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第 33 卷 第 1 期 2016 年 3 月 爆 破 BLASTING Vol 33 No 1 Mar 2016 doi 10 3963/ j issn 1001 -487X 2016 01 019 复杂环境剪力墙结构楼房折叠爆破及安全研究 张北龙 1， 2， 邢光武1 （1 广东中人集团建设有限公司， 广州 510515； 2 广东中人岩土工程有限公司， 广州 510515） 摘 要 为了安全拆除 18 层剪力墙结构楼房， 由于环境十分复杂， 采用了双切口定向折叠爆破与机械拆除 相结合的方式， 采取减振沟槽、 减振堤、 废旧轮胎及橡胶皮等措施降低振动； 采取草袋、 草帘、 竹篱笆、 跳板、 密 目防护网、 排栅、 缓冲挡墙等安全防护措施防止飞石及滚石危害； 同时实施了拆除爆破安全管理体系研究及 应用， 达到良好的拆除爆破效果， 在爆破拆除的飞石、 滚石、 振动危害控制及拆除爆破安全管理方面取得了较 好成效， 对城市控制爆破拆除及其它复杂环境爆破作业有较好的参考作用。 关键词 复杂环境； 18 层楼房；拆除爆破；折叠爆破；安全管理 中图分类号 TU746 5 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X （2016） 01 -0096 -04 Research on Folding Blasting and Safety Demolition of Shear Wall Structure Building in Complex Environment ZHANG Bei-long1， 2， XING Guang-wu1 （1 Guangdong Zhongren Group Construction Co Ltd， Guangzhou 510515， China； 2 Guangdong Zhongren Geotechnical Engineering Co Ltd， Guangzhou 510515， China） Abstract To demolish an eighteen-storey shear wall structure building safely， the double directional folding blasting cut combined with mechanical dismantling was applied due to complex environment Meanwhile， some meas- ures were used， such as damping groove， anti-vibration dike， old tires and rubber skin， to reduce vibration In addi- tion， some security protection measures were chosen， such as sack， hulls， bamboo fence， springboard， dense mesh fence protection， mat and cushion retaining wall， to prevent flyrock and rolling stones The application of demolition blasting and safety management system achieved good effect， with no flyrock and rolling stone and vibration harm from the blasting demolition Good achievements were obtained in demolition blasting safety management， which pro- vides reference for urban controlled blasting demolition and blasting operations in complex environment Key words complex environment； 18-storey building； explosive demolition； folding blasting； safety management 收稿日期 2015 -11 -05 作者简介 张北龙 （1957 - ） ， 男， 高工、 学士， 从事爆破工程及安全技 术方面的实践及研究工作，（E-mail） 457941553 qq com 1 项目概况 广州花都 18 层花季公寓违章建筑， 始建于 2010 年， 迄今为止， 是广东省内最高的违章建筑， 广 州政府为了给违建者造成震慑声势， 决定采用爆破 方式强制拆除。 1 1 周围环境 该楼南侧距民房明辉楼仅 3 m， 南侧 6 m 有 DN100 球墨供水管； 北侧距中川加油站的 3 个铁质 油罐仅 11 m； 东南侧距和兴学校大门 31 m， 正北方 向 40 m 为普乐威箱包厂厂房； 西侧距新街大道 14 4 m， 西侧 10 m 有地下天然气管线和 DN400 砼 供水管； 东侧5 m 有地下电力、 通讯管线。爆破环境 极其复杂， 参见图 1。 图 1 周围环境示意图 （单位 m） Fig 1 Surrounding conditions of the building waiting for blasting （unit m） 1 2 建筑结构特点 建筑主体18 层， 楼高 63 m， 建筑面积 21 000 m2， 平面呈长方形布置， 东西长约 42 32 m， 南北宽 38 59 m。 剪力墙结构， 墙体呈 “T”“L”“1” 型结构， 墙厚度20 30 cm， 混凝土强度为 C30。电梯井及楼 梯为筒形结构， 3 18F 中间有 16 m 13 m 的天井， 楼层平面结构见图 2。 楼房 1 2 层分别有 6 根 600 mm 600 mm 的 立柱， 其它楼层没有立柱。剪力墙主筋为直径 25 mm螺纹钢， 间距100 200 mm； 箍筋为直径8 mm 螺纹钢， 间距为 200 mm， 剪力墙转角处有加强箍筋。 剪力墙及配筋情况参见图 3。 图 2 平面结构图 （单位 m） Fig 2 Planer structure of the building （unit m） 图 3 剪力墙及配筋图 Fig 3 Shear wall and reinforcement 2 爆破方案研究 2 1 技术难点 （1） 待拆除楼房周边环境复杂， 安全控制要求 高。待爆大楼南侧距明辉楼最近处仅 3 m， 北侧距 中川加油站储油罐仅 11 m， 对油罐的保护要求较 高， 稍有疏漏会造成较大影响； 楼东侧5 m 有地下电 力、 通讯管线， 楼西侧10 m 地下有天然气管道， 安全 保护要求高。 （2） 大楼结构复杂、 刚性大， 倒塌后解体难度 大。大楼承重构件全部为剪力墙， 且在西南角、 东北 角有两个电梯井和楼梯井。爆破处理难度高， 处理 不当容易造成倒塌后解体不充分、 爆堆高度太大， 不 便于爆后机械破碎。 （3） 剪力墙预处理工作难度大。剪力墙面积较 大， 必须进行爆破前预处理， 将大尺寸墙体简化为小 体积的柱体。受周围环境限制， 预处理不能采用爆 破法处理， 只能采用轻型机械切割施工方法处理。 （4） 剪力墙钻孔、 安全防护工作难度大。剪力 墙厚度不大， 炮孔方向必须精确。简化后的墙体， 爆 破前很难采用包裹式封闭防护， 环境复杂性要求必 须充分防护才能保证安全。 79第 33 卷 第 1 期 张北龙， 邢光武 复杂环境剪力墙结构楼房折叠爆破及安全研究 （5） 施工组织难度大。因工程地处闹市区， 环 境复杂， 需要主管单位、 建设单位、 施工单位、 周边街 道、 相邻单位、 水电油气通信等各个相关单位精心配 合， 才能保证整个项目的成功。仅施工而言， 包含了 机械切割、 钻孔、 防护、 安全观测等多项内容， 施工中 必须统一指挥， 合理交叉作业， 规避安全风险。 2 2 总体方案及技术措施 考虑该楼的结构特点及复杂环境， 参照以往拆 除爆破施工经验， 研究决定采用了爆破前将楼体沿 东西方向人工机械切缝分割成为两部分， 北半部分 （简称北楼） 采用双切口定向向东倒塌， 南半部分 （简称南楼） 人工拆除上部 6 层” 的总体拆除方案， 采用了以下技术措施 ［1-6］ （1） 将楼房沿东西向在 D-E 轴中间切割分开， 切割后楼房分为南楼、 北楼。东侧切割缝宽度 8 3 m， 西侧切割缝宽度 3 8 m， 北楼 1 轴、 6 轴长度 均为 21 m， 参见图 4。 （2） 北楼采用双切口定向向东倒塌方案， 倒塌 中心线为正东方向。 （3） 南楼采用人工拆除至 12 层， 12 层以下爆破 后进行机械拆除。 （4） 切口内的剪力墙采用切割机或风镐进行预 拆除， 将剪力墙化墙为柱。 （5） 爆破切口楼层的楼梯全部打断， 保留钢筋 进行弱化处理。 图 4 楼体切割缝平面示意图 （单位 m） Fig 4 Bringing cutting seam 2 3 爆破切口 选用两个爆破切口， 上下切口同向正东方向。 第一切口位于 1 5F， 梯形切口， 切口角度 33， 该切 口保证楼房顺利向东定向倒塌。第二切口位于 10 11F， 梯形切口， 切口角度 29， 该切口进一步缩 短倒塌长度。参见图 5。 图 5 爆破切口示意图 Fig 5 The schematic diagram of blasting cuts 2 4 预处理施工安全校核 施工中预处理剪力墙最大面积 50， 将剪力墙 化墙为 50 120 cm 宽度的柱体。经过预处理后， 首 层预留墙体总体截面积为 22 18 m2。其上方荷载 约为 12 600 m20 6 2 6/ m219 656 t。单位截 面受力为 196 560 kN/22 18 m2 8 86 MPa ＜ C30 混凝土抗压强度 30 MPa， 远小于 C30 混凝土的设计 抗压强度， 即使加上风载荷及地震载荷的影响， 也不 会破坏剪力墙的承载能力。 2 5 爆破参数 2 5 1 剪力墙爆破参数 剪力墙规格较多， 相应爆破参数见表 1。 2 5 2 立柱爆破参数 该楼 1 2 层有 6 根正方形立柱， 立柱尺寸为 600 mm 600 mm， 沿竖向布置单排炮孔。炮孔孔径 40 mm， 最小抵抗线 W 30 cm； 孔距 a 45 cm； 孔深 40 cm； 单孔装药量 q KV， K 取120 kg/ m3， q 取200 g； 堵塞长度 35 cm。 2 个爆破切口共布置炮孔 2053 个， 总装药 288 kg， 最大一段装药量 14 60 kg。 2 6 装药结构 立柱炮孔采用孔底密实装药。垂直于剪力墙的 炮孔均采用孔底密实装药， 孔内放置 1 发非电延期 雷管。平行于剪力墙的炮孔采用导爆索传爆间隔装 药。孔口用炮泥严密堵塞。 89爆 破 2016 年 3 月 表 1 剪力墙爆破参数 Table 1 Blasting parameters of shear wall 构件 名称 厚度/ cm 孔径/ mm 最小抵 抗线/ cm 孔距/ cm 排距/ cm 孔深/ cm 单耗/ （gm3） 单孔 药量/ g 备注 剪力墙204010202514300030垂直墙面钻孔 剪力墙304015303020200054垂直墙面钻孔 剪力墙 1 5F20401020-80300030 4平行墙面钻孔 剪力墙 1 5F30401525-80200030 5平行墙面钻孔 剪力墙 10/11F20401020-80250030 3平行墙面钻孔 剪力墙 10/11F30401525-80150040 3平行墙面钻孔 2 7 时差和起爆网路 采用复式非电起爆网路， 上切口比下切口延迟 050 s 起爆， 排间起爆间隔时间050 s， 整个爆破过程 255 s。孔内延迟， 北楼第一切口 （1 5F） 1 轴使用 MS3 段， 2 轴 HS2 段， 3 轴 HS3 段， 4 轴 HS4 段， 5、 6 轴 HS5 段。第二切口， 1 轴使用 HS2 段， 2 轴 HS3 段， 3 轴HS4 段， 4 轴 HS5 段， 5 轴 HS5 段， 6 轴 HS6 段。 北楼切口的同层的同一墙柱炮孔内雷管通过大 把抓， 用双发毫秒 MS3 段雷管簇联， 然后用四通和 导爆管将同层同排的 MS3 段雷管分别连接， 然后将 墙柱与墙柱纵横连接成闭合复式网路。同一层的爆 破网路连接好后， 层与层之间通过 MS3 段雷管接力 连接成多通道闭合网路， 网路主线由导爆管引至起 爆站， 用脉冲起爆器起爆。 3 爆破安全技术研究 因爆破环境十分复杂， 为了避免爆破有害效应 对加油站设施、 明辉楼、 天然气管道、 电力通讯线路、 工厂和学校等保护目标造成损害， 在以往施工经验 的基础上， 进行了拆除爆破安全技术研究和安全管 理体系研究， 并实施了一系列减小爆破有害效应的 安全技术措施。 3 1 降低振动技术措施 （1） 布置上下爆破切口， 减小楼房倒塌触地振动。 （2） 采用了分段延期起爆， 限制最大一段装药 量， 有效控制爆破振动。 （3） 采用了分区分段延期起爆使构件依次触地 来控制塌落震动。 （4） 爆破前在楼房北侧 5 m、 西侧 5 m 分别开挖 了 1 m 深， 1 5 m 宽的减振沟， 并排干减振沟内积 水， 有效减小爆破地震波的强度。 （5） 在倒塌方向的地下电力通讯管线的地面， 铺设了 1 cm 厚的钢板， 上面覆盖沙包、 废旧轮胎及 橡胶皮； 在倒塌方向 12 m、 25 m 处用软土和沙包垒 筑 2 道长度 30 m、 高度 1 5 m、 底宽 4 m、 顶宽1 5 m 的缓冲土堤， 上覆建筑密目防护网； 倒塌方向 25 m 范围内铺设 1 5 m 厚的废旧轮胎， 有效防止地下管 线被砸坏， 同时大大地降低楼房倒塌触地振动， 也防 止楼体倒塌触地时前冲及飞溅。 3 2 飞石防护及坍塌范围的安全控制 （1） 布置上下爆破切口， 减小了楼房倒塌时落 地塌散范围， 提高爆破效果。 （2） 为确保加油站的安全， 加强爆破飞石的防 护及塌散范围的控制， 采用了捆扎草袋、 草帘、 竹篱 笆和跳板对爆破装药部位进行多层严密防护， 同时 在大楼外侧挂建筑密目防护网防护。 （3） 对加油站采用主动防护措施， 爆破前清空所 有储油罐内燃油， 排出油气， 防止爆破导致油罐爆炸。 （4） 在加油站储油罐与待爆楼房之间用沙袋布 置高度1 5 m， 顶宽1 0 m， 底宽3 m 的缓冲挡墙， 预 防北楼向东倒塌后出现滚石或飞溅危及油罐。在储 油罐上方搭设钢管架， 铺双层竹篱笆， 防止飞石垂直 落下损坏油罐。在加油站的加油机南侧搭设高度超 过加油机的排架防止飞石破坏。 （5） 采用竹笆及密目防护网对加油站的仪表设 备进行了包覆防护， 防止飞石破坏。 （6） 采用竹笆及密目防护网对明辉楼靠近爆破 楼房一侧的窗户进行了覆盖防护， 防止爆破飞石损 坏玻璃。 （7） 起爆前， 对地下燃气供应管线进行了断气 操作， 并做好应急措施。 3 3 拆除爆破安全管理体系研究 本项目在公安部门的领导下， 开展了拆除爆破 安全管理体系研究， 对立项、 设计、 评估、 监理、 施工、 爆破、 爆后检查、 事故处理、 安全总结等实施了全过 程监管， 保障了工程质量和施工安全， 受到了广州市 公安局、 广州花都区政府、 广州市花都区执法局及中 爆协领导专家的好评和嘉奖。 （下转第 130 页） 99第 33 卷 第 1 期 张北龙， 邢光武 复杂环境剪力墙结构楼房折叠爆破及安全研究 surface mine blasting ［ M］ US Bureau of Mines， RI 8507， 1980 74 ［17］ PIjUSH Pal Roy Rock blasting effects and operations ［M］ Scientist-in-Charge， Blasting Department， Dhan- bad， India， 2005 ［18］ PERSSON P A， LUNDBORG N， jOHANSSON C H The basic mechanisms in rock blasting ［j］ Proc 2nd Cong Rock Mech， ISRM， Belgade， Yugoslavia， III， 1980 19-33 ［19］ German Institute of Standards Vibration of 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小了爆破有害效应， 对类似的拆除爆破工程具有较 好的借鉴作用。 （4） 本项目研究提出的拆除爆破工程安全管理 体系， 首次对拆除爆破工程的立项、 设计、 评估、 监 理、 施工、 爆破、 爆后检查、 事故处理、 安全总结等进 行全过程监管， 确保了城市复杂环境下爆破拆除工 程的安全实施。本项目成果已成功应用于多项爆破 拆除工程， 取得了显著的经济和社会效益， 具有推广 和应用价值。 参考文献 （References） ［1］ 冯叔瑜， 吕 毅， 杨杰昌， 等 城市控制爆破 ［M］ 北 京 中国铁道出版社， 1987 ［2］ 周家汉 爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论 ［j］ 工程爆破， 2009， 15 （1） 1-4 ［2］ ZHOU jia-han Discussion on calculation ula of col- lapsing vibration velocity caused by blasting demolition ［j］ Engineering Blasting， 2009， 15 （1） 1-4 ［3］ 李 超， 吴剑锋， 祝砚桧， 等 10 层框架结构定向折叠 爆破拆除 ［j］ 爆破， 2013， 30 （1） 79-81 ［3］ LI Chao， WU jian-feng， ZHU Yan-hui， et al The direc- tional folding explosive demolition of 10-storey frame building ［j］ Blasting 2013， 30 （1） 79-81 ［4］ 马洪涛， 孟祥栋， 毕卫国 复杂环境下异型框架楼的爆 破拆除 ［j］ 爆破， 2011， 28 （3） 66-70 ［4］ MA Hong-tao， MENG Xiang-dong， BI Wei-guo Explosive demolition of fingular frame building in complex surround- ing ［j］ Blasting 2011， 28 （3） 66-70 ［5］ 邢光武， 李战军， 傅建秋， 等 同层位无时差双向折叠 爆破新技术的应用 ［j］ 爆破， 2009， 26 （3） 54-57 ［5］ XING Guang-wu， LI Zhan-jun， 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