2.2 拆除爆破技術的現狀

2.2.1 鋼筋混凝土框架結構的爆破拆除

使固體介質破碎已不難做到，許多學者已進行了大量的研究，特別是積累了豐富的經驗[37]。高大建筑物拆除的關鍵在于建筑物拆除倒塌過程和機理的研究。

馮叔瑜等學者、鐵科院和工程兵學院依據結構穩定理論對鋼筋混凝土框架和廠房拆除進行的工程研究得到了立柱應爆破的最小高度[23]。盧文波（1992年）提出了小型鋼架失穩模型，將承重立柱爆破后的裸露鋼筋骨架部分視作一個小型鋼結構，提出基于結構力學的鋼架失穩計算方法，以此確定立柱的最小破壞高度[38]。另外，對一些工程進行了結構傾倒過程的錄像和高速攝影，記錄了坍塌過程。賈金河（1999年）對桿系結構的爆破傾倒過程進行了計算機模擬分析[39]。鐵道部第四設計院提出折疊式原地坍塌的爆破作業拆除方式，這種爆破拆除方式通過微差爆破來實現，從而降低了對拆除場地范圍的要求[40]。

中國科學院力學研究所根據結構構件內力分析確定破壞框架結點的數量、位置和解體的跨度，并建立解體塑性鉸模型，計算了爆后構件運動，逐段解體的延期時間，并且成功地應用在高28m的混凝土框架結構的拆除上[41]。

20世紀80年代以來，被拆除高度和規模不斷創下新高[42],1995年2月在武漢市采用定向傾倒控制爆破拆除一座正在傾倒的高56m的18層框架大樓；2001年5月在周圍環境狹窄而復雜的條件下，廣州市成功拆除占地11000m2、總建筑面積43215m2的大型體育館。

國外對拆除爆破作業研究也做了大量的工作[43][44]，日本雖然由于國民和政府抵制拆除爆破，拆除爆破起步較晚，但學者們（1987年）對一幢六層鋼筋混凝土結構住宅樓進行了比較全面的爆破拆除研究和詳細分析。此外，木下雅敬做了壁、梁、柱構件的爆破拆除實驗和倒塌實驗；小林茂雄根據實驗研究對鋼筋混凝土爆破設計和實驗的整個過程進行了詳細分析。

2.2.2 砌體結構的爆破拆除

學者們認為：對于砌體結構，除破壞砌體中的鋼筋混凝土立柱外，還應破壞磚柱和磚墻。鐵道科學院根據房屋定向傾倒要求，計算出兩堵承重墻必需的破壞高度，根據上部結構沖擊解體所必需的重力勢能，求得結構解體所需最小破壞高度。以此為依據，將原理運用于砌體磚房的拆除，取得了好的效果。

何廣沂（1988年）提出，為了減小結構剛度、減少爆破鉆孔和藥量而在爆破前采用預處理，即對砌體結構在保證安全、結構穩定而不至倒塌的前提下，對結構某些部位外縱墻和橫墻作預拆除處理；對粗大鋼筋混凝土柱可采取預切割部分鋼筋的措施。這些措施可以大大減少起爆雷管數量、起爆網絡的復雜性，同時，減少裝藥量，達到減少爆破公害的目的[45]。

2.2.3 高聳筒形結構的爆破拆除

煙囪、水塔等高聳形結構的拆除，一直是研究的熱點，就國內情況來看，除非場地特別狹小而搭腳手架拆除外，城市絕大部分高聳結構采用爆破方法拆除，這種方法不但安全性好、成本低，而且速度快，顯示出極大優勢[46]。

高聳筒形結構爆破拆除方法即在底部炸開一個切口，使其失去平衡，上部筒體在重力矩作用下定向傾倒，觸地破碎解體。原地坍塌方式難度大，國外的失敗教訓十分深刻，一般少用。

許連坡（1985年）在對多個煙囪拆除實踐基礎上，對煙囪傾倒過程進行了力學分析，他認為煙囪不論是砌體結構還是鋼筋混凝土結構均可簡化為剛體，爆破切口形成后，上部筒體失去平衡而繞切口與預留筒壁交界處連線為軸作定軸轉動，煙囪傾倒條件取決于質心對支點連線的傾角，可忽略初始角速度的影響。煙囪傾倒的轉動導致內部出現剪力和彎矩，建立起折斷前后運動方程和內應力計算公式，當應力超過材料強度時，筒體即被折斷[47][48]。

陳華騰（1998年）也將筒體視為剛體繞定軸傾倒而不區分是砌體結構還是鋼筋混凝土結構[49]。林吉元等（1988年）對磚砌體爆破拆除煙囪的定向傾倒過程進行高速攝影觀測研究，認為對于磚砌煙囪作為剛體繞切口與預留壁兩端相交處連線為軸作定軸轉動不符合實際[50]。Huang等（1995年）利用傳感器對煙囪傾倒過程中，預留壁的復雜變形情況進行了實驗研究[51]。李巨守（1996年）對定向爆破拆除冷卻塔的過程作了研究[52]。何軍（1998年）也對筒形結構定向爆破拆除傾倒力學模型進行了探索，已拋棄了繞切口和預留壁兩端相交處連線為軸作定軸轉動的觀點，但未區分磚砌筒形結構和鋼筋混凝土筒形結構傾倒力學模型[53]。費鴻祿（2000年）研究了風載對筒形結構定向爆破傾倒過程的影響[54]。葉國莊（1998年）在剛體作定軸轉動假使下，對爆后筒體傾倒過程作了計算機模擬，這是國內期刊最早的計算機模擬拆除爆破結構傾倒過程的論文之一[55]。

國內已對很多筒形結構實施爆破拆除[56]，最高的成都熱電廠的煙囪高達216m，另外已拆除180m、150m、120m高的煙囪多座，廣東茂名石油化學公司一次拆除兩座120m高鋼筋混凝土煙囪。

國外對筒形結構的拆除也做了大量工作，為了構建煙囪爆破拆除專家系統，德國魯爾大學的Stangenberg[57]進行了鋼筋混凝土煙囪的爆破拆除實驗和數值計算的研究。該研究是為了建造一個有關煙囪爆破拆除專家系統而作準備的。該研究從三個方面進行：①全規模現場測試；②小規模的實驗室詳細研究；③數值計算模擬。英國人（1981年）利用控制爆破技術在南非拆除了一座直徑24m，高36m以下壁厚為0.96m,36m以上部分壁厚0.36m，全高270m的煙囪。