框架核心筒结构高层建筑的对向倒塌爆破拆除❋
时间：2023-02-09 18:55:07 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
杨志红 郑文富 何慧明 陈亚伟
广东中人爆破工程有限公司(广东广州，510640)
纵观国内建筑物的爆破拆除实例，定向倒塌通常作为最主要的方法被广泛采用。而在面对复杂环境下的建(构)筑物爆破拆除时，定向倒塌往往会受到很大的限制。如何能高效、安全地实施爆破拆除，一直是困扰工程技术人员的一大难题。
周凤仪等[1]通过双向折叠爆破法对海口市迈仍村9层框架楼房成功进行爆破拆除；
而郭进等[2]采用单向折叠爆破拆除法也成功拆除一座17层框架-剪力墙结构楼房。
框架核心筒结构高层建筑在爆破拆除时，可以通过试爆的方式提前处理核心筒结构，以简化整体结构，确保顺利定向倒塌，并且可以大大降低正式爆破作业的工作量[3]。而大体积钢筋混凝土立柱采用多层密目安全网包裹，切口外围采用多层密目安全网柔性安全防护，可有效控制爆破飞石[4]。在此基础上，介绍了复杂环境下框架核心筒结构高层建筑的对向倒塌爆破拆除的工程实例。
1.1 环境概况
昆明市丽阳星城二期A1地块有A1-1楼和A1-2楼两栋框架核心筒结构的高层建筑需采用定向倒塌爆破法进行拆除。
地块内A1-1楼东侧25 m为一排水明渠，55 m处为10 kV架空高压线，60 m处为云冶专线铁路，130 m处为高新第一小学教学楼；
南侧52 m处为海源北路，100 m处为丽阳星城一期居民楼；
A1-2楼西侧8 m处为慧谷路公交站，34 m处为10 kV架空高压线，北侧52 m处为3层商业构建筑物(昆明市安全生产协会)。A1-1楼与A1-2楼前排立柱间距为82 m。
地块场界周边还分布有材质为铁及镀锌的燃气管道(管径30 cm、埋深为1 m左右)，其引入点在A1地块东南角海源北路与云冶专线铁路交叉处，管线铺设围绕A1地块，经过慧谷路，接入北侧A2地块内。具体周边环境图如图1所示。
图1 待拆建筑周边环境图(单位:m)Fig.1 Surrounding environment of buildings to be demolished(unit:m)
1.2 结构特点
A1-1楼、A1-2楼为28层框架核心筒结构高层建筑，尺寸为长48.5 m、宽27.9 m、高103.3 m，平面结构如图2所示。
图2 楼层结构平面图Fig.2 Floor structure plan
待拆建筑墙柱砼强度等级及结构配筋率较高。纵筋直径为18～22 mm，箍筋布置为∅8 mm＠100 mm~∅12 mm＠100 mm。主要墙柱配筋布置如图3所示。墙柱标高砼强度等级如表1所示。
图3 主要墙柱配筋布置图(单位:mm)Fig.3 Reinforcement layout of main wall columns reinforcement(unit:mm)
表1 墙柱标高砼强度等级Tab.1 Concrete strength grade of wall column elevation
1.3 爆破难点分析
1)待拆楼房结构墙柱砼强度及钢筋配比高，中间核心筒结构使其整体稳定性强，必须确保主体承重及抗剪结构的破坏才能实现倒塌。
2)地块周边环境复杂，有高压线、公交站台、商业楼及埋地燃气管道、通信电缆等重要保护设施，可供定向倒塌的场地有限，且场地内两栋待拆建筑楼间距仅为82 m。
由于两栋待拆建筑高103.3 m，若均采用单切口对向逐栋倒塌时，先爆建筑会由于倒塌方向距离不够而砸到后爆建筑的底部切口，影响后爆建筑的倒塌。或因两栋待拆建筑起爆延时选择不当，极可能会在倒塌过程中相互影响，形成人字型支撑体，造成倒塌不完全或解体不充分。
两栋待拆建筑均采用双切口对向倒塌时，可以完美解决对向倒塌方向上距离不足的问题；
但是，同时采用双切口的方式，会极大地增加钻爆、安全防护的工作量，提高成本。
3)待拆楼房周边环境复杂，对爆破飞石、建筑倒塌解体二次飞溅及爆破振动等危害效应的控制要求高[5]。同时，由于下落构件整体质量大、质心高，必须严格控制塌落振动对周边建(构)筑物及设施的影响。
楼房单切口定向爆破拆除，切口闭合时间一般为2.5~3.0 s左右[6]。考虑待拆建筑结构特点、地块周边环境条件，综合难点分析及以往拆除成功案例[7]，本次爆破拆除中选择A1-1楼为双切口、A1-2楼为单切口的对向倒塌方案，楼间延时设置为3 s，以克服楼间倒塌距离不足的不利因素，避免倒塌对碰形成人字型的状态。
2.1 爆破切口
根据施工经验，爆破切口布置如下。
A1-1楼第一切口为1~4层，切口高度为17.3 m，切口角度为45.81°；
第二切口为9~10层，切口高度为7.0 m，切口角度为41.54°。
A1-2楼切口为1~4层，切口高度为17.3 m，切口角度为45.81°。
爆破切口设计如图4所示。
图4 爆破切口布置图(单位:m)Fig.4 Arrangement of blasting incisions(unit:m)
2.2 预处理
为确保框架核心筒结构楼房的顺利倒塌解体，对楼房内特殊的结构及部位进行预拆除，以简化爆破部位，减少爆破施工的工作量，具体处理如下。
1)核心筒的处理。将第一切口内1~3层，B轴与C轴之间的核心筒结构的楼面及竖墙全部采用机械法破碎拆除，保留与倒塌方向垂直的两面横墙，并预留一道楼梯及一道电梯间前走廊，以方便后续作业人员行走。第二切口的核心筒结构部分墙体将通过试爆进行拆除。
2)楼梯梯段的处理。在两切口范围内，利用人工通过风镐在预留楼梯梯段的两端各凿除一级台阶，破除混凝土，保留钢筋，形成三铰链。待拆楼房预处理平面布置如图5所示[8]。
图5 预处理平面布置图Fig.5 Preprocessing plane layout
2.3 爆破参数设计
典型立柱爆破参数如表2所示。为确保爆破效果，将对各尺寸墙柱拐角处及第一切口1层下三排孔进行加强装药。
表2 典型立柱爆破参数Tab.2 Blasting parameters of typical columns
典型立柱炮孔布置如图6所示。700 m×700 m柱、1 100 m×1 100 m柱及1 200 m×1 300 m柱分别采用单排、双排、三排梅花孔布置。
2.4 切口延时及起爆网路设计
1)A1-1楼切口延时设计。A1-1楼第一切口:A轴墙柱采用半秒Hs-2段；
B轴墙柱采用半秒Hs-3段；
C、D轴墙柱采用半秒Hs-4段。第二切口:A轴墙柱采用半秒Hs-3段；
B轴墙柱采用半秒Hs-4段；
C、D轴墙柱采用半秒Hs-5段。
2)A1-2楼切口延时设计。A1-2楼A轴墙柱采用半秒Hs-8段；
B轴墙柱采用半秒Hs-9段；
C、D轴墙柱采用半秒Hs-10段。
3)起爆网路设计。采用四通与簇联相结合的复式导爆管起爆网路[9]。立柱及剪力墙炮孔孔内预装指定段别的单发雷管；
墙柱引出的雷管脚线采用双发毫秒2段导爆管雷管连接激发[10]。
柱间、轴间、层间以及切口与切口之间全部采用双保险网路，通过四通连接形成闭合复式网路。同时，为确保起爆网路的可靠性，同一层间通过双线搭接的方式，形成多个闭环，上、下层间选择4个节点，使用8条导爆管连接。复式起爆网路布置如图7所示。
1)为控制爆破飞石，对所有立柱采用20层密目安全网包裹防护[7]。临近慧谷路一侧，在切口范围增加外挂10层密目安全网的措施；
为避免倒塌方向上建筑触地解体的二次飞溅，在爆破前，通过地下室顶板开口，提前把楼之间的建筑废渣及积水清理到地下室。
2)对慧谷路上公交站站台及东南侧高压变压器搭设防护排架，并用模板整体覆盖防护。同时，在A1-2楼倒塌方向的背面，通过搭设排架，悬挂5层密目安全网，以防止飞石及冲击波对北侧的安全生产协会造成影响。
3)在爆破前，对待拆建筑周边地下室侧面地连墙的梁及楼板进行切割，留缝，割断连接处的钢筋，以形成减振沟，隔断振动波的传播。
4)待拆建筑的西侧为明渠，可作为天然的减振沟来降低爆破振动对专线铁路的影响。但为避免建筑解体产生的大量粉尘对水体造成污染，在沟渠上覆盖密目网或彩条布。
本次爆破，A1地块两栋楼房共使用32 mm乳化炸药1 410 kg、导爆管雷管5 460发、导爆管7 500 m。两栋框架核心筒主楼成功地逐栋先后对向倒塌，实现了爆破设计的初衷，爆破过程及效果如图8所示。
采用主动防护与被动防护相结合的安全防护措施，有效地控制了爆破飞散物[9]，西侧距离仅8 m的公交站台完好无损。通过隔断地下室顶板的措施，有效地控制了爆破振动和塌落振动，周边水电、燃气、电缆等均未受影响。围绕本地块爆破拆除布置的7个振动监测点，测试结果均未超过国家安全规程的范围。爆堆长度分别为59.2 m和75.1 m，最大爆堆高度为16.6 m。
1)选择对向倒塌的爆破方案，先爆建筑A1-1楼采用双切口方式，后爆建筑A1-2楼采用单切口方式，通过四通与簇联相结合的复式起爆网路，楼间延时设置为3 s，实现了两栋框架核心筒结构高层建筑的逐栋先后对向倒塌解体。
2)对于既有地下室的框架楼房爆破拆除，通过地下室周边的梁板隔断，可以有效地降低爆破振动及塌落振动的传播。
3)采用主动防护与被动防护相结合的安全防护技术，有效地控制了爆破振动、塌落振动和爆破飞散物，取得了良好的爆破效果。
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