爆破产生的，在空气中传播的一种压缩波。具有比空气更高的压力，常会造成爆区附近建筑物的损坏、人类器官损伤和心理反应。

对空气冲击波的防治，一般我们采取以下几种措施：（1）保证堵塞质量，必须有足够的堵塞长度。（2）在设计中要考虑避免形成波束，形成更大危害。（3）在爆破点与爆区周围建筑之间构筑障碍物，阻挡空气冲击波的传播，削弱冲击波对爆区周围建筑的破坏能力。

4.3 爆破飞石、粉尘的安全设防

为防止爆破飞石、粉尘的危害，可以采取以下措施：（1）通过爆破设计，控制建筑倾倒方向，使倒塌方向和飞散物主要抛掷方向偏离防护目标，控制残墟塌散距离。（2）多打孔，少装药，加强堵塞。打孔越多，每孔的装药量越小，尽量趋近两者的最优配合比，以达到经济实用，科学预防的效果。加强炮孔的堵塞，也可以有效防止冲炮，减少飞石。（3）在倒塌范围内土质应尽量松软，或加铺柔性垫层，减小飞石粉尘危害。（4）爆破拆除建筑施工时，应对爆破部位进行覆盖和遮挡防护，覆盖材料和遮挡设施应选用不易抛散和折断，并能防止碎块穿透的材料。（5）在拆除物表面及附近地面洒水，以起到降尘作用（6）对保护物采用重点覆盖和屏障。

5 结语

本文对爆破拆除原理及要点进行了归纳总结；结合以往的工程经验阐述了爆破拆除方案的选择条件，并对各方案优缺点进行了系统分析；着重对爆破安全设防进行了分类阐述。

使用爆破拆除方法拆除高层建筑，在现阶段仍是一种应用较广，适用性较强的拆除方法。其经济快速，拆除彻底的优势，很好地适应了当今社会经济发展的需要。在爆破作业中，能够综合分析建筑物的外形、荷载、位置关系、周边环境等因素，合理选择爆破方案，制定出科学适用的施工设计，采取切实可行的设防措施，对爆破作业的安全控制，质量控制，成本控制起着至关重要的作用。

[1]何军，于亚伦，王双红，张海涛，高耸圆筒形结构物爆破拆除的物理力学模型的确定[J].北京科技大学报，1998，20（6）：507～512.

[2]何军.城市高耸式建筑物控制拆除理论与实践[D].北京：北京科技大学1998.

[3]于双久.工程爆破地震安全问题[J]工程爆破，1995,1（2）：72—73

[4]尹光志，王登科，林大能等.高耸建筑物拆除方案优化选择的研究[J]爆破，2004,21（2）：56—57.

[5]谢亮.城市控制爆破安全工作的探讨[J]安全与环境工程，2002,9（2）：25—26

K928

B

1007-6344（2017）09-0119-01