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摘要：本文通过对城市建筑物拆除爆破理论的研究，对被拆除楼体周围环境进行分析，确定对楼体采取原地塌落爆破拆除的设计方案。爆破方案计算了炮眼的间距、排距、深度、装药量等参数。楼房整体框架采用孔内高段延期、孔外低段逐层、逐跨延期微差分段的爆破方法，并对爆破过程中可能存在爆破振动、冲击波等安全问题进行核算。
关键词：框架结构楼房；原地塌落；爆破
1 工程概况
1.1 周围情况
待拆除楼房位于某市闹市区，该建筑物为三层框架结构，周围环境如图1，该楼房爆破拆除施工环境极为复杂。
图1 待拆楼房周围环境示意图
1.2 楼房结构
楼房为三层框架结构，长三跨21m，宽两跨12m，高9m，层高3m。钢筋混凝土立柱截面为40cm×40cm，梁截面为30cm×60cm。梯柱截面为40cm×40cm，梯梁截面为30cm×60cm。一层楼梯的休息平台高1.5m。待拆楼房立柱和梁平面示意图如图2。
图2 待拆楼房立柱和梁平面示意图
1.3 预处理
爆破前应对楼梯非承重部分采取凿岩机进行人工破碎，拆除一层所有及二三层内部所有的非承重墙，对于围墙做出必要处理，使其在不妨碍正常布孔的前提下，在爆破时不会产生承重作用，但能够挡住爆破飞石。
2 爆破参数设计
2.1 炮孔形式
立柱炮孔形式：40cm×40cm立柱（每层12根），高3m。对于钢筋混凝土立柱选取单耗q=420g/m3～460g/m3，本方案中选择q=420g/m3。
柱和梁的炮孔布置示意图如图3和图4。
图3 柱的炮孔布置示意图 图4 梁的炮孔布置示意图
梯柱炮孔形式：40cm×40cm立柱（4根），地面到第一个休息平台高1.5m（两根），第一休息平台到第二休息平台高3m（两根）。单耗q=420g/m3。
单根梯柱布孔数量：一层为（1.5–0.6）/0.3=3，取两个。第二层为（3–0.6）/0.3=8，取7个。
梁炮孔形式：30cm×60cm梁（每层横梁9根，长7m；竖梁4根，长6m；梯梁共2根，每根长4m）。单耗q=420g/m3。
布孔方式：水平打孔，双排孔，两侧距边取0.21m，由梁中心横向向两侧对称布孔。
单根梁（梯梁）布孔数量：横梁为10个，纵梁为10个，梯梁为6个
2.2 爆破参数
表1 复杂环境楼体爆破参数表
Table 1 complex environment floor blasting parameters table
3 爆破网路设计
待拆楼房的爆破拆除选用岩石膨化硝铵炸药，总装药量共16.82kg。采用孔内高段延期、孔外低段延期微差分段非电导爆管雷管将装药分9段起爆[2]。网路采用并串并联的连接方式。段与段间时间间隔为0.1s。每层南北向柱的起爆时间间隔为0.05s，装药及起爆时间如图5所示。网路连接采用大把抓方式。
主视图 侧视图
图5 装药及起爆时间示意图
4 爆破安全核算
4.1 爆破振动
本方案最大一段爆破装药量Q为0.64kg； K值为150，α值为1.8；钢筋混凝土结构的房屋v值选5.0，经核算爆破振动安全允许距离R为5.70m。与待拆楼房最近的围墙距离楼房6m，安全距离小于围墙到待拆楼房的距离符合要求。
4.2 塌落震动
楼房在下落过程中柱在炸药作用下解体，触地震动主要由横梁产生，所以只要计算一段起爆时的梁的触地震动即可。钢筋混凝土梁柱的密度为2500kg/m3，每层的一跨和横梁和竖梁，截面均为30cm×60cm，横梁长7m，竖梁长6m，两根梁的质量M为5850kg；塌落构件重心落高H为3m；楼房北侧二层砖木结构饭店与塌落梁触地中心的距离R为15m；重力加速度g为980cm/s2。经核算塌落震动为12.1mm/s，该数值未超过一般建筑物所允许的振动强度（50mm/s）。
4.3 爆破冲击波
对于炮孔起爆且为毫秒起爆的方式H值为1.43，β值为1.55；最大一段装药量Q为0.64kg；楼房爆破中心到北侧二层砖木结构饭店的距离R为15m。核算爆破冲击波P的值为0.017，经查阅爆破手册，超压值在小于0.02时，符合标准。
4.4 爆破飞石
爆破飞石是指爆破时被爆体中脱离主爆堆而飞散较远的个别碎块。因为这些个别碎石飞的较远，且飞行方向及距离难以准确预测，当爆破飞石接近地面时的动能大于80J时，可造成人员伤亡；当达到几百焦耳时，可对建筑物造成破坏。给爆区附近人员、建筑物和设备等的安全造成严重的威胁，必须足够重视[5]。
此方案设计中单孔装药量Q为0.01701kg，最小抵抗线W为0.15m；重力加速度g为9.8m/s2。核算飞石最远距离S为352m，此安全距离远远大于附近建筑物与待拆楼房的距离，但由于待拆楼房的特殊性，不能在装药方面对飞石进行减弱，因此必须做好飞石防护。
结论：
通过对某复杂环境楼体原地塌落爆破拆除方案设计课题的研究，得到以下结论：
1、方案采取拆除一层所有的非承重墙，保留二三层部分外墙的原地塌落爆破拆除方法。
2、立柱：最小抵抗线选取0.2m；炮孔间距取0.3m；炮孔长度取0.2m；炮孔直径取40mm；填塞长度取0.1m；爆破高度取1.2m；对于钢筋混凝土结构的立柱选择斜45°打孔；纵向单排孔。单孔装药量为60.48g；单根立柱布孔数量为5个。一二层的单根立柱布孔数量一致，第三层单根立柱布孔数量为3个。
梯柱：梯柱的高度不同于立柱，爆破高度取0.6m；单孔装药量为30.24g；其他各项指标与立柱等同。一层梯柱的布孔数量为2个，二层梯柱的布孔数量为7个。
梁：最小抵抗线选取0.15m；炮孔间距取0.225m；炮孔长度取0.18m；炮孔直径取40mm；填塞长度取0.09m；横向双排孔；炮孔排距取0.18m；水平打孔；单孔装药量为17.01g；单根梁（梯梁）布孔数量： 横梁为10个，纵梁为10个，梯梁为6个。整体选用延期微差分段非电导爆管雷管的起爆网路。
3、计算出的爆破振动安全允许距离为5.7m，被保护建筑物处的塌落震动速度为12.1mm/s，被保护建筑物处的空气冲击波超压值为0.017。均符合《爆破安全规程》（GB6722-2014）。爆破飞石安全距离为352m，超出了被保护建筑物与爆破楼房之间的距离。对飞石覆盖防护、近体防护、四周楼房的保护性防护、设立警戒区等防护措施。
参考文献：
[1]中国力学学会工程爆破专业委员会.爆破工程[M].冶金工业出版社,1992:107-110.
[2]李岩松.在苛刻环境中原地塌落爆破拆除建筑物[J].工程爆破.2005,11(1):43-45.
[3]刘殿中.工程爆破实用手册[M].冶金工业出版社,1999:134-142.
[4]于双久.工程爆破地震安全问题[J].工程爆破.1995,1(2):71-77.
[5]蔡陆军.爆破安全与测试技术[ M].科学出版社,2014:88-89.
论文作者:彭强堃
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
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