复杂环境中小高宽比楼房的爆破拆除研究

汪小艳

（重庆市爆破工程建设有限责任公司，重庆400020）

1 工程概况

拟拆除大楼位于成都市主城区内，主体15层，局部17层，全现浇框剪结构体系。地下两层，箱形结构体系，空心砌块填充墙，地面以上总高度55.5m。其中，地下一层层高3.0m，地下二层层高4.8m；地上1—3层层高4.3m，4层层高3.6m，5—15层层高3.0m。大厦底层东西方向长37.4m，南北方向宽33.7m，1—3层西面和南面有裙楼，裙楼宽5.0m。地上建筑面积20544.08㎡，地下建筑面积2221.9㎡。

大楼北面紧邻成都二环路，直线距离25m，靠二环路侧人行道旁有高压线；南面与住宅小区间隔近，直线距离15m；西面为桐梓林东路，距离居民小区42.7m；东面100m内为空地（图1）。

图1 爆破区域总平面示意图

2 工程重难点及处理措施

（1）大楼紧邻二环路与居民小区，车流、人流较多，所处环境相对复杂，易出现安全问题，爆破施工时，需搭设高排架防护[1]。

（2）楼体平面接近正方形，结构稳定，高宽比较小，无法直接实现定向倒塌。如何使其既能按预定方向倒塌，又能在保证安全的情况下充分解体，是该工程的重点和难点。在设计爆破方案时，该工程采取将楼体沿东西方向人工分割成完全独立两部分的方法，提高其高宽比，确保爆破时分步倒塌，具体分割部位见图2。

图2 楼房主体切割平面示意图

3 总体拆除方案

3.1 方案选择

房屋爆破拆除一般可采用原地倒塌、折叠倒塌、定向倒塌三种方案，定向倒塌是楼房拆除中最常见、最简单、应用最广泛的方法[2]。定向倒塌具有爆破工作量小、解体充分、风险小的优势。不过这种方法对周围空间的要求严格，必须要有足够的空间满足楼房定向倾倒。而该大楼东面场地宽阔，故可采用向东定向倒塌方式爆破拆除。

3.2 总体方案

为保证楼体顺利倒塌，将主楼连同地下室人工预切割为东西方向两栋独立楼体，同时增加后侧楼体的切口高度和范围，前后两栋楼体按一定时间间隔先后爆破，即可实现定向倒塌。为不影响主体结构的爆破效果，爆破前先将裙楼预机械拆除。

3.3 预拆除

为使楼房能够成功爆破拆除，在爆破前对楼房进行预拆除，预拆除应使大楼成为框架结构明显的独立楼房。通过预拆除可以减少钻孔、装药、网路连接、防护等工作量，并且可以确保爆破的定向与解体效果，有利于缩短工期。

预拆除主要工作内容：

（1）采取机械方式预先拆除与主楼相连的裙楼；

（2）将楼房的全部门窗拆除，切断楼内的水、电、气、供暖、通信等管线及其他金属连接设施；

（3）用人工和机械的方法将爆破楼层墙体进行一定处理，非承重墙预拆除，剪力墙采用化墙为柱的方法进行处理。倒塌方向尽量处理充分，倒塌反方向的处理可相对减少。底部楼层多处理，顶部楼层少处理或不处理；

（4）待爆楼层的楼梯用风镐从中间剔除一踏步的混凝土，使楼梯切成两段，作为塌落的折点。拆除待爆层的卫生间等独立房间的墙壁，以免影响楼房倒塌方向；

（5）电梯井采用人工、风镐和试爆处理相结合的方法，采取化墙为柱的原则预留四角作为支撑柱，并作为最终爆破的区域；

（6）裙楼机械拆除后，再运用机械配合人工的方法将剩下楼房的主体沿东西方向分割为A区和B区两个独立部分（图3）。

图3 大楼区域分布平面布置图

4 爆破参数设计

4.1 炸高的确定

A部分楼房炸高为地下两层和地上1—3层，B部分楼房炸高为地下两层与地上1—5层、9—11层。布孔自地面0.5m以上开始，直至要求炸毁高度内布设炮孔高度。支撑钢混立柱的爆炸高度可按工程爆破界的经验公式计算：

式中：K——爆高系数，一般取1.0～2.0；B——立柱倾倒方向截面边长，B=0.5～0.6m；h——立柱最小破坏高度，h=（7.5～12.5）d；d——钢筋直径；HP——炸高。

根据上述经验公式，结合类似工程经验，求得的建筑物各爆区及各层的爆炸高度，详见表1、表2。

表1 A部分楼层间破坏高度（m）统计

表2 B部分楼层间破坏高度（m）统计

4.2 不同部位爆破参数的计算

该工程立柱主要有700mm×800mm和500mm×600mm两种规格，电梯井部分为剪力墙结构。按公式q=kabh计算各构件的装药量[3]。式中：q为单孔药量，单位g/孔；k为单位用药量，由于此立柱配筋率较高，结构坚固，取k=800g/m3。结合同类工程爆破拆除设计经验计算得出各构件装药量表（表3）。

表3 炮孔布置参数

4.3 爆破器材选择与网路设计

4.3.1 爆破器材

爆破采用2号岩石乳化炸药，半秒导爆管雷管HS1、HS2、HS3、HS5、HS6、HS7、HS8，瞬发电雷管。

4.3.2 延时及网路

根据多年的施工经验，采用非电导爆管雷管作为起爆器材。上、下切口的起爆时间间隔为500ms，同一切口前后立柱的起爆延期时间为500ms（图4），电梯井预留支撑部位所埋雷管段别与所靠近立柱相同。

爆破网路采用“一把抓”的方式，每20发非电雷管导爆管簇连绑扎，由2发瞬发电雷管起爆，最后将所有电雷管串联成电网络回路。

图4 雷管段位分布立面图

5 爆破安全校核

楼房爆破拆除时，药包的数量多且分散，药包设置在建筑物的柱、墙及梁上，爆破产生的震动通过建筑物传向大地，与装药集中埋置在近地表进行爆破直接引起的地面震动相比，其强度要小。而高楼倒塌时冲击地面引起的震动远大于爆破本身引起的震动，因此该工程主要考虑落地冲击产生的振动值，按以下经验公式验算[4]：

式中：V——触地引起的地面质点振速，cm/s；M——同时倒地的建筑物质量，M=1200T；g——重力加速度，9.8m/s2；H——建筑物重心高度，取40m；σ——破坏系数，10MPa；R——触地边缘至被保护目标的距离，取20m；K、β——系数，K=3.39，β=－1.8。

经计算，触地震动引起的地面振速为V=1.94cm/s，不会对周围需保护的建筑物造成任何影响。

6 结论

在较小高宽比房屋爆破拆除设计过程中，可以通过预先切割处理改变原有高宽比，从而改变楼房爆破拆除过程中的倾覆力，同时采用半秒延期爆破等方式改变楼房A、B部分的起爆顺序。由此可以实现目标大楼按照预定的设计方向A、B部分顺序倒塌，且充分解体，同时确保周边建筑的安全。