拆除爆破技术的发展历程及应用

拆除爆破产生于“二战”废墟的清理中，20世纪70年代才进入城市，作为“一项带有开拓性的新技术领域”[22，23，24]正式登上国家建设的大舞台。

拆除爆破已经成为工程爆破的重要组成部分，是一种高效、经济、安全的重要施工手段。自20世纪70年代末，特别是改革开放以来，随着经济建设的加快，我国科技人员进行了大量的工程实践，也做了一些研究课题，积累了丰富的拆除爆破经验，基本上解决了当时一般建筑物和构筑物拆除爆破问题，并能一定程度上控制飞石、空气冲击波和地震效应，使我国在工程爆破特别是在拆除爆破领域技术水平处于世界前列[23，24，25，26]。

由于高层建筑物的发展极为迅速，从而为拆除爆破提供了广阔的发展前景。19世纪中叶以前，由于建筑和提升系统的发展滞后，国外几乎没有高层建筑。19世纪中叶至20世纪中叶，由于水泥和电梯的发明，高层建筑的发展很快，在此期间建筑的高度已达到100层，381m（美国的帝国大厦）。20世纪50年代以来，高层建筑在世界的发展更为迅速，据统计，1989年世界上超过212m的建筑已达到100座，最高的建筑物高达443m。当一些高层建筑达到使用期限时，用爆破方法拆除高层建筑是切实可行的。目前在拆除高层建筑时，爆破拆除已成为首选的方法。在欧美的许多国家拆除爆破的应用范围十分广泛。如联邦德国仅在1978年至1988年的十年间就用爆破方法拆除了几百座桥梁[22]，英国从1979年至1993年间已用爆破方法拆除了30～40座12～25层的高大建筑物，瑞典、法国、捷克、匈牙利、美国等国也都用爆破方法拆除了大量的各类高大建筑物[27]。

随着拆除爆破技术的发展，同时产生了一批世界著名的爆破公司[28]：

（1）Controlled Demolition Incorporated（美国马里兰州）。

1947年开始进行建筑物的拆除爆破，是世界上最早进行拆除爆破的公司。该公司除在美国进行拆除爆破外，还在美国以外的地区承担过数千次建筑物的拆除爆破任务。

（2）Ogden ＆Sons Demolition Ltd（英国约克郡）。

（3）Italesplosivi（意大利）。

（4）Veb AutofahnbauKominat（德国柏林）。

（5）Nitro consult AB（瑞典斯德哥尔摩）。

这些公司不仅在本国范围内进行拆除爆破，而且非常注重爆破技术的输出。如美国一家公司曾在巴西拆除了一座32层的大楼，英国一家公司曾为南非拆除了一座高达270m的烟囱。这些成功的实例充分显示了用爆破方法拆除巨型建筑物的优越性。(www.xing528.com)

我国的拆除爆破一直是工程爆破中的重要组成部分，起步于20世纪50年代，曾于1958年在某市区爆破拆除钢筋混凝土烟囱。

自20世纪70年代末，随着经济建设的发展，各地改建项目日益增多，拆除爆破的任务不断扩展[23，29]，成立了数以百计的爆破服务机构。1973年，北京铁路局在北京王府井爆破拆除地下室钢筋混凝土结构，被拆除体积约2 000m3；1976—1977年，工程兵工程学院在北京天安门广场爆破拆除3座钢筋混凝土框架结构楼房，总面积约12 000m2。

20世纪80年代以来，各国高大建筑物拆除爆破技术获得了巨大进步[30，31]。美国一家控制爆破公司在巴西圣保罗市的繁华商业区，采用控制爆破拆除技术成功拆除一幢32层钢筋混凝土框架大楼，周围人员、建筑物完好无损；瑞典Gothenburg（1986年）用80kg炸药，成功爆破拆除一栋10层宿舍楼。

进入20世纪90年代以来，被拆除建（构）筑物高度不断刷新，已拆除的最大高度框架大楼达18层，钢筋混凝土烟囱达120m；被拆建筑物工程量加大，结构形式更加复杂，已成功拆除占地约11 000m2，总建筑面积43 215m2的巨型体育馆。截至1995年，全国已有爆破公司500多家。

为解决日趋复杂的拆除爆破工程实际问题，我国爆破工作者从20世纪70年代末开始，运用爆炸力学、断裂力学、岩土力学、材料力学、结构力学及运动学、动力学特别是建筑结构等多学科理论，结合高速摄影、振动测试等多种观测手段，分析拆除爆破建筑物破碎、倒塌、解体的力学过程，从工程中得到了大量的实践经验，在对这些经验进行加工整理基础上，总结出了大量的经验公式，这些经验公式和工程实例对后来的工程具有极大指导和借鉴作用。同时，在后来的设计和施工中这些公式得到进一步的完善和发展。并且，通过对拆除爆破进行成本核算、经济指标分析，已制订拆除爆破定额。计算机、专家系统等先进的研究手段、研究方法开始引入拆除爆破的研究之中[32，33]。

我国人口众多，城市化水平还不高，随着经济的发展，城市化的推进，城市人口急速增长已成必然之势，而现有城市设施和居住条件不能满足人民群众日益增长的需要，势必一方面扩大城市范围；另一方面加快旧城改造。各种结构拆除任务十分繁重。加强对拆除爆破及其对环境影响的研究，探索复杂条件下结构拆除坍塌机理，探索合理的爆破设计理论，及时总结不同结构拆除经验，具有特别重要的理论价值和现实意义，这既是加快我国经济建设的需要和人民群众的必然要求，同时也是拆除爆破走向世界、面向未来、服务社会的必由之路。

自20世纪中叶，特别是80年代以来，拆除爆破得到高速发展，在许多国家已普遍为人们所接受，国内外学者们通过大量的模型实验、现场观测研究、理论经验公式，取得了大量的研究成果。直至今日，这些经验公式和半经验公式仍是爆破设计、规程制定的基本依据。但是，由于拆除爆破涉及许多学科，影响因素十分复杂，研究十分困难，同时，被拆除对象的结构类型、特点及环境条件、人们的要求已发生了很大的变化，工程的规模迅速增大，导致工程实践超前于理论研究、已有的工程经验落后于工程实践的局面，其结果常给工程带来隐患。因此，对理论研究的要求显得格外迫切。

纵观当今世界，在中国、美国和众多欧洲国家中，拆除爆破占有突出地位，是各类建筑物尤其是高大建筑物拆除的主要手段，因而这些国家对拆除爆破的研究已较为深入；在日本，由于担心安全和环境问题，拆除爆破受到来自民间和政府的抵制，导致拆除爆破实践发展缓慢，机械拆除技术居于领先水平，但近年拆除爆破研究工作也非常活跃[34，35]。

欧洲已成立专门的拆除协会（European Demolition Association，简称EDA）负责城市建（构）筑物拆除的设备、技术、立法及其他方面的研究，为欧洲各国进行城市建（构）筑物控制拆除标准化设计提供参考和依据。法国人Cormon，Pirerre和英国人Topliss，Colin E全面论述了当前建筑物分解拆除的各个方面，为拆除业在欧洲的发展作出了巨大的贡献。同时，材料和结构测试与研究实验室国际联合会（RILEM）于1977年6月在英国Carston成立了专门的钢筋混凝土拆除与重复利用技术委员会。1985年该委员会与欧洲的拆除协会（EDA）合作，在荷兰鹿特丹召开了混凝土拆除与重复利用第一届国际会议，之后分别于1988年在日本的东京，1993年在丹麦的奥登斯召开国际会议。在会议中，学者们与工程人士进行了广泛的学术讨论和研究，对混凝土材料的拆除与重复利用研究起了巨大的推动作用[35，36]。

日本拆除方法研究委员会于1970年出版了“混凝土结构拆除方法”专著，日本建筑承包商协会（BCS）成立了钢筋混凝土结构拆除委员会[35，36]。