摘要
介绍了采用控制爆破技术拆除复杂环境下的钢筋混凝土电梯试验塔的设计及施工过程，对爆破效果进行了分析总结。针对剪力墙结构电梯井特点，对非承重结构剪力墙、柱梁以及部分承重剪力墙进行预拆除，确定合理的爆破高度、切口形式和倾倒角度；采用合理半秒延期时间增加了结构物作用时间，保证了电梯试验塔按照设计失稳定向倾倒。对安全防护设计进行校核，爆破后未对周围环境和设施造成影响，达到了预期的爆破拆除效果。
随着国家城市规划、建设和改造进入快速发展的时期，拆除爆破因具备安全、高效、经济等优点，被广泛用于钢筋混凝土建（构）筑物拆除施工。但受到拆除项目周边环境不理想、结构设计复杂以及拆除爆破危害效应等因素的影响，在施工过程中某一环节稍有缺陷就会造成炸而不倒、未爆失稳等问题，方案设计缺乏系统性、准确性、科学性，为复杂环境精细拆除爆破埋下安全隐患。本文基于工程实践对爆破方案进行科学论证，从设计参数计算、安全校核、安全防护等多个方面对复杂环境下电梯试验塔的定向拆除爆破进行研究，为类似工程爆破拆除提供参考。
江苏通用电梯有限公司位于扬州广陵经济开发区海沃路22号，场地内建有一座电梯试验塔。目前公司已停产，根据当地政府要求，电梯试验塔予以整体拆除。试验塔主体高度99.9 m，另顶部构架物高约20 m（已人工拆除），为确保拆除施工安全，经论证后拟采取定向控制爆破技术拆
待拆除电梯试验塔东侧距离安达康泰科技材料有限公司最近73 m，距离南刘路170 m，距离江苏恒春有限公司134 m；南侧距离海沃路70 m，距离10 kV龙庄线82 m，距离扬州供水有限公司106 m；西侧距离10 kV袁巷119线162 m，距离通信铁塔166 m；北侧距离扬州大力电力厂房、奥林运动器材公司91 m，距离扬州市华建建设检测中心152 m，距离银焰路210 m。以上重点保护目标如
图1 爆破环境
Fig.1 Blasting surroundings
待拆电梯试验塔主体高度99.9 m，截面总体尺寸为10.2 m×10.2 m，四面非对称矩形剪力墙结构，地上有27层。第27层上部为屋面及塔顶塔架，混凝土强度等级C30，建筑面积3282.48
（1）该电梯试验塔属于非对称截面矩形、剪力墙结构的高耸建筑物，结构长径比大，内部结构复杂，预先拆除作业难度高。
（2）电梯试验塔主体高度99.9 m，需合理开设爆破切口；同时要充分考虑倒塌结构对地面的冲击力引起振动会对周边厂区、高压线路等保护目标造成影响。
（3）待拆电梯塔周边邻近厂房密集、距离近，环境较复杂，爆破飞散物控制难度大，稍有疏忽，容易酿成事故。
（4）机械预拆除作业及待爆墙体防护作业均涉及高空作业，同时电梯井内部作业空间受限，作业难度大、危险系数高，高空作业的安全保障措施复杂、繁琐。
待拆除的结构可选用的方案有原地坍塌和定向倾倒2种方法。受到结构高度限制，原地坍塌产生的爆堆较高，机械破碎清运时，极有可能产生二次坍塌，从而危及到施工人员安全。因此原地坍塌方法风险极大，对拆除结构不适用。
考虑到结构的西侧方向位置空旷且属于厂区，延展长度满足定向倾倒要求，倒塌方向两侧近区无其他建筑物，确保倒塌造成的振动、飞散物不会对周边环境造成影响。
为减小一次齐爆药量，降低爆破规模，提高爆破安全性，使电梯试验塔沿设计方向顺利倾倒和形成良好的破碎效果，在保证结构安全的前提下，进行以下预处理：
（1）办公楼搭接处预处理。爆破前应将电梯试验塔南部依附的5层办公楼使用机械拆除并清运干净，确保电梯塔爆后倒塌过程中不造成不利影响。
（2）剪力墙预处理。爆破前，在电梯试验塔结构可靠性验算的基础上，使用机械将第1层、第2层部分墙体破除清运出试验塔。第1、第2层电梯试验塔预处理如
图2 第1层预处理
Fig.2 Pretreatment of the first floor
图3 第2层预处理
Fig.3 Pretreatment of the second floor
（3）电梯间预处理。爆破前将第1、第2层电梯间机电安装设备及金属结构全部清除，可有效改善爆破效果。
（4）楼梯预处理。由于电梯试验塔倒塌方向为正西侧，楼梯间位于试验塔内部东侧，为避免爆破后因楼梯间自身刚度强而阻碍电梯试验塔顺利倒塌，爆破前需使用机械将第1层的楼梯全部破除并清运出试验塔。
（5）其他预处理。将电梯试验塔北侧圆弧形结构使用机械破除清运。
根据电梯试验塔的结构特征，爆破切口内的预留剪力墙失稳闭合后，电梯试验塔的重心必须偏移至上部结构外侧才能保证其倾倒可靠性。爆破切口的闭合角为：
| （1） |
式中：——闭合角，（°）；——爆破切口的闭合高度，m；B——电梯试验塔倒向长度，m。
第1、第2层需要进行爆破，取=28 m，B=10.2 m，代入
| （2） |
式中：——重心偏移距离，m；——电梯井重心，取50 m。
将电梯塔结构参数代入
通过计算可以看出，加上电梯试验塔倒塌产生的转动惯性，其重心确保能够移至塔体外侧。
对于本次爆破拆除，按照国标确定的标准，取安全振动速度（质点垂直振速）Vc=2.5 cm/s。爆破地震波振动速度可根据《爆破安全规程》（GB 6722—2014）给出的质点垂直振速公式进行计算，考虑到此次爆破为内部装药多点分布的控制爆破，计算公
| （4） |
式中：Qmax——最大一段（次）起爆的炸药量，kg；Vc——被保护目标的安全振动速度，cm/s；K′——毫秒延时控制爆破修正系数，取0.5~0.8；R——爆点中心至被保护目标的距离，m；K、α——与爆破地形、地质条件等有关的系数和地震波衰减指数，可根据经验确定。
电梯试验塔距离最近的保护目标约73 m，最大允许一次齐爆药量为381.11 kg，而本次爆破共需炸药17.80 kg，其中HS2段起爆药量8.00 kg，HS3段起爆药量9.80 kg（最大段齐爆药量），远小于允许齐爆药量。
根据量纲分析方法，集中质量（冲击或塌落）作用于地面造成的塌落振动速度可用下
| （5） |
| （6） |
式中：vt——塌落振动速度，cm/s；R——观测点至撞击中心的距离，m；I——塌落触地冲量，N·s；M——下落构件的质量，t；H——构件重心高度，m。
其中M＝3500 t，H＝50 m，分析以上数据得出，满足爆破规程塌落振动速度<2.5 cm/s的要求。
（1）根据爆源中心至保护物的最小距离，精确计算一次所允许起爆的最大单段装药量，严格将爆破振动控制在安全振动速度以下；
（2）设计中降低了电梯塔爆破切口位置；
（3）在电梯试验塔倒塌落地中心线设置减振堤，3道减振堤分别设置在50、70、90 m处，尺寸为长×上口宽×高=20 m×1.5 m×2 m；
（4）在倒塌端部100 m处开挖一条尺寸为长×上口宽×深=20 m×20 m×2 m的减振沟，以便减轻电梯塔端部落地撞击振动和飞石的打击危害；
（5）在倒塌中心线两侧分别开挖一条宽度1 m、深度2 m、长度50 m的减振沟，以阻断和降低振动源向外辐射的能量；
（6）爆破的安全半径以及人员观察点、起爆站和警戒人员所处的位置，倒塌方向爆破安全距离取200 m。
待拆电梯试验塔周边有管道、建筑物、公路，需防止爆破飞石造成破坏。爆破飞石距离可由经验公
| （7） |
式中：——与爆破方式、填塞长度、地质和地形条件有关的系数，结构物爆破一般取＝1.2~1.5，钢筋混凝土取大值；——炸药单耗，取2.14 kg/
计算得飞石最大飞散距离为122 m。
如
图5 爆破效果
Fig.5 Blasting effect
（1）认真研究和分析电梯试验塔的结构特点，对剪力墙、电梯间、楼梯进行机械预处理，精细设计方案，合理选择爆破参数，确保了倒塌方向的精准性。
（2）对于高耸电梯塔结构体，根据保留体截面支撑能力来设计切口尺寸，同时对重心偏移、支撑可靠性安全核算，在倒塌过程中保证结构重心偏移至结构体外侧，避免发生后坐或未爆坍塌。
（3）在定向倒塌方向场地布置沙包减振堤和减振沟，可有效减小落地振动；用双层的密目网、竹笆防护覆盖爆破孔眼，可有效减少爆破飞石打击周边厂房。
（4）针对结构复杂的高耸建（构）筑物在受限空间范围内拆除施工困难的问题，综合采用爆破拆除主体结构、机械破碎倒塌结构是一种有效的解决途径。
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