CN105401742A - 一种井字型高层建筑爆破拆除施工关键技术及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井字型高层建筑爆破拆除施工关键技术及施工方法，旨在提供一种工程量小、施工成本低、爆破效果好的井字型高层建筑经济、快速爆破拆除的施工方法。该施工方法包括以下步骤：a、建筑物分割预处理：顺沿中心方向并绕开核心筒布置“凹凸”形切割缝隙，将建筑物分割成A、B两部分，将核心筒全部切割并入B部分；b、在分割后的建筑物底部设置爆破切口：分别在A部分、B部分及核心筒位置利用高耸构筑物爆破拆除原理设置爆破切口；c、针对分割后的需要爆破拆除的建筑物少量关键部位进行框架结构预拆除；d、钻孔、验孔；e、装药、防护施工；f、联网、警戒、起爆。本发明应用于建筑物爆破拆除的技术领域。

Description

一种井字型高层建筑爆破拆除施工关键技术及施工方法

技术领域

本发明涉及一种井字形高层建筑的快速爆破拆除施工的关键技术及方法。

背景技术

随着建筑物抗震要求的提高，10层以上的建筑，一般使用剪力墙增强结构的抗震性能。高层建筑主要有框-剪结构、框-筒结构、全剪力墙结构、钢结构等。正是由于剪力墙、核心筒的存在，增加了建筑物结构的坚固程度和稳定性，大大增加了旧楼拆除时预拆除、倾倒、解体破碎的难度。对于框-筒结构建筑物，核心筒自成一体，整体性很好，核心筒位于建筑物中间，在使用爆破拆除时预拆除施工工程量大、难度高、耗费工期长，倾倒及解体难度极大。全部由钢筋混凝土墙承重的结构称为全剪力墙结构，其爆破拆除的特点是钻孔量大，爆破切口位置高。

随着城市的快速发展，越来越多的高层建筑物因扩建和改建需要拆除，给拆除爆破带来了机遇。同时，由于城市建筑物拆除的周边环境条件越来越复杂、倒塌空间越来越小，致使拆除爆破的难度越来越大，拆除爆破也面临着一定的挑战。拆除爆破不仅要满足建筑物倒塌、解体的要求，也要确保安全、环保、经济。据不完全统计，我国每年采用爆破拆除的建筑物建筑面积近亿平方米。随着爆破技术的快速发展，机械装备及拆除技术水平也在不断提高，国内十层以下建筑物基本以机械拆除为主，曾有27层高楼也采用机械拆除的案例。

市场竞争压力迫使我们要研究更快速、经济的拆除爆破新技术，以获取更大的市场竟争优势。大量的拆除爆破经验及研究成果，使得我们有条件进一步优化拆除爆破设计和工艺。在确保安全的条件下，提高爆破拆除效率，降低成本。因此对高层建筑物的快速拆除技术的研究具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，旨在提供一种针对井字型高层建筑预拆除工程量小、施工成本低、爆破效果好的安全快速爆破拆除施工方法。

本发明所采用的技术方案是：一种井字型高层建筑爆破拆除施工关键技术及施工方法包括以下步骤：

a、建筑物分割预处理：根据井字形建筑结构特点，创新性地沿中心方向采用“凸凹”形切割缝绕开核心筒对建筑物进行分割，将建筑物分割成A、B两部分，将核心筒全部切割并入B部分；

b、在建筑物底部设置爆破切口：分别在A部分、B部分及核心筒设置爆破切口；

c、预拆除施工：对需要爆破拆除的建筑物进行框架结构预拆除，主要包括爆破缺口范围内砖隔墙拆除，部分承重剪力墙拆除；

d、钻孔验孔施工：在爆破缺口内立柱、剪力墙上钻凿炮孔，在炮孔内装药；将需要爆破拆除的建筑物按照纵向轴线、横向轴线分为多个起爆区域,所述起爆区域对应起爆时序；

e、装药、安全防护：按起爆分区顺序装填炸药及毫秒延时导爆管雷管，安装雷管炸药的同时，在楼体外侧及周边布置遮挡防护、减震沟等防护措施；

f、联网、警戒、起爆：装药防护完成后，按预定的延时起爆方案进行连线,采用分区延时和对称起爆。

爆破切口高度的确定采用三角旋转法进行确定，包括如下步骤：

（1）通过计算机几何模拟，求取质心点的平面位置，分别测量平面图中质心点距本分体楼块最前点及转轴点距离；

（2）根据工程图纸及楼体结构分布，测算质心点高度；

（3）在立面图中分别以质心点、转轴点、质心点在水平投影点构成一直角三角形；

（4）将直角三角形以转轴点为中心，向设计倾倒方向旋转，以质心点旋转至楼体倾倒方向最远边线点为止，从转轴点引仰角为旋转角度的直线，直线与楼体边缘竖直线的交点至地面的高度，来确定理论上的切口最小高度。

在步骤c中的所述框架结构预拆除包括：

（1）采用炮机将爆破切口内的非承重砖墙全部拆除，外围砖墙只将其与柱切缝分离即可；

（2）采用炮机将爆破切口内的第一排横梁在柱体连接部分形成铰；

（3）采用人工用风镐将楼层的楼板、梁、混凝土墙体沿核心筒外围切割，使其形成独立的A、B两部分。

在步骤c中的所述框架结构预拆除还包括：核心筒剪力墙预拆除；核心筒剪力墙预拆除采用人工、风镐、炮机在爆破切口内核心筒、楼梯间的剪力墙上开凿空洞，缺口预拆除处理至二层楼高度；预拆除时，预留部分必须有足够承载力，保证楼体稳定性；将爆破切口内的楼梯间踏步每层打开宽20~30cm缝，不切断钢筋，形成三段铰；核心筒剪力墙处理时，尽量预留与B部分最后一排柱同一排的横向剪力墙作为支撑柱，支撑点以前的变墙为柱，支撑点以后的从根部切断钢筋，保留中间的混凝土作为支撑，以确保拆除后核心筒仍具有足够的支承力，先拆除有转角的剪力墙，保留直墙，为后续沿墙面纵向钻孔预留作业空间。

步骤e中的防护基于爆破切割思路的创新，爆破施工采用轻便的防护措施，主要包括：

（1）在楼房倒塌着地部分采用就近挖掘的软土铺设缓冲垫层；

（2）倒塌范围内设若干道减震堤和/或减震沟组合；

（3）对于现有的门窗、洞口则采用现场废弃的木门进行遮挡；

（4）轻型覆盖防护：采用竹笆直接覆盖在爆破柱体上进行的防护，覆盖防护时采用细铁丝连捆绑；

（5）轻便的近体防护：在距建筑物1-2m搭设单层竹排架，排架上挂竹笆一层，竹笆外侧采用防晒网拉起一道幕帘进行遮挡，将所有爆破切口进行覆盖，防止个别飞石外逸。

本发明的有益效果是：由于本发明采用了“凸、凹”形切割缝，即顺沿中心方向并绕开核心筒切割缝隙，将建筑物分割成A、B两部分，将核心筒全部切割并入B部分，从而有以下几大优点：

（1）将“井”字形楼房巧妙地一分为二，减小了楼房爆破时倾倒方向上的跨度，减小了单个倾倒个体的宽高比，有利于爆破楼房的倾倒。

（2）将核心筒整体分割到一半楼中，核心筒附着于一半楼后侧中间位置，避开了最难分割，最难解体的核心筒切割施工，大大节省了工程量。分割后的核心筒位于一半楼的支撑部位，应用高耸构筑物爆破倾倒原理，使核心筒爆破切口高度降低，从而作业方式大大简化，施工速度成倍提高。

（3）将核心筒直接划分到一半楼中，另一半楼整体结构强度极大削弱，有利于其爆破倾倒后的解体。相反，切割后核心筒位于一半楼的后部，加强了其后部分支撑轴的强度，只要根部处理合理，便有利于倾倒。爆破后，由于具有核心筒的一半楼“背负重物”向前倾倒，砸向地面时后部惯性冲击较大，而周边楼体因切割内部约束力减小，容易解体。

（4）通过创新性采用“凸凹”形切割缝对井字形楼房进行分割爆破拆除，极大地弱化了井字形楼房的结构强度，可设计位置较低、数量较少的爆破缺口，为减小爆破规模、改善爆破环境提供了有利条件。同时，由于爆破规模的减小、爆破缺口位置的降低，使拆除爆破有害效应防护措施大大简化，采用轻型防护措施即很好地满足了防护要求，给施工带来一系列优势和便利。

附图说明

图1是大楼平面结构图；

图2是分割缝的设置及分割后建筑结构平面及质心位置的示意图；

图3是南半楼爆破切口的图解示意图；

图4是建筑物切口布置主视图；

图5是南半楼及核心筒的切口的布置侧视图；

图6是北半楼的切口的布置侧视图；

图7是北楼爆破切口设计最近支点图解；

图8是北楼爆破切口设计最远支点图解；

图9是整体切口布置侧视图；

图10是核心筒预处理的处理分布图；

图11是分区延时、对称爆破布置平面图；

图12是南楼起爆网路图；

图13是北楼起爆网路图；

图14是塌落区减震堤和/或沟组合断面图；

图15是现场减振堤与减振沟布置平面图。

具体实施方式

以下将结合具体实施案例对本发明进行说明：

如图1所示，某花园B4型住宅楼为地上20层，地下一层框剪结构建筑，高55.4m，长41.1m宽35.7m，建筑面积约19800m²，横向12排立柱，纵向14排立柱，中间有剪力墙核心筒，B4型住宅楼由68根立柱、4堵L形承重剪力墙、1个楼梯间和电梯井组成的双核心筒支撑，楼体呈“井”字形布置，稳定性好。

该住宅楼东侧紧邻居民楼，距离最近的砖结构单车房仅11.6m；东北侧的六层居民楼群最近距离爆破大楼只有19.3m；西侧50m处有一栋三层楼房；北侧公园有需要保护的道路及通讯、电力等管线距离爆破大楼16m；南侧较为开阔，距离最近的楼房105m。

工程特点及难点：（1）结构复杂，大楼为中间有剪力墙、核心筒，呈“井”字形框剪结构建筑，稳定性好，倾倒困难，解体效果不好。（2）周边环境复杂。待爆建筑物周边环境复杂，距离最近需要保护的居民房仅11.6m，且筏板基础的居民房在基于原鱼塘软基上，对爆破振动及触地振动要求严格。（3）爆破技术难度大。大楼结构复杂，楼体高、质量大，倾倒时对地面冲击大，对爆破振动、塌落振动、爆破飞石、爆破冲击波、爆破粉尘等有害效应必须采取有效的防护措施，控制其危害，减少对周边环境的不利影响。

从环境条件来看，东北西三个方向均有要求保护的建筑、设施及管网，没有倾倒空间，南向有105m的空旷场地，采用一个爆破切口的定向倾倒方案，倾倒范围已足够。

现对该花园B4型住宅楼分割预处理的方法进行分析：

对比方法一：整体从上而下切断F轴与G轴之间的剪力墙及其他梁柱，将待爆体基本均分为南北两个楼体，该方法预处理工作量相当大。

对比方法二：将大楼作为一个待爆体，使用梯形爆破切口定向倾倒，为保证定向倾倒的准确性，切口角度为30度，炸高6层，剪力墙核心筒处理至8层。

本发明：采用“凸、凹”形分割方式顺“井”字中心沿东西方向即F、G两轴之间将B4型住宅楼一切为二，同时将E、G两轴之间的剪力墙核心筒全部切割并入南半部分，B4型住宅楼被分割成两栋独立的20层（不含一层地下室）框剪结构建筑。

不同分割方法预处理工作量比较如下：

分析对比三种方法的分割预处理工作量及工期，综合比选，本发明的“凸、凹”形分割最优。

如图2所示，本发明的“凸、凹”形分割具体设计如下：

待拆除楼房为典型的“井”字形结构，长宽比为41.1：35.7=1.15:1，结构稳定，不利于爆破倾倒。根据大量楼房拆除施工经验，类似倾倒方向上宽度较大的楼房，采用直线分割缝施工将其一分为二或一分为多块的方式是较好的解决方式。

经过多方比较，认为若采用直线分割缝从中间直接将楼体一分为二，核心筒的切割较费时费力，时间、经济成本均较大，不利于快速施工。经过详细研究图纸、多次实地勘察发现，紧靠核心筒外围连接部分的梁很少，且断面积小，很容易分割，大胆采用“凸、凹”形的异形切割缝进行分割。

“凸、凹”形分割高层建筑物技术成功避开大量切割剪力墙核心筒处理部分，将核心筒从倾倒不利因素转化为有利因素，合理利用核心筒作为前半部分楼体的铰支点，可有效防止爆后楼体下坐及后坐趋势；核心筒处理采用类似钢筋混凝土烟囱的爆破的方式进行预拆除和爆破，减少大量剪力墙预处理工作，预处理仅1-2层剪力墙核心筒及其他部分，去除剪力墙大部保留墙体转角，保留施工期间支撑，化墙为柱保证施工安全。“凸、凹”形分割虽能大幅减少剪力墙核心筒的预处理工作，但由于其在结构倒塌过程中易于形成咬合，有可能导致建筑物爆而不倒的后果，为此，我们采用“精确定位、对称布孔、精细试爆、毫秒延时”等技术措施确保分割后两部分楼体顺利倒塌。综合观测技术结果也充分验证了“凸、凹”形分割方案及相关措施的安全有效。

复合爆破切口的设计

南楼爆破切口设计：经分割后的南楼高55.4m，长41.1m，宽22.45m，横向6排立柱，纵向14排立柱，中间有完整的楼梯间、电梯井核心筒体。经计算，分割以后南楼地面以上质量约12625T。

为确保楼体按设计方向定向倾倒、坍塌，采用合理的爆破切口高度，利用雷管延时起爆，达到爆破时楼体结构在重力作用下产生倾覆力矩失稳定向倾倒的目的。同时，必须确保失稳瞬间转轴点有足够强度的支撑，不至于遭受上部自重而压垮支点，使楼体下坐而改变切口形状，使其下坐后影响倾倒。经计算，设计承压为40MPa砼柱，南侧需10根550*550的砼柱承载其倾倒瞬间的自重压力，而南楼转的轴实际仅有8根立柱，部分支承力转由核心筒支撑。

爆破切口高度的确定可用简化的三角旋转法进行图解求取。具体做法为：

（1）通过计算机几何模拟，求取质心点的平面位置，分别测量平面图中质心点距本分体楼块最前点及转轴点距离；

（2）根据工程图纸及楼体结构分布，测算其质心点高度，约为25m；

（3）在立面图中分别以质心点，转轴点，质心点在水平投影点构成一直角三角形；

（4）将直角三角形以转轴点为中心，向设计倾倒方向旋转，以质心点旋转至楼体倾倒方向最远边线点为止，从转轴点引仰角为旋转角度的直线，直线与楼体边缘竖直线的交点至地面的高度，来确定理论上的切口最小高度，只要爆破切口高度大于此高度，理论上爆破切口的上缘点在楼体倾倒过程中就不会对楼体形成稳定的支点。

南半楼的图解示意见图3，计算最小切口高度为9.3m。

如图4所示，综合考虑各种因素，南半楼设计爆破切口为1～4层，高度为11.4m。选用梯形切口，经大量拆除爆破实践检验证明该切口解体效果好。

爆破部位为在爆破切口范围内的立柱、剪力墙、楼梯间的支撑梁。

前三排立柱爆破高度：h=11.4m，中间两排立柱爆破高度：h=7.3~11.4m，最后一排立柱爆破高度：h=0.6m。

核心筒复合爆破切口设计：如图5所示，采用“凸、凹”形切割缝将楼体分割后，核心筒即位于南半楼后侧中间位置，形成了后排一个强有力的支撑，对南半楼后部支撑有大大加强。由于核心筒还向后凸出，其支撑作用对楼的定向倾倒有不利影响。为了弱化、消散这种不利影响，对核心筒必须进行预处理。

本栋楼中，经“凸、凹”形切割缝分割后，核心筒直接附着在了南半楼的后部中间位置。为了使南半楼的中后部位的核心筒顺利倾倒，首次将经过大量验证的高耸建筑物爆破拆除技术原理应用至高层楼房核心筒爆破拆除，为核心筒在底部设置一个前沿高度为5.6米爆破切口，使整个南半楼与核心筒形成一个复合型切口。核心筒采用“变墙为柱”的方式进行预拆除处理。核心筒首先保正足够的支撑力，在保证安全的情况下可核心筒进行预拆除，可用小型炮机拆除至爆破切口高度。

北楼爆破切口设计：如图6所示，北楼高53.6m，长41.1m，宽16.6m，横向6排立柱，纵向14排立柱。经计算，分割后的北楼地面以上质量约11675T。

为确保楼体按设计方向定向倾倒、坍塌，采用合理的爆破切口高度，利用雷管延时起爆，达到爆破时楼体结构在重力作用下产生倾覆力矩失稳定向倾倒的目的。北半楼也采用图解法求取其理论最小切口高度。由于北半楼后部支点分两排布置，转轴支点呈三角形分布，需分别核算距质心最近支点和最远支点情况下其理论最小切口高度。经计算，设计承压为40MPa砼柱，北楼需[11675*10/(40*10⁶)/0.5²]=11根500*500的砼柱承载其倾倒瞬间的自重压力，而北楼转轴实际有12根立柱，满足转轴点支承载力要求。

经过图解计算，北半楼在距质心最近支点和最远支点情况下示出的最小切口高度分别3.4m、5.5m，图解示意见图7和图8。

鉴于南、北半楼均选择向南倾倒，南半楼倒下时和自然爆堆势必会对北半楼的倾倒有一定的阻碍作用，为了预防其影响，北半楼选择提高一层进行爆破切口布置，爆破切口位于2～5层，切口前端高度11.2m。切口布置侧视图如图9所示。

爆破部位为在爆破切口范围内的立柱、经预处理后的剪力墙。

前两排立柱爆破高度：h=11.2m；中间两排立柱爆破高度：h=3.8-8.6m；最后两排立柱爆破高度：h=0.6m，h=1.8m。

为了确保楼体按设计顺利坍塌或倾倒，在安全可靠的条件下，施爆前对分割缝内的梁、板及爆破切口内的剪力（砖）墙体、楼梯间等构筑物采用机械（炮机、风镐）或人工进行预拆除。预拆除内容如下：

（1）采用炮机将爆破切口内的非承重砖墙全部拆除，由于外围砖墙可起到遮挡飞石的作用，外围砖墙只将其与柱切缝分离即可，不需全部拆除。

（2）采用炮机将爆破切口内的第一排横梁在柱体连接部分形成铰。

（3）采用人工用风镐将2-20层楼的楼板、梁、混凝土墙体沿核心筒外围切割，使其形成独立的南北两部分。

核心筒剪力墙预拆除，首次引进高耸构筑物技术原理，采用人工、风镐、炮机等方法在爆破切口内核心筒（包括楼梯间）的剪力墙上开凿空洞，“变墙为柱”，缺口预拆除处理至二层楼高度。预拆除时，预留部分必须有足够承载力，保证楼体稳定性。将爆破切口内的楼梯间踏步每层打开宽20~30cm缝，不切断钢筋，形成三段铰。

如图10所示，核心筒剪力墙处理时，尽量预留与南半楼最后一排柱同一排的横向剪力墙作为支撑柱，支撑点以前的变墙为柱，支撑点以后的从根部切断钢筋，保留中间的混凝土作为支撑，以确保拆除后核心筒仍具有足够的支承力，同时又减少预拆除量。变墙为柱的部分，尽量先拆除有转角的剪力墙，保留直墙，为后续沿墙面纵向钻孔预留作业空间。

经过总体方案的确定，“凸、凹”形异形缝分割建筑为南、北楼之后，南、北半楼呈T形“咬合”结构。“凸、凹”形分割形成的特点在前后楼体依次倒塌过程中可能存倾覆力矩不足或偏向的隐患。

针对该特殊的结构，如图11所示，施工采取了分区延时，对称起爆的工艺，成功实现设计倒塌路径。

对于起爆网路设计，本发明使用塑料导爆管毫秒延时起爆系统。考虑周围环境的限制及“凸、凹”形切口特点，孔内选用毫秒延时雷管，以利减少雷管延时误差，实现精确延时起爆。为了减小爆破振动和塌落振动对周围保护设施的影响，应充分考虑倾倒过程楼房变形与解体协调运动合理间隔时间的选取，保护网路不受破坏。参考大量类似拆除爆破工程的成功经验，起爆网路设计如下：

南楼K~M轴共12根立柱孔内设计使用Ms16段，其中9-10轴、5-6轴各4根立柱用Ms5联结引爆；H~J轴共18根立柱孔内设计使用Ms18段，其中1-4轴、11-14轴各7根立柱用Ms5联结引爆；G轴及核心筒剪力墙保留立柱共21根立柱孔内设计使用Ms20段，其他两个相邻的立柱或剪力墙炮孔的导爆管雷管采用簇联方式进行联结用Ms1引爆，所有孔内导爆管传爆雷管传爆完毕，第一响孔内的雷管还没有起爆，能保证起爆网路安全准爆。

北楼E~F轴共16根立柱孔内设计使用Ms16段，其中1-4轴、11-14轴各6根立柱用Ms5联结引爆；D轴共10根立柱孔内设计使用Ms18段，其中2-5轴、10-13轴各3根立柱用Ms5联结引爆；A-C轴共12根立柱孔内设计使用Ms20段，其中5-6轴、9-10轴各4根立柱用Ms5联结引爆；其他两个相邻的立柱或剪力墙炮孔的导爆管雷管采用簇联方式进行联结用Ms1引爆。北楼主网路外接Ms16段，即北楼比南楼延迟1.02秒起爆。因此，北楼外接导爆管雷管应妥善保护，以保证北楼起爆网路的安全准爆。

从上述起爆网路设计，可以看出本楼房被分成18板块依次爆破、协调变形和解体，这样能非常有效地降低爆破振动和塌落振动本楼房爆破时总延时时间为3.02秒。最大一响药量为33.9kg，在H轴与核心筒之间。

在本实施案例中，各区域采用四通连接块将网络按图12和图13连接成环路。

爆破振动校核：为控制爆破振动，应严格控制最大一响起爆药量Q_max

Q_max=R³·（v/k/k^ˊ）^3/a

式中：Q_max——一次齐发起爆药量，kg

R——保护目标至爆点距离，m

v——允许的振动速度，cm/s

k，a——与地震波传播地段的介质性质及距离有关的系数，

取k=150，a=2.0

k′——修正系数，取k′＝0.5

居民楼作为保护目标，取R=20.4m，v=2cm/s，计算得的Q_max=36.96kg。相应位置的起爆单响药量为22.2kg。最大一响药量为33.9kg，在H轴与核心筒之间，R=39.85m，v=2cm/s，计算得的Q_max=275.5kg，均远小于安全许可药量。由此可见，爆破振动对居民楼不会产生不良影响。

塌落振动校核：楼体在塌落过程中冲击地面产生振动，且其强度比爆破振动要大、频率低，对四周建（构）筑物危害更大，必须引起足够重视。为降低塌落振动效应的危害，应尽量防止构件同时触地，而采用分段分区使构件依次触地来控制塌落振动。同时采用多种有效措施控制塌落振动。

塌落振动由下式检算：

V=k_t×[（mgH/σ）^1/3/R]^β

式中：v——塌落引起的地表振速，cm/s

m——下落构件质量，t

g——重力加速度，m/s²

H——构件中心的高度，m

σ——地面介质的破坏强度，（MPa），一般取10MPa

R——观测点至冲击地面中心的距离，m

K_t、β——衰减参数，分别取kt=3.37，β=1.66

将B4型住宅楼最大段质量约12625T，质量中心高度约25m，落点中心距最近保护楼房30m代入上式进行计算，计算得触地振动速度V=4.69cm/s。我们采用分区分块起爆，楼体依次触地，实际振动速度小于理论计算值，为了保证振动安全可控，还应采取减振措施降低触地振动，确保触地振动速度在允许范围内。

减（冲击）震措施如下：

（1）在爆破设计上，采用了“凸、凹”形的异形缝分割方式，将楼体一分为二，减小单坠落体体积，对建筑物内的砖墙、楼梯做出适当的预拆除，使楼房空中解体，化整为零，降低单体冲击地面的总重量；

（2）在楼房倒塌着地部分采用就近挖掘的软土铺设缓冲垫层；

（3）在B4型住宅楼倒塌范围内设两道减震堤（沟）组合，分别距楼边沿为14m(16.5m)，25m(27.5m)。根据现场情况，减震堤（沟）施工采取与爆破装药同时进行，防止天气变化造成尚未使用的减振堤及减振沟受到影响。减振堤（沟）采用挖掘机对现场软土地基挖低筑高，形成陇、壑而成，陇成减振堤，壑为富余的减振沟（同时可起到增高减振堤的效果）。实际中既遵循了就地取材，又方便了施工，既节约了成本，又加快了施工进度。塌落区减震堤（沟）断面如图14所示。

（5）在塌落区外围，被保护结构与爆破倒塌触地点之间挖掘2.0m宽、3.0m深减震沟。

飞石飞散距离的估算：根据lundborg的统计规律，结合类似的工程实践，炮孔爆破飞石距离可由下式计算：

R_fmax=k_T·k·d

式中：R_fmax——飞石的最大飞落距离，m

k_T——与爆破方式、填空长度、地形条件有关的系数，取k_T=1.2

k——炸药单耗，kg/m³

d——炮孔直径，m

将k_T=1.2，k=1.0，d=40代入式2.3，可将R_fmax=48m，可见，飞石的飞散距离必须加以控制。

飞石的防护措施：根据本工程实际情况，并结合以往在闹市区成功进行拆除爆破楼房的经验，对飞石的防护措施拟采用“覆盖防护、近体防护”相结合的防护方案。施工中，根据现场实际情况，充分考虑安全、效率、成本因素，制定了防护强度或环境复杂程度而动态变化，遵循就地取材，因地制宜的防护方案。实施如下：

（1）充分利用现有外壁非承重砖的遮挡作用，预拆除时，仅将切口1、2层的非承重砖墙全部拆除，上部楼层只拆除其内部非承重墙，保留外壁砖墙。对于现有的门窗、洞口则采用现场废弃的木门进行遮挡。现场废弃木门为又层空心木门，经现场试爆检验，空心木门对个别飞石的拦挡、夹制效果显著。

（2）覆盖防护：采用竹笆直接覆盖在爆破柱体上进行的防护，覆盖防护时要用细铁丝连捆绑，以保证防护效果。竹笆重点防护1、2层切口和上部立柱爆破点外侧。

（3）近体防护：在距楼房1.5m搭设单层竹排架，排架上挂竹笆一层。竹排架主重点防护切口1、2层拆除全部非承重砖墙的部位，3、4层切口位置仅邻最近楼房一侧搭设。竹笆外侧，采用防晒网拉起一道幕帘进行遮挡，将所有爆破切口进行覆盖，防止个飞石外逸。

本工程经试爆确定合理单耗，爆后个别飞石控制在20m范围内。设计轻型防护既满足飞石防护要求，又快速经济适用，为今后类似情况提供施工借鉴。

试爆：为了检验爆破器材质量，验证爆破参数、炸药单耗的合理性及起爆网路的可靠性，确保楼房爆破的安全和质量，必须进行试爆在地下室、预拆除等安全部位进行。

试爆时，每种类型的结构通过设置大小不同的两种装药量来进行。试爆同时检验现场夹心木门及外挂幕帘的防护效果。试爆参数如下表：

经现场预拆除及钻孔施工观察，结合大量的施工经验，一次性确定出了较为合理的药量，同时检验了就地取材采用夹心旧木门的可靠防护效果，达到了预期效果。

经过现场的精心组织，不断加深理解安全、高效、低成本的设计意图，爆破成果显著：

（1）采用单切口倾倒方案，通过“凸、凹”形异形缝的分割设计，将核心筒放在南半楼后侧转轴位置进行处理，极大地减少了切割等预拆除工程量和钻孔工程量，仅用一台3m³空压机，配两台风镐，2个人一星期即完成了整个南、北半楼的分割。其他预拆除工程量主要集中在1-5层，在一、二层，充分利用了目前市场上普遍的40型小炮机进行机械作业，减小了人工劳动强度，仅三至五层采用人工进行预拆除，加快了施工进度。

（2）经过细心准备、精心施工，爆破拆除安全顺利，效果良好。

（3）经过高清高速摄影观测、转轴点应变大位移观测及摄影观测表明：爆破后转轴处支撑柱在破坏前明显发生弯曲，侧倾过程中楼体并无明显下坐现象，说明预留的支撑点提供了足够的支撑力供楼体侧倾，与设计意图及验算结果相符。爆破过程无大量飞石逸出，轻型防护体系防护能力得到充分发挥和验证。

（4）爆破及触地振动的测试结果表明：因地制宜采用的减振堤（沟）的组合发挥了应有的减振效果，现场塌落区简易布置的减振沟也发挥了阻隔振动传播的良好效果，现场周边测量结果全部位于安全标准之内。周边民居安然无恙，居民反映良好。

本发明应用于建筑物爆破拆除的技术领域。

虽然本发明的实施案例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (5)

1.一种井字型高层建筑爆破拆除施工关键技术及施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤：

a、建筑物分割预处理：根据井字形建筑结构的特点，创新性地沿中心方向采用“凸凹”形切割缝绕开核心筒对建筑物进行分割，将建筑物分割成A、B两部分，将核心筒全部切割并入B部分；

b、在建筑物底部设置爆破切口：分别在A部分、B部分及核心筒设置爆破切口；

c、预拆除施工：对需要爆破拆除的建筑物进行框架结构预拆除，主要包括爆破缺口范围内砖隔墙拆除，部分承重剪力墙拆除；

d、钻孔验孔施工：在爆破缺口内立柱、剪力墙上钻凿炮孔，在炮孔内装药；将需要爆破拆除的建筑物按照纵向轴线、横向轴线分为多个起爆区域,所述起爆区域对应起爆时序；

e、装药、安全防护：按起爆分区顺序装填炸药及毫秒延时导爆管雷管，安装雷管炸药的同时，在楼体外侧及周边布置遮挡防护、减震沟防护措施；

f、联网、警戒、起爆：装药防护完成后，按预定的延时起爆方案进行连线,采用分区延时和对称起爆。

2.根据权利要求1所述的一种井字型高层建筑爆破拆除施工关键技术及施工方法，其特征在于：井字形建筑物的分割预处理，根据井字形建筑结构特点，创新性地沿中心方向采用“凸凹”形切割缝绕开核心筒对建筑物进行分割，将建筑物分割成A、B两部分，将核心筒全部切割并入B部分，并位于B部分后部支承位置。

3.根据权利要求1所述的一种井字型高层建筑爆破拆除施工关键技术及施工方法，其特征在于：爆破切口高度的确定采用三角旋转法进行确定，包括如下步骤：

（1）通过计算机几何模拟，求取质心点的平面位置，分别测量平面图中质心点距本分体楼块最前点及转轴点距离；

（2）根据工程图纸及楼体结构分布，测算质心点高度；

（3）在立面图中分别以质心点、转轴点、质心点在水平投影点构成一直角三角形；

（4）将直角三角形以转轴点为中心，向设计倾倒方向旋转，以质心点旋转至楼体倾倒方向最远边线点为止，从转轴点引仰角为旋转角度的直线，直线与楼体边缘竖直线的交点至地面的高度，来确定理论上的切口最小高度。

4.根据权利要求1所述的一种井字型高层建筑爆破拆除施工关键技术及施工方法，其特征在于：在步骤c中的所述框架结构预拆除包括：采用新型“凸凹”形切割缝分割后少量关键部位的核心筒剪力墙预拆除；核心筒剪力墙预拆除采用人工、风镐、炮机在爆破切口内核心筒、楼梯间的剪力墙上开凿空洞，缺口预拆除处理至二层楼高度；预拆除时，预留部分必须有足够承载力，保证楼体稳定性；将爆破切口内的楼梯间踏步每层打开宽20~30cm缝，不切断钢筋，形成三段铰；核心筒剪力墙处理时，尽量预留与B部分最后一排柱同一排的横向剪力墙作为支撑柱，支撑点以前的变墙为柱，支撑点以后的从根部切断钢筋，保留中间的混凝土作为支撑，以确保拆除后核心筒仍具有足够的支承力，先拆除有转角的剪力墙，保留直墙，为后续沿墙面纵向钻孔预留作业空间。

5.根据权利要求1所述的一种井字型高层建筑爆破拆除施工关键技术及施工方法，其特征在于：步骤f中的基于新型“凹凸”形爆破切割思路的创新，降低了爆破难度，改善了爆破环境，爆破拆除施工采用的轻型防护体系，主要包括：

（1）在楼房倒塌着地部分采用就近挖掘的软土铺设缓冲垫层；

（2）倒塌范围内设若干道减震堤和/或减震沟；

（3）对于现有的门窗、洞口则采用现场废弃的木门进行轻型遮挡防护；

（4）轻型覆盖防护：采用竹笆直接覆盖在爆破柱体上进行的防护，覆盖防护时要用细铁丝捆绑；

（5）轻便的近体防护：在距建筑物1-2m搭设单层竹排架，排架上挂竹笆一层，竹笆外侧采用防晒网拉起一道幕帘进行遮挡，将所有爆破切口进行覆盖，防止个别飞石外逸。