不同结构爆破拆除方式的分析

郭伟娜 孙 宇

（山东科技大学土木工程与建筑学院 山东青岛 266590 山东科技大学防震减灾重点实验室山东科技大学 266590）

前言

自建国以来，我国的经济飞速发展，城市化脚步也越来越快，对于一些年久和已经不能继续使用的建筑物进行拆除，对于一些污染环境的构筑物，如烟囱、冷却塔等构筑物也进行了拆除，其中爆破拆除是拆除工程中主要的拆除方法，加快了城市化的进程。对于所要拆除的建筑物所处的环境不同，因此对于爆破拆除的效果要求也不同，随着人们环保意识的不断加强，人们对于爆破作用后对环境产生的影响也越来越关注，因此人们的广泛关注使得爆破人员进行爆破工作时提出了更加高的要求，考虑的因素也随之增多。

1 不同结构类型的爆破方法

爆破方式主要有三种：定向爆破、折叠爆破、原地爆破[1]。定向爆破是指利用炸药的爆炸作用，把要爆破拆除的物体抛掷到指定方向的位置处，并且能够大量堆积成事先规定好的形状的一种爆破技术[2]。折叠爆破就是在待拆除的物体的不同高度处放置炸药，让炸药并不同时爆炸，分时间段爆炸，这样爆炸后形成的碎块慢慢累积在后爆炸的物体上。而原地爆破与定向爆破相似，只是爆破后物体的倒塌方向不同，原地爆破的物体时就倒塌在物体原来的位置上，并不是事先指定的位置处[3]。

1.1 钢筋混凝土结构

钢筋混凝土结构是在混凝土中配有钢筋的结构，来增强混凝土抗拉性能，因为混凝土自身的抗压性能比较好，而抗拉性能比较差，因此当配有钢筋时就弥补了混凝土抗拉性能比较差的缺陷。但是，在拆除钢筋混凝土结构时，由于钢筋的存在，就会使拆除工作变得十分艰难，因为钢筋自身的强度比较大，所以给拆除工作带来了一些困难。

在某煤矿电厂中拆除一座钢筋混凝土烟囱时，所用的方法就是爆破拆除，烟囱高100m，烟囱的东侧10m处是发电机房和锅炉房；西侧20m处是院墙，院墙的外面是树林；在南侧6m是走廊和厂房，因此在烟囱的四方有三个方向不具有到他去的空间，而在烟囱的北侧30m处是院墙，院墙的外侧是比较松软的农田，场地相对来说比较开阔，因此具备烟囱倒塌空间。钢筋混凝土烟囱的具体结构特点是100m高烟囱为钢筋混凝土结构，烟囱的上、下口直径分别是3.5m，8.5m，壁厚分别为160mm与400mm；烟囱3m以上有耐火砖内衬以及50mm厚的隔热层，内衬厚度不一，在5m以下为120mm，5m以上为120mm，混凝土的强度等级为C30，在竖向配有钢筋，底部是双层钢筋网片结构，上部是单层钢筋网片结构，上部是单层钢筋网片结构。

爆破烟囱一般运用的是定向倒塌，折叠倒塌或者是原地倒塌。根据所要拆除的结构所处的环境，因其四周只有一周可以为倒塌方向，因此只能采取定向倒塌也可以采取原地倒塌。但不能采取折叠倒塌，由于此结构是钢筋混凝土结构，如果为折叠倒塌，需要在烟囱的不同高度的不同位置分别布置炸药，这样做会浪费很多炸药，因此不采取折叠倒塌的方式。在此次爆破工作中，实际上采取的爆破方式是为定向倒塌，使烟囱向农田的方向倒塌，同时也降低了噪声污染，也降低了振动的强度，满足保护环境的要求。

1.2 砖混结构

砖结构一般是指在建筑物中的承重结构，如墙、柱等结构，采用砖或者是砌块砌筑形成的结构，而横向承重的结构一般还是钢筋混凝土结构，也就是说在砖结构中其中有一名小部分仍然是钢筋混凝土结构[4]。与此同时，在砖混结构中砖结构是主要的承重构件，而钢筋混凝土是小部分的承重构件，因此砖混结构是混合结构的一种，是采用砖墙来承重与钢筋混凝土梁板与柱共同构成混合结构的体系。

在某单位的家属区院内有一个砖结构的烟囱，因为城市的快速建设的要求，需要拆除。烟囱筒体高为50m，底部的外部直径为4.3m，壁厚为750mm，包括隔热层和耐火内衬250mm，因长期受潮的原因，底部墙体的强度比较低。烟囱四周的环境：南侧是楼房距离为10m，北侧19m处为围墙，围墙的外侧为家属宿舍楼；在烟囱的西侧22m的围墙外是一处小学；东侧为建筑基坑，并且此处场地比较空旷，因此此处比较适合烟囱的倒塌，经过计算烟囱的大概的倒塌距离为60m，因此建筑基坑可以满足烟囱倒塌条件，因此此次的烟囱倒塌工作选择定向倒塌的方案。由于在烟囱的西侧为一个小学，因此对爆破产生的噪声、飞石以及尘土都有较高的要求，在爆破进行前，要对烟囱四周进行洒水工作，以用来防止较多的尘土飞扬，而影响学生的正常学习和生活，在选择爆破方式时，选择八字形对称布置炸药包，以用来防止飞石的过多飞溅，避免伤人事件的发生。

1.3 框架结构

框架结构是指以刚接或者是铰接连接而形成的梁和柱而构成的承重体系的结构，因此是由梁和柱共同构成建筑物的承重构件，来承担框架在工作的过程中所出现的水平荷载与竖向荷载。在框架结构中，砌体结构并不承重，砌体结构只起到维护和分隔结构的作用，框架结构有很多的优点，主要有框架结构的建筑平面布置比较灵活，能够较大程度的满足建筑使用的要求，其缺点就是框架结构的侧移刚度比较小，因此其水平抵抗能力并不是特别的好，因此在外力的作用下，框架结构的抵抗变形的能力很差。

某煤矿的破旧会议室是框架结构，因工程改造问题需要把此会议室拆除，康佳结构的楼顶是由南北7根现浇的钢筋混凝土梁支撑，东西方向的长度为30m，没南北方向长为10m，高度为10m，北墙距离办公室的距离为1.5m，在其顶部距离主楼为0.4m，距离非常近，西侧距离办公楼为40m，旧会议室的东西方向与办公楼的东西方向平行，在会议室的正南与东南方向15m处各有一个石亭，石亭下有石凳和石桌，这些设施是必须保留的绿化区，在东、西和南三方向上场地比较开阔。因此在这三个方向上可以防止倒塌的建筑物垃圾。在爆破会议室的爆破方案的选取上要考虑的方面有：会议室的倒塌方向只能向东、西和南是哪个方向倒塌因为在这是哪个方向上场地比较空旷，适合会议室的倒塌，但是在东、西方向上若爆破方向控制不稳定容易对办公楼造成破坏。框架结构十分结实和稳固，因此在爆破的过程中不但要破坏结构本身与此同时还要破坏结构的刚度和强度，是结构达到失稳的条件，进而利于结构的倒塌，在施工前，对钢筋混凝土的楼顶事先进行切割，这样有利于在爆破时不产生过多的大体积的碎块，利于爆破结束后，现场破碎物的清理工作的进行。在爆破框架结构时爆破顺序也十分的重要，首先要保证承重柱要能够完全的倒塌。经过分析，框架结构所采取的爆破方案为：为了加快会议室的倒塌速度和防止后坐，保护办公楼的安全，因此采取增加和加大爆破缺口的高度，采取定向倒塌的方案。

2 结言

在当今社会，结构的爆破拆除是在19世纪70年代兴起的一门新技术，爆破拆除方法与传统的一般拆除方法时不同的，爆破拆除方法以其主要特点：安全、高效、成本低廉，并且不需要比较复杂的设备的优点成为十分具有竞争力的拆除工程的首选。从爆破方法的兴起到目前，许多研究人员对爆破工作的进行都做了大量的研究与实验，并且运用于实践，积累了大量的工程实际经验。随着社会的快速发展，目前有很多年久失修且不符合当今规范的建筑物都需要拆除，本文根据实际的爆破工程，总结出不同的建筑结构以及建筑结构所处的环境的不同而采取的爆破方案不同。对于定向爆破、折叠爆破与原地爆破进行了分析，为以后爆破工作的进行提供一定的参考依据。[1]刘培林.钢筋混凝土结构爆破拆除研究[D].兰州大学，2012.

[2]Kong G.TRANSPARENT FROZEN SOIL AND FABRICATION METHOD AND USE THEREFOR，WO/2015/165139[P].2015.

[3]赵庆峰，张春玉，王奎芬.高大建筑物定向爆破拆除后坐及原地坍塌原因分析[C].全国煤炭爆破学术会议，2008.

[4]张洪波，王继宏.砖混结构墙体开裂的原因及其预防[C].五月风论文专辑-2012，2013.