2 拆除爆破技術(shù)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

2.1 拆除爆破技術(shù)的發(fā)展歷程

拆除爆破產(chǎn)生于“二戰(zhàn)”廢墟的清理中，20世紀(jì)70年代才進(jìn)入城市，作為“一項(xiàng)帶有開拓性的新技術(shù)領(lǐng)域”[22][23][24]正式登上國家建設(shè)的大舞臺。

拆除爆破已經(jīng)成為工程爆破的重要組成部分，是一種高效、經(jīng)濟(jì)、安全的重要施工手段。自20世紀(jì)70年代末，特別是改革開放以來，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的加快，我國科技人員進(jìn)行了大量的工程實(shí)踐，也做了一些研究課題，積累了豐富的拆除爆破經(jīng)驗(yàn)，基本上解決了當(dāng)時(shí)一般建筑物和構(gòu)筑物拆除爆破問題，并能一定程度上控制飛石、空氣沖擊波和地震效應(yīng)，使我國在工程爆破特別是在拆除爆破領(lǐng)域技術(shù)水平處于世界前列[23][24][25][26]。

由于高層建筑物的發(fā)展極為迅速，從而為拆除爆破提供了廣闊的發(fā)展前景。19世紀(jì)中葉以前，由于建筑和提升系統(tǒng)的發(fā)展滯后，國外幾乎沒有高層建筑。19世紀(jì)中葉至20世紀(jì)中葉，由于水泥和電梯的發(fā)明，高層建筑的發(fā)展很快，在此期間建筑的高度已達(dá)到100層，381m（美國的帝國大廈）。20世紀(jì)50年代以來，高層建筑在世界的發(fā)展更為迅速，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1989年世界上超過212m的建筑已達(dá)到100座，最高的建筑物高達(dá)443m。當(dāng)一些高層建筑達(dá)到使用期限時(shí)，用爆破方法拆除高層建筑是切實(shí)可行的。目前在拆除高層建筑時(shí)，爆破拆除已成為首選的方法。在歐美的許多國家拆除爆破的應(yīng)用范圍十分廣泛。如聯(lián)邦德國僅在1978年至1988年的十年間就用爆破方法拆除了幾百座橋梁[22]，英國從1979年至1993年間已用爆破方法拆除了30～40座12～25層的高大建筑物，瑞典、法國、捷克、匈牙利、美國等國也都用爆破方法拆除了大量的各類高大建筑物[27]。

隨著拆除爆破技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)產(chǎn)生了一批世界著名的爆破公司[28]：

（1）Controlled Demolition Incorporated（美國馬里蘭州）。

1947年開始進(jìn)行建筑物的拆除爆破，是世界上最早進(jìn)行拆除爆破的公司。該公司除在美國進(jìn)行拆除爆破外，還在美國以外的地區(qū)承擔(dān)過數(shù)千次建筑物的拆除爆破任務(wù)。

（2）Ogden & Sons Demolition Ltd（英國約克郡）。

（3）Italesplosivi（意大利）。

（4）Veb AutofahnbauKominat（德國柏林）。

（5）Nitro consult AB（瑞典斯德哥爾摩）。

這些公司不僅在本國范圍內(nèi)進(jìn)行拆除爆破，而且非常注重爆破技術(shù)的輸出。如美國一家公司曾在巴西拆除了一座32層的大樓，英國一家公司曾為南非拆除了一座高達(dá)270m的煙囪。這些成功的實(shí)例充分顯示了用爆破方法拆除巨型建筑物的優(yōu)越性。

我國的拆除爆破一直是工程爆破中的重要組成部分，起步于20世紀(jì)50年代，曾于1958年在某市區(qū)爆破拆除鋼筋混凝土煙囪。

自20世紀(jì)70年代末，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，各地改建項(xiàng)目日益增多，拆除爆破的任務(wù)不斷擴(kuò)展[23][29]，成立了數(shù)以百計(jì)的爆破服務(wù)機(jī)構(gòu)。1973年，北京鐵路局在北京王府井爆破拆除地下室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，被拆除體積約2000m3;1976—1977年，工程兵工程學(xué)院在北京天安門廣場爆破拆除3座鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)樓房，總面積約12000m2。

20世紀(jì)80年代以來，各國高大建筑物拆除爆破技術(shù)獲得了巨大進(jìn)步[30][31]。美國一家控制爆破公司在巴西圣保羅市的繁華商業(yè)區(qū)，采用控制爆破拆除技術(shù)成功拆除一幢32層鋼筋混凝土框架大樓，周圍人員、建筑物完好無損；瑞典Gothenburg（1986年）用80kg炸藥，成功爆破拆除一棟10層宿舍樓。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，被拆除建（構(gòu)）筑物高度不斷刷新，已拆除的最大高度框架大樓達(dá)18層，鋼筋混凝土煙囪達(dá)120m；被拆建筑物工程量加大，結(jié)構(gòu)形式更加復(fù)雜，已成功拆除占地約11000m2，總建筑面積43215m2的巨型體育館。截至1995年，全國已有爆破公司500多家。

為解決日趨復(fù)雜的拆除爆破工程實(shí)際問題，我國爆破工作者從20世紀(jì)70年代末開始，運(yùn)用爆炸力學(xué)、斷裂力學(xué)、巖土力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)及運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)特別是建筑結(jié)構(gòu)等多學(xué)科理論，結(jié)合高速攝影、振動測試等多種觀測手段，分析拆除爆破建筑物破碎、倒塌、解體的力學(xué)過程，從工程中得到了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在對這些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行加工整理基礎(chǔ)上，總結(jié)出了大量的經(jīng)驗(yàn)公式，這些經(jīng)驗(yàn)公式和工程實(shí)例對后來的工程具有極大指導(dǎo)和借鑒作用。同時(shí)，在后來的設(shè)計(jì)和施工中這些公式得到進(jìn)一步的完善和發(fā)展。并且，通過對拆除爆破進(jìn)行成本核算、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，已制訂拆除爆破定額。計(jì)算機(jī)、專家系統(tǒng)等先進(jìn)的研究手段、研究方法開始引入拆除爆破的研究之中[32][33]。

我國人口眾多，城市化水平還不高，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化的推進(jìn)，城市人口急速增長已成必然之勢，而現(xiàn)有城市設(shè)施和居住條件不能滿足人民群眾日益增長的需要，勢必一方面擴(kuò)大城市范圍；另一方面加快舊城改造。各種結(jié)構(gòu)拆除任務(wù)十分繁重。加強(qiáng)對拆除爆破及其對環(huán)境影響的研究，探索復(fù)雜條件下結(jié)構(gòu)拆除坍塌機(jī)理，探索合理的爆破設(shè)計(jì)理論，及時(shí)總結(jié)不同結(jié)構(gòu)拆除經(jīng)驗(yàn)，具有特別重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，這既是加快我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要和人民群眾的必然要求，同時(shí)也是拆除爆破走向世界、面向未來、服務(wù)社會的必由之路。

自20世紀(jì)中葉，特別是80年代以來，拆除爆破得到高速發(fā)展，在許多國家已普遍為人們所接受，國內(nèi)外學(xué)者們通過大量的模型實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場觀測研究、理論經(jīng)驗(yàn)公式，取得了大量的研究成果。直至今日，這些經(jīng)驗(yàn)公式和半經(jīng)驗(yàn)公式仍是爆破設(shè)計(jì)、規(guī)程制定的基本依據(jù)。但是，由于拆除爆破涉及許多學(xué)科，影響因素十分復(fù)雜，研究十分困難，同時(shí)，被拆除對象的結(jié)構(gòu)類型、特點(diǎn)及環(huán)境條件、人們的要求已發(fā)生了很大的變化，工程的規(guī)模迅速增大，導(dǎo)致工程實(shí)踐超前于理論研究、已有的工程經(jīng)驗(yàn)落后于工程實(shí)踐的局面，其結(jié)果常給工程帶來隱患。因此，對理論研究的要求顯得格外迫切。

縱觀當(dāng)今世界，在中國、美國和眾多歐洲國家中，拆除爆破占有突出地位，是各類建筑物尤其是高大建筑物拆除的主要手段，因而這些國家對拆除爆破的研究已較為深入；在日本，由于擔(dān)心安全和環(huán)境問題，拆除爆破受到來自民間和政府的抵制，導(dǎo)致拆除爆破實(shí)踐發(fā)展緩慢，機(jī)械拆除技術(shù)居于領(lǐng)先水平，但近年拆除爆破研究工作也非常活躍[34][35]。

歐洲已成立專門的拆除協(xié)會（European Demolition Association，簡稱EDA）負(fù)責(zé)城市建（構(gòu)）筑物拆除的設(shè)備、技術(shù)、立法及其他方面的研究，為歐洲各國進(jìn)行城市建（構(gòu)）筑物控制拆除標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。法國人Cormon, Pirerre和英國人Topliss, Colin E全面論述了當(dāng)前建筑物分解拆除的各個(gè)方面，為拆除業(yè)在歐洲的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。同時(shí)，材料和結(jié)構(gòu)測試與研究實(shí)驗(yàn)室國際聯(lián)合會（RILEM）于1977年6月在英國Carston成立了專門的鋼筋混凝土拆除與重復(fù)利用技術(shù)委員會。1985年該委員會與歐洲的拆除協(xié)會（EDA）合作，在荷蘭鹿特丹召開了混凝土拆除與重復(fù)利用第一屆國際會議，之后分別于1988年在日本的東京，1993年在丹麥的奧登斯召開國際會議。在會議中，學(xué)者們與工程人士進(jìn)行了廣泛的學(xué)術(shù)討論和研究，對混凝土材料的拆除與重復(fù)利用研究起了巨大的推動作用[35][36]。

日本拆除方法研究委員會于1970年出版了“混凝土結(jié)構(gòu)拆除方法”專著，日本建筑承包商協(xié)會（BCS）成立了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)拆除委員會[35][36]。