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爆破拆除后坐現(xiàn)象及預防措施的研究

文檔作者：馬梽清單少紅文檔來源：安徽理工大學		點擊數(shù)：	更新時間： 2026年02月08日
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上一篇：城市爆破拆除危險有害因素分析及預防措施

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Sichuan Building Materials
Vol.41，No.6
December，2015
第41卷第6期
2015 年12 月
爆破拆除后坐現(xiàn)象及預防措施的研究
馬梽清, 單少紅
(安徽理工大學, 安徽淮南　232001)
作者簡介:馬梽清(1990 - ),男,山東濱州人,在讀碩士研究生,主要
研究方向:工程爆破。
　　摘　要: 采用爆破控制技術(shù)拆除建筑物時, 拆除物能
否按預定方向倒塌是爆破成功的關(guān)鍵。本文以框架結(jié)構(gòu)和
高聳建筑物結(jié)構(gòu)為例, 以力學原理為基礎(chǔ)分析爆破拆除時,
拆除物后坐現(xiàn)象發(fā)生原因并提出相應的預防措施。
　　關(guān)鍵詞: 爆破拆除; 框架結(jié)構(gòu); 高聳建筑物結(jié)構(gòu); 后
坐現(xiàn)象; 預防措施
　　中圖分類號: TU746． 5 文獻標志碼: B
文章編號:1672 -4011(2015)06 -0037 -02　
DOI:10. 3969/ j. issn. 1672 -4011. 2015. 06. 020
0　前　言
爆破拆除技術(shù)是目前拆除業(yè)中最有競爭力之一的技術(shù),
在城市改建、擴建中, 爆破技術(shù)的應用越來越廣泛、越來
越受到重視。這門技術(shù)具有便捷、高效的特點, 同時帶來
了巨大的經(jīng)濟效益。但目前爆破拆除仍然有許多問題存在,
其中之一便是拆除物有時會發(fā)生后坐現(xiàn)象。爆破拆除中需
要拆除物按預定的方向倒塌, 然而在施工過程中由于種種
原因會造成拆除物部分結(jié)構(gòu)不按預定方向倒塌, 這就是后
坐現(xiàn)象。后坐現(xiàn)象可能引起巨大的經(jīng)濟損失, 所以在爆破
拆除中必須預防這種現(xiàn)象的發(fā)生。
1　框架結(jié)構(gòu)后坐現(xiàn)象
1． 1　框架結(jié)構(gòu)后坐現(xiàn)象分析
以橫向4 排柱多層框架結(jié)構(gòu)樓房為例, 如圖1 所示。
采用橫向倒塌方式。
h
H
A1
A2
B1
B2
C1
C2
D1
D2
后排前排
PA PB q PC PD
圖1　橫向框架圖2　爆破前結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)
　　取底層框架結(jié)構(gòu)A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 位研究對象,建
立力學模型如圖2 所示。其中PA 、PB 、PC 、PD 為2 層以上結(jié)構(gòu)
荷載通過支柱傳遞給A1 、B1 、C1 、D1 的軸力。q 為梁上受到上
層結(jié)構(gòu)板和墻的自重及其余物體的合力,假設(shè)為均布荷載。
爆破前,4 根支柱均處于偏心受壓的狀態(tài)。立柱上受到的壓應
力小于立柱的抗壓強度。梁A1 B1 、B1 C1 、C1 D1 在均布荷載q
的作用下處于受彎狀態(tài)。在梁的上部受壓,壓力主要由混凝
土承擔,在梁的下部受拉,拉力主要由鋼筋承擔。梁上所承受
的壓應力小于混凝土的抗壓強度,所承受的拉應力小于鋼筋
的抗拉強度,因此梁處于穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)構(gòu)整體屬于超靜定結(jié)
構(gòu),處于穩(wěn)定狀態(tài)。
若末排立柱不做爆破處理,對爆破過程中結(jié)構(gòu)進行力學
分析。在框架結(jié)構(gòu)爆破過程中,爆破高度通常從前排立柱向
后排立柱依次遞減。假設(shè)D1 D2 為前排立柱,A1 A2 為末排立
柱。爆破高度在D1 D2 、C1 C2 、B1 B2 立柱中依次減小。在爆破
的瞬間受力如圖3 所示。此時D1 D2 、C1 C2 、B1 B2 立柱均完全
破壞并失去承載能力,由于A1 A2 立柱未處理,因此,在豎向
載荷的作用下仍承受壓力。假設(shè)A1 A2 立柱所用荷載小于抗
壓強度,則A1 A2 立柱仍具有足夠的支撐能力,此時梁A1 D1 變
為懸臂梁,在A1 端將產(chǎn)生最大的彎矩。在工程實際中,梁的受
力狀態(tài)為上部受壓、下部受拉,因此,梁內(nèi)鋼筋主要布置在梁
的下方,梁的上方只有少量鋼筋。當A1 D1 變?yōu)閼冶哿汉?A1
端受到逆時針方向的彎矩作用,此時梁的上部受拉、下部受
壓,因此,梁極易破壞。A1 端產(chǎn)生斷裂后形成鉸鏈,將其近似
看作剛體定軸轉(zhuǎn)動。當梁A1 D1 的D1 端沿著轉(zhuǎn)動方向接觸地
面后,地面對接觸點產(chǎn)生反力,則該反力可以分解為沿著梁
A1 D1 的力和垂直于梁A1 D1 的力。梁上的均布荷載和A1 、B1 、
C1 、D1 的軸力仍垂直于梁A1 D1 ,同時產(chǎn)生沿著水平方向的分
力,此分力對A2 端產(chǎn)生彎矩,使得立柱A1 A2 繞A2 端作逆時
針轉(zhuǎn)動,如圖4 所示。最大彎矩發(fā)生在A2 端,因此,立柱從根
部斷裂并倒向后側(cè)的可能性較大,此時可能會發(fā)生后坐現(xiàn)
象。
A1 B1 C1 D1
A2
q
FAA
M
H1
a
圖3　爆破時結(jié)構(gòu)
受力狀態(tài)
圖4　接觸地面時
受力狀態(tài)
圖5　處理后
受力狀態(tài)
1． 2　框架結(jié)構(gòu)后坐現(xiàn)象的預防措施
對于框架結(jié)構(gòu)后坐現(xiàn)象的預防, 主要是防止在A2 端產(chǎn)
生逆時針的彎矩,這需要在爆破時對A2 端進行預處理,比如
松動爆破等。該效果的力學原理如圖5 所示。梁A1 D1 在荷載
的作用下沿A1 端作逆時針轉(zhuǎn)動,此時A2 端可以簡化為鉸接,
因此,在A2 端不會產(chǎn)生彎矩,根部不會由于彎矩作用斷裂。結(jié)
構(gòu)主體向前偏移x = H1·sinα 。工程實踐證明, 通過這種方
式可以有效減小后坐現(xiàn)象。
2　高聳建筑物結(jié)構(gòu)后坐現(xiàn)象的預防措施
2． 1　高聳建筑物結(jié)構(gòu)后坐現(xiàn)象分析
高聳建筑物結(jié)構(gòu)發(fā)生后坐現(xiàn)象, 主要是由于爆破切口
的不合理設(shè)計, 爆破切口的設(shè)計主要包括切口形狀、切口
長度和切口高度。高聳建筑物結(jié)構(gòu)的爆破切口形狀一般呈
倒梯形, 本文主要從爆破切口的長度和高度來分析后坐現(xiàn)
象。
當切口形成后, 建筑物的受力狀態(tài)發(fā)生改變, 在切口
處主要由剩余部分來支撐上部建筑物的重力。若切口長度
過長, 上部建筑物的重力作用在承載部分上, 這將導致荷
載超過承載部分的抗壓強度, 使結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞, 結(jié)構(gòu)在未
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Vol.41，No.6
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爆破前下塌, 這可能造成周圍建筑物的破壞。
切口高度一般采用重心偏出原理來計算, 其計算原理
為塔體在傾覆力矩下促使切口閉合時要確保重心偏移的距
離大于建筑物外徑。
如圖6 所示, 建筑物爆破過程中, 切口以上部分結(jié)構(gòu)
的重心向前偏移, 預留支撐部分所受到的豎直壓力逐漸變
小, 但所受的水平壓力逐漸增大, 當水平壓力大于建筑物
的抗壓強度時, 預留支撐部分沿AB 面發(fā)生斷裂破壞, 這可
能產(chǎn)生后坐現(xiàn)象。
2． 2　高聳建筑物結(jié)構(gòu)后坐的預防措施
切口長度與結(jié)構(gòu)強度滿足一定的關(guān)系。設(shè)切口長度為
L, 切口平面如圖7 所示。
Fx
A B
Fy
q
C
h
x
爆破切口
y
受拉區(qū)
受壓區(qū)
圖6　爆破時受力狀態(tài)圖7　切口平面圖
PS
≤ [σy ] (1)
A = πθ
360(2Rb - b2 ) (2)
L = 2πR(1 - θ
360) (3)
結(jié)合式(1) ~ (3) 得出:
L ≤ 2πR - 2PR
[σy ]·(2Rb - b2 ) (4)
式中P— 承載面上部結(jié)構(gòu)重力,N;
A— 預留部分面積,m2 ;
[σy ]— 抗壓強度,Pa;
θ— 預留部分圓心角,(°);
R— 切口處結(jié)構(gòu)外半徑,m;
b— 結(jié)構(gòu)的壁厚,m。
從式(4) 可以看出,切口的長度L 與結(jié)構(gòu)的抗壓強度
[σy ] 有關(guān),當建筑物的[σy ] 比較大時,可以適當?shù)脑黾覮 的
長度;當建筑物的[σy ] 比較小時,要適當?shù)臏p小L 的長度。
切口的高度必須滿足一定的條件:
σcmax ≤ [σt ] (5)
式中σcmax - B 點的最大正應力,Pa;
[σt ] - 結(jié)構(gòu)的極限彎曲抗拉強度,Pa。
對B 點進行應力分析:
σcmax = σ2
+ (σ2
2 ) + τ2 (6)
σ =
Fx h e - (R - b)cos θ
[ 2 ]
I - Fy
A -
Fy h e - (R - b)cos θ
[ 2 ]2
I
(7)
τ = Ry
A (8)
I = 2Rb R2 θ
4 - 2eRsin θ
2 + e2 θ
2 + R2
[ 4 sinθ ] (9)
e = 720sin θ
2 (3R2 - 3Rb + b2 )
3πθ(2R - b) (10)
式中Fx 、Fy - C 點水平壓力和豎直壓力,N;
h - 爆破缺口高度,m;
I - AB 面對中性軸的慣性矩,m4 ;
e - AB 面中性軸到圓心的距離,m。
經(jīng)計算得:
h ≤
σt + Ry
A - R2x
[σt ]A2 [ ]I
Rx e - (R - b)cos θ
[ 2 ] +
Ry e - (R - b)cos θ
[ 2 ]
Rx
(11)
若切口高度h 不滿足(11)式, 則容易造成后坐現(xiàn)象。
對于高聳建筑物結(jié)構(gòu)后坐現(xiàn)象的預防主要是優(yōu)化爆破
切口的參數(shù)。切口的形狀要根據(jù)拆除物的特點來選擇。切
口的長度要滿足(4)式, 切口的高度要滿足(11)式。
3　結(jié)　論
本文分別對框架結(jié)構(gòu)和高聳建筑物結(jié)構(gòu)的后坐現(xiàn)象作
出原因分析和提出預防措施。在爆破拆除中必須避免后坐
現(xiàn)象的發(fā)生。通過對拆除物的結(jié)構(gòu)分析, 并結(jié)合當?shù)氐匦巍?
周圍環(huán)境等特點來選擇合適的爆破方式, 能有效地減小后
坐現(xiàn)象發(fā)生的可能性。[ID: 002434]
參考文獻:
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破,2008,25(2): 12 -18.
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的概念。
4　結(jié)　論
本文通過介紹了樓板的各種常用的平面內(nèi)剛度表達方
式, 指出利用樓板的剪切剛度或是裝配式樓板的水平等效
剪切剛度能更好更高效地求解空間結(jié)構(gòu)模型, 利用單廣義
位移剛度能夠更好地描述樓板的面內(nèi)性能, 并且指出剛性
樓板是一個相對的概念, 要和豎向抗側(cè)力構(gòu)件的抗側(cè)剛度
聯(lián)系起來。[ID: 002365]
參考文獻:
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