九层框架楼房的双向折叠爆破

周凤仪，陈 隆，胡少愚

(1.国防科技大学， 湖南 长沙 410003； 2. 海南省广安爆破工程有限公司，海南 海口 571500； 3. 海南省联安爆破有限公司， 海南 海口 570102 )

1 工程概况

1.1 周围环境

该楼位于海口市货运大道以北，北6 m为墓地，东12 m为石膏厂厂房，南距三层框架结构的建材商铺14.5 m，距货运大道55 m，西3 m为墓地，22 m为村内水泥路。周边环境复杂，具体情况见图1。

图1 周围环境

1.2 楼房结构

该违建楼为九层框架结构，混凝土强度为C30。楼房东西长33.6 m，南北宽20 m，高34.7 m，总建筑面积5940 m2。一层层高5 m，二层层高4.5 m，三层以上层高均为3.6 m。每层钢筋混凝土柱24根，南北向4排，每排6根，钢筋混凝土柱截面尺寸有55 cm×55 cm、60 cm×60 cm、30 cm×90 cm三种。每层均有两处步行楼梯和一处电梯间，电梯间剪力墙厚为25 cm。楼房一层结构平面见图2。

1.3 爆破要求

(1) 要保证北、西两墓地绝对安全，它关系到民族关系；

(2) 要保证南14.5 m商铺、20 m住宅楼安全；

(3) 解体充分，利于废渣清运；

(4) 6个工作日将楼房爆倒。

图2 楼房一层结构平面

2 爆破方案选择

2.1 技术难点

(1) 要严格控制楼房南向的倒塌距离不超过10 m；

(2) 要严格控制楼房北向的倒塌距离不超过3 m；

(3) 要严格控制楼房西向的塌散距离不超过1 m；

(4) 要严格控制爆破飞石距离不超过10 m。

2.2 方案比较

(1)双缺口单向折叠爆破方案。该方案可保证北、西向墓地安全，但南向14.5 m远的三层框架商铺没有绝对把握不受影响；

(2)双缺口原地塌落爆破方案。该方案的打孔、装药、防护的工程量较双缺口单向折叠爆破大近一倍，爆堆集中，堆高较高，从爆堆上滚落的构件可能损坏北、西向的墓地；

(3)双缺口双向折叠爆破方案。该方案可保证南向14.5 m远的三层框架商铺不受影响，北、西向墓地的塌散距离可控，打孔、装药、防护的工程量约为双缺口原地塌落爆破的一半。

通过分许比较，选择双缺口双向折叠爆破方案。

3 爆破缺口及起爆网路设计

设计上下两个爆破缺口，下缺口设在1～3层，缺口角为33°，指向南方，上缺口设在5～7层，切口角为28°指向北方。共布置了直径40 mm的炮孔852个，总装药量96 kg，爆破参数设计见表1。

表1 爆破参数

注：铰链孔单耗：反向第一排q=600 g/m3，反向第二排q=800 g/m3。

孔内选择半秒(HS)导爆管雷管，缺口内同楼层相邻前后段的延时时间取0.5 s，上缺口后铰链轴与下切口前轴延时时间取1 s，起爆顺序按先上后下。全楼分6个延时段，最大段药量20 kg.延时段在楼房上的分布见图3。

图3 延时段在楼房立面上的布置

将孔内导爆管雷管以10～16发为一束，用2发MS2毫秒导爆管雷管过桥，经2道过桥后，每一节点用2发瞬发电雷管起爆，高能点火机点火。

4 安全设计

(1) 爆破震动。根据《工程爆破理论与技术》经验资料，楼房爆破K取32.1，α取1.57，根据起爆网路设计Q段=20 kg，以14.5 m远的建材店为安全判断对象，段药量几何中心距建材店的距离R=22 m 。据此计算可得V=1.2 cm/s，对照《爆破安全规程》(GB6722-2003)，14.5m远框架结构的建材店的安全允许振速≥3 cm/s，所以是安全的。

(2) 爆破飞石。根据单耗q=1.2 kg/m3计算，无防护情况下Rf=77.8 m。

(3) 塌落震动。根据《拆除爆破理论与工程实例》经验资料，楼房爆破衰减系数K取3.37，衰减系数β取1.66，重力加速度g=9.8 m/s2，地面介质的地面强度σ取10 MPa。经计算，下切口楼房下落构件的分质量M=870 t，下切口楼房质心高度Hz=8.4 m，R=22 m。计算可得Vc=2.7 cm/s，在爆破楼房与保护楼房间铺1 m厚砂缓冲垫层，可减振约50%，所以塌落震动对14.5 m远的建材店是安全的。

(4) 安全防护。爆破缺口内的柱用旧地毯+钢丝网实施贴身防护；爆破缺口内的外墙挂双层工程防护网进行近体防护；在14.5 m远的建材店和20 m远的住宅楼外挂双层工程防护网进行保护性防护；在爆破楼房与保护楼房间铺1 m厚砂缓冲垫层；对墓地的地面设施用沙袋堆砌防护。

5 爆破效果

爆破于2010年12月16日下午3时实施，起爆后上缺口向北倾倒约25°时，下缺口起爆，楼房向南回折，实现了明显的双向折叠。爆堆高6.5～8 m，东向坍塌距离0.5 m,南向(下缺口指向)倒塌距离6.1 m， 西向坍塌距离1.5 m; 北向(上缺口指向)倒塌距离1 m(见图4)。爆破飞石未超过10 m，周围要保护的墓地和楼房玻璃安全无恙，爆破取得圆满成功。

6 结 论

(1) 本次爆破设计上缺口的铰链柱炮孔起爆1 s钟后起爆下缺口的第1排柱是较为合理的，此时上缺口的转动角约为25°，缺口尚未闭合(缺口闭合时的设计转角为28°)。如果上下缺口的起爆时差为0.5 s，此时上缺口的转动角约为15°，就会增大下缺口指向的倒塌距离。如果上下缺口的起爆时差超过缺口闭合时的设计转角(28°)所需的时间，就会增大上缺口指向的倒塌距离。

图4 爆破效果

(2) 上缺口与下缺口间的起爆时差决定楼房爆破后的倒塌距离，设计预估南向的最大倒塌距离(L=K+H下-HI，K为下缺口上沿触地点与楼外墙间的距离，统计为3～7 m，H下为上缺口底沿以下楼房的高度16.7 m，HI为下缺口全高13.1 m)，理想状态为7 m，非理想状态为11 m。爆后南向的倒塌距离为6.1 m，与设计预估的理想状态基本吻合。

(3) 从试炮效果看，在单耗1200 g/m3的条件下，旧地毯+钢丝网的贴身防护非常有效，可将绝大部分飞石控制在10 m以内。双层密目工程防护网作为近体防护，具有透光、通风、兜飞石、吸收削减噪声及柔韧性好、轻便易设置等优点。爆后对收集的网片观察，很少发现被飞石打破的大网孔。

参考文献：

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