高层建筑物定向折叠爆破拆除技术

【摘 要】 待拆楼房为21层的雅戈尔滨江大厦和11层的宁波银行大厦，为了控制楼房的塌落距离，雅戈尔滨江大厦采用单向三折叠、双向三折叠的倒塌方案，宁波银行大厦采用单向双折叠的倒塌方案，采用了分区、分段自下而上的复式起爆网路，经试爆确定了分楼层、分方向的爆破参数，爆破达到了预期的塌落范围、结构解体及爆破安全等方面的效果。

【关键词】 拆除爆破 试爆 爆破参数

1 工程概况

宁波市中山东路雅戈尔滨江大厦、宁波银行总部大厦等建筑群，根据政府规划建设需要进行拆除。雅戈尔滨江大厦主楼21层、副楼18层、裙楼5层、地下1层、框剪结构，楼高71m，建筑面积约12883.81m2，雅戈尔滨江大厦北面距离对面的新江厦商场43m，楼北面人行道宽约8m，人行道下埋有市政管线（水、电、气、通讯等），路边有路灯；东面是黑风巷、8m位置南北向地下埋设有10KV和110kV电缆（17#～23#井），对面为待拆 6层砖混楼；东南角44m为大河变电站（110kV变10kV）（东西向水平距离28米、南北向垂直距离30米）；南面200m范围为露天停车场，楼体西半部分南侧45m为柏油路面、地下管线和交通设施需要保护，西南距离香格里拉大酒店近150m；西面为两栋商住楼（爆破前无法拆除）、距离宁波银行大厦约50米。宁波银行大厦主楼11层、地下1层，框架结构，楼高43m，建筑面积约11185.79m2，宁波银行北面距离对面的金光百货69m，楼前人行道宽8m，人行道下埋多路市政管线（水、电、气、通讯等）；东北侧人行道旁地下埋设有10kV运行电缆（9#～10#井）；南面为露天停车场，60m外为通往停车场的柏油道路，再远处为绿化带，距离香格里拉大酒店140m。爆破环境复杂，周边环境图1工程环境平面示意图。

2 爆破设计

2.1 总体设计

考虑宁波银行大厦南侧有60m宽的场地、雅戈尔滨江大厦至柏油路面有一45m宽的场地，其余方向均为建筑或道路不适合作为楼房的倾倒场地，楼房倾倒方向均选定为正南方向。

宁波银行南侧倾倒场地55m宽，采用同向双折叠倒塌方案。

雅戈尔滨江大厦大楼结构不规则，东南拐弯处外立面为弧形，立柱平面布局为扇形，为保证倒塌方向准确性，将本栋楼结构切割分成东、西两个独立部分。西半部分距柏油路面45m，经计算，采用双向三折叠方案能够使楼体全部倒塌在场地范围内，不会对柏油路面造成影响；东半部份南侧为空地，采用单向三折叠方案能够尽量缩短塌落距离，并保证爆堆高度不超过18m，便于清渣作业。

2.2 预处理

宁波银行大楼为框架结构，北侧有两个核心筒的中间是电梯，楼梯在核心筒内环绕电梯而上。预处理时将爆破切口范围内的剪力墙、隔断墙全部拆除，爆破柱体上的装饰瓷砖一并拆除，核心筒位置处于爆破切口绞点，将切口绞点位置核心筒倾倒方向一侧拆除处理，剩余部分作为支撑绞点，详见图2。

雅戈尔滨江大厦为框剪结构，本栋楼结构切割分成东西两个独立部分。本栋楼的预处理包括楼体切割、电梯井预处理、管道井的预处理。楼体从上至下切割一条竖缝，缝宽20cm，钢筋割断，将大楼分成东西两个独立结构，见图6；爆破切口范围内的电梯井进行预处理，保留部分50cm的墙体形成支撑柱，保证楼房结构的稳定，见图3；管道井结构复杂，一侧为楼梯间，一侧为楼层间，顺结构走势对管道井进行预拆除，并保留4个50cm宽柱体作为支撑柱，见图4；楼房外立面预处理效果见图5。

2.3 爆破切口设计

本工程中，爆破切口高度设计主要是满足爆破后楼梯塌落距离的要求，宁波银行大厦楼高43m，场地宽55m，南侧165m处为香格里拉酒店，为尽量减少塌落距离，减少对南侧道路和酒店的影响，在1、2、3层和6、7层各布置一个三角形缺口，为保护后侧管线安全，核心筒保留部分不进行钻孔、爆破，作为支撑绞点，减少坍塌过程中楼体的后座量，见图7。

雅戈尔滨江大厦周边环境复杂，为实现楼体空中最大程度的解体，方案中采用三个爆破缺口，最大限度地减少塌落振动。结构Ⅰ部分高度71.25m（21层），结构为扇形，南侧塌落场地200m，采用单向三个爆破缺口，分别在1-4层、9-11层和16-17层，考虑到楼体结构自重大，塌落过程中易发生后坐，最后排柱F保留，不进行钻孔、爆破，作为楼体的支撑绞点。结构Ⅱ部分高度53.75m（17层），南侧塌落场地45m，为确保地下管线、道路设施安全，尽可能将爆堆塌散范围控制在40m以内，采用双向三个爆破缺口，分别设置在1-3层、7-8层和12-13层。雅戈尔滨江大厦爆破切口见图8。

2.4 试爆

为保证爆破成功实施，在爆破前进行试爆，为选取爆破参数提供依据。雅戈尔滨江大厦的建设年代较近，建筑质量较宁波银行大厦要高很多，结构老化程度较宁波银行大厦要低很多，因此在雅戈尔滨江大厦一楼选取两种规格（70*60cm和80*80cm）柱体进行试爆。为尽量多的试验爆破参数，每个柱体采用两个爆破单耗，共试验四组爆破参数。试验参数下图9。

试爆后效果见图10、11。试验柱1的爆破效果显示，柱体上部分混凝土未炸散，单耗过低；柱体下部混凝土基本炸散，单耗是合适的，本项目中不适合选用单耗0.6kg/m3。试验柱2下部分混凝土基本炸碎并脱离钢筋笼；上半部分混凝土炸松而不散，显示单耗偏低，因此，本项目不适合选用单耗0.9kg/m3。试爆后，防护竹芭未被炸散，整体依然绑缚在柱体上。综合上述分析结果，高楼层爆破单耗宜选用1.0kg/m3，底楼层爆破单耗宜选用1.5kg/m3，中间楼层爆破单耗宜在二者之间渐变选择，这样既能够保证爆破效果又保证飞石飞散距离控制在安全距离范围内。

2.5 爆破参数及装药结构

（1）最小抵抗线W：柱最小抵抗线值通常取其断面短边（B）的一半，即W=B/2。

（2）孔距a：钢筋混凝土柱体取a=（1.2～1.5）W。

（3）炮孔深度L：炮孔深度应能保证药包在炮孔中心，保证装药能使柱体破坏为原则，孔深L≈（2/3）B。

（4）爆破单耗q：爆破飞石飞散距离会随着楼层增加而增加，因此楼层越高爆破单耗越低；为保证中山东路一侧的绝对安全，这一侧柱体的爆破单耗要降低。根据试爆效果，并综合考虑环境因素，确定各楼层、各排柱体的爆破单耗，见表1。

3 爆破安全

3.1 振动

爆区北侧马路对面为商场和宾馆，雅戈尔滨江大厦东南侧41m为大河变电站。为保证大河变电站安全，减少爆破振动和塌落振动对变电站的影响，在大河变电站西侧设置3m深的减震沟，在雅戈尔滨江大厦前方设置5条2m高的土埂（上排列两层砂包）作为缓冲带；在宁波银行大厦前方铺设1.5m厚的废渣作为缓冲层。通过上述措施可以降低爆破振动和楼体塌落振动。

3.2 爆破飞石

根据国内同行多年积累的拆除楼房的实践经验，选取双层竹芭防护柱体的近体防护结构；靠近北侧中山东路一侧在爆破楼层设置竹芭墙的远体防护结构，远体防护能阻挡从近体防护结构溢出的零散飞石。经试爆检验，此种近体加远防护结构能够将爆破飞石阻挡在爆破楼房范围内。

4 爆破效果

2011年3月31日凌晨5：30准时起爆。爆破、塌落过程完全与设计相符，雅戈尔滨江大厦的塌落速度慢于宁波银行大厦。从爆后的爆堆来看（见图12，左侧为宁波银行大厦，右侧为雅戈尔滨江大厦），楼房倒塌在设计范围内，结构充分解体，爆堆最大高度为15m。倒塌过程中散落物集中在爆堆前方10m以内，后侧（中山东路）无散落物。爆破振动及塌落振动较小，保证了大河变电站开机状态下的正常运行。

本次爆破拆除成功实施，有以下几点体会：

（1）预处理（特别是楼梯间、电梯间、管道井等剪力墙结构）对结构的顺利倒塌及爆堆的充分解体起到了重要作用。在保证待拆楼房结构安全稳定的前提下，对电梯间、楼梯间、管道井部分的剪力墙结构进行预拆除，减少爆破、防护作业量，避免了剪力墙爆破中存在的危险。

（2）使用竹芭对爆破柱体进行近体防护时，可以根据保护物方向进行重点防护。

（3）在试爆取得的爆破参数基础上，可以根据保护物方向对爆破柱体选取更加安全可靠的爆破参数。

（4）可以根据楼层不同选取不同的爆破参数，保证爆破飞石的飞散距离在安全范围内。并根据保护物方向设置远体防护，阻挡近体防护中溢出的个别飞石。

（5）采用双折、三折叠的倒塌方案可以降低楼房倒塌时的塌落振动，并使楼房得到充分的解体破碎，减少楼体的塌落距离。

参考文献：

[1]汪旭光.爆破手册.冶金工业出版社，2010.

[2]杨年华.高层框架楼拆除爆破振动检测与分析.工程爆破，2006，12（4）：28-31.

[3]蒋跃飞等.13层框剪结构楼房爆破拆除.工程爆破，2007，12（4）：63-65.