三栋框架结构厂房的爆破拆除

毛益松，单志国，王 升，陈章明

(1．国防科学技术大学 九院， 湖南 长沙 410003； 2．湖南长工工程建设有限公司， 湖南 长沙 410003)

1 工程概况

根据龙山县思源实验学校项目建设的需要，采用控制爆破技术拆除龙山卷烟厂3栋厂房。爆破拆除3栋厂房为复烤车间、烟叶仓库、制丝车间，为便于叙述，分别称为1#楼、2#楼、3#楼。其周围环境见图1。东侧为东院路，2#楼距4层砖混结构居民楼12.5 m，距乡镇企业局7层居民楼36.5 m，3#楼距治润家园、畜牧局水产28 m；南侧3#楼距街中街商贸城166 m，中间有卷烟厂厂房(待拆)；西侧为龙凤路，1#楼距17#栋5层砖混结构居民楼20 m，3#楼距4层空心砖墙结构居民楼21 m，距县第一幼儿园46 m；北侧：1#楼北侧1.8 m处是高2.8 m的围墙，2#楼距5层砖混结构居民楼19 m。

图1 爆破区域周边环境(单位：m)

2 爆破拆除技术方案

2.1 工程特点

(1) 3栋厂房均为钢筋砼框架结构，跨度大，楼层高，立柱断面粗，整体稳定性非常强，3栋厂房总建筑面积32321 m2，216根立柱，爆破重点是立柱，既要将其拆除，同时要求便于爆后机械破碎，爆破技术难度大；

(2) 周围环境十分复杂，2#楼东侧距居民楼最近12.5 m，1#楼、3#楼西侧距居民楼20 m，爆破飞石控制和防护工作量非常大，爆破危险区域人员疏散工作量很大；

(3) 2#楼东侧距变压器及高压电线仅有1.5～2.5 m，在变压器不能移开的情况下，必须慎重考虑如何防止电线杆倒塌；

(4) 3栋厂房周围房屋结构抗震能力非常差，周围有多栋居民楼为空心墙砖砌结构，控制爆破震动要求高。

2.2 爆破拆除技术方案及爆破切口设计

根据拟爆破厂房的地理位置、周围环境及结构特征，经研究、分析和比较决定采取如下爆破方案，1#楼、3#楼向南定向倒塌，2#楼向西定向倒塌，1#楼、3#楼先于2#楼起爆，给2#楼留有倒塌空间。钻爆重点位置是各栋的第1～3层，如图2所示，爆破切口以内的立柱、横梁、楼梯踏步都要彻底破坏。为确保这一方案的实现，在爆破设计时必须做到与倒塌方向一致的横梁布孔2～4个解体装药，爆破后产生一个折点，以减弱其刚度。

确保定向倾倒的措施采用爆破缺口高度差、多段微差延期起爆时间差相结合的爆破方法，使厂房定向倾倒解体。因厂房宽度大，横向采取爆破缺口高度差与时间差相结合，形成向北或向西倾倒趋势。

图2 爆破切口示意

3 药孔参数设计

本次爆破拆除3栋厂房主要针对立柱(横梁)，其药孔参数设计如下：

(1) 最小抵抗线(W)：纵向钻孔时W=1/2δ，其中，δ为立柱截面短边的宽度；

(2) 孔距(a)：a=(1.3-1.8)W，均取35 cm；

(3) 孔深(L)：孔深L=2/3B或L=B-W，B为立柱截面宽边；

(4) 单孔装药量(Q)及炸药单耗(q)：钢筋砼柱的单孔装药量按体积公式Q=KaS计算，式中，Q为单孔装药量，g；K为炸药单位消耗量，对于钢筋砼柱取K为0.8～1.5 kg.m-3；S为截面面积，m2。经优化的爆破参数见表1、表2和表3。

4 起爆网路设计

立柱(横梁)的药孔内装HS段导爆管管雷，用于起爆炸药，以20～25根为一并簇联组，用MS3段导爆管雷管接力传爆，用塑料导爆管和四通管将各栋厂房连接复式导爆管网络，由3#楼接至1#楼，再由1#楼接至2#楼，最后接至点火站，用CHA-500型高能起爆器起爆，实现一次点火、分栋分区逐段延时起爆。起爆网路见图3。

5 安全技术措施

5.1 爆破振动估算

拆除爆破所使用的药包数量一般比较多，也比较分散，药量比较小，而且药包一般都布置在承重的剪力墙和柱上，爆破后产生的振动是通过建筑物的墙和柱传到基础后再传到地面的。作为计算控制爆破地面振动速度。

(1)

式中：Q为一次最大齐爆药量，kg；R为爆破中心与被保护建筑物的距离，m；K、k＇是与地形、地质有关的系数，K取135，k＇取0.25；α为地震波衰减系数，α=1.5。一次齐爆药量、保护目标安全距离与振速关系见表4。

计算结果的最大值是0.90 cm/s，小于浅孔爆破毛石房屋安全振动速度标准1.1～1.5 cm/s(50 Hz～100 Hz)，该爆破引起的地面振动对建筑物来说是安全的。

表1 1#楼爆破参数

表2 2#楼爆破参数

表3 3#楼爆破参数

本次爆破拆除采取的主要减震措施是将各栋分区延期起爆，分成8～12个区段，每段间隔500 ms左右，确保了厂房可靠定向倾倒，减少了一次起爆药量。通过四台YC-850型测振仪对建筑物监测，结果与设计基本相符。

图3 爆破起爆网路

5.2 飞石控制

(1) 爆破飞石飞散距离估算。飞石的飞散距离计算，根据无覆盖条件飞石与单位用药量之间的关系式可得：L=70QL0.53。式中：L为无覆盖条件下拆除爆破飞石的飞散距离，m；Q为拆除爆破单位用药量，kg/m3，取QL=(0.8～1.5) kg/m3。计算得：L=62～86 m。可见，爆破时必须进行严密防护。

(2) 爆破飞石的安全防护措施。通过优化爆破参数，使装药量符合等能原则，对钢筋砼立柱布孔范围先用草帘包裹后用钢丝网捆绑防护；在厂房的一侧的1～3层窗口挂上一层麻袋或安全网，再用彩条布进行围挡。

6 爆破效果与体会

本工程于2013年5月25日11时28分爆破，3栋厂房完全按设计倾倒方向倒塌，厂房各层叠加，1#楼爆堆高度3.0～3.8 m，前冲9 m；2#楼爆堆高度4.3～5.0 m，前冲13 m；3#楼爆堆高度5.5～6.5 m，前冲12 m。3栋厂房整体结构破碎充分，爆破达到预期效果，爆破取得圆满成功。

3#楼部分地方爆堆较高，从爆破后录像资料分析，应该会有拒爆现象，在机械破碎和清渣施工中，发现有几根立柱的药孔有拒爆雷管，分析其原因主要是工程量太大，用四通管连接中，塑料导爆管插入四通时不整齐而导致拒爆。

由于1#楼的西侧和2#楼的东侧距居民楼很近，最近处12.5 m，在第三层楼装药时单耗取400～500 g/m3是比较合理，取得“炸而不抛，抛而不飞”的效果。

参考文献：

[1]汪旭光．爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[2]罗启军，韩传伟，刘昌邦. 3栋框架结构楼房爆破拆除总体方案设计[J]．工程爆破，2007(2)：51-53.

[3]GB6722-2003.爆破安全规程[S].

[4]谢先启．城市拆除爆破技术现状及发展趋势[J].爆破，2003，20 (S)：75-78.

[5]尤如海，王宗起.14层框架办公楼控制爆破拆除[J]．工程爆破，2005，11(4)：61-63．.