福建省大井垄大桥因道路改造需爆破拆除, 该桥梁为钢筋混凝结构, 长187 m, 宽24 m, 中间有5排墩柱, 共6跨, 跨径30 m, 周围环境复杂, 桥梁底面距离桥下马路最高达到29 m, 需严格控制爆破飞石、爆破振动、触地振动等危害。通过理论分析并运用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对对称起爆、单向起爆和中间起爆三个预选方案进行模拟, 通过对比爆堆范围和触地振动大小, 发现中间起爆方式效果最好。通过对比不同排间延期时间的模拟结果, 对原设计的短延期爆破方案进行优化, 最终采用中间起爆长延期的爆破方案。同时采用预铺缓冲层、多层缠绕防护和砂土堤防护等措施来控制爆破危害。现场爆破结果表明:采用优化方案和振动控制措施后取得了良好的爆破效果, 大桥实际爆堆形态与模拟结果大致吻合, 各监测点的峰值振动速度与模拟结果较为接近, 对周围重要设施的影响均符合要求。

烟囱定向爆破拆除的前冲决定着烟囱倒塌范围和塌落振动阈值, 为了探讨烟囱定向倾倒的前冲机理, 基于钢筋混凝土烟囱定向爆破倾倒力学分析, 考虑烟囱的3种触地姿态, 分析烟囱前冲作用规律, 得出烟囱定向爆破倾倒前冲距离及倒塌范围的计算公式; 同时在此理论研究基础上, 结合工程实例分析烟囱塌落触地振动响应特征, 对比验证理论推导的准确性和合理性。研究结果表明: 建立的烟囱前冲过程分析理论模型可较好的对烟囱的前冲过程进行描述, 且该理论模型计算结果偏于保守, 可为类似爆破工程安全防护设计提供参考; 并且在实际拆除工程中, 由于难以精确获取支撑部位的摩擦系数, 将判据一作为烟囱发生前冲时的力学依据更为合理, 在前冲分析的基础上对烟囱的塌落触地振动进行研究更为可靠。

沉管对接端止水墙采用机械拆除困难大, 采用爆破拆除更为经济高效, 然而在距重要结构近且施工技术要求高等情况下采用爆破拆除仍较困难。结合襄阳鱼梁洲东线沉管隧道对接端止水墙爆破拆除实例, 介绍了在水深大、壁厚薄且施工作业面狭窄、距被保护建筑物近以及存在一级水保生物等复杂条件下的止水墙爆破拆除施工作业技术。两道止水墙爆破拆除前均采用地质钻在宽度为1.2 m, 水下最大深度超过18 m的止水墙顶布设炮孔。东汊止水墙按照设计炸药单耗1.28 kg/m3进行爆破, 达到了预期拆除效果, 且与爆源相邻的地连墙永久支护最大峰值振速为8.16 cm/s, 离爆源较近的首节待浮运沉管最大峰值振速为3.7 cm/s, 水击波最大超压峰值为0.786 MPa, 均未造成影响。在总结东汊爆破并考虑东津止水墙实际情况的基础上优化了东津的爆破方案, 设计炸药单耗由1.33 kg/m3调整为1.02~1.33 kg/m3, 不仅达到了预期的拆除效果, 爆破振动和水击波也进一步减弱, 地连墙永久支护最大峰值振速为7.49 cm/s, 离爆源最近的暗埋段主体最大峰值振速为5.03 cm/s, 水击波最大超压峰值为0.592 MPa, 且均未造成影响。

针对异形砖混结构楼房爆破拆除, 且定向倒塌空间不足的技术难题, 基于某7层“凹”型砖混结构楼房爆破拆除工程实践, 提出了“原地坍塌和定向倾倒相结合”的逐段向内倾倒爆破拆除方法。通过创新设计爆破切口、孔网参数和爆破网路, 实现了预期的爆破拆除效果。运用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件, 模拟分析了楼房倒塌过程, 验证了设计方案的科学性。结果表明: 楼房中部楼体先触地, 两侧楼体逐段向内倾倒, 基本无后坐现象, 可按设计方案坍塌, 模拟结果与爆破结果基本一致; 两侧拐角及南北中部区域有爆堆溢出楼房原址范围, 需重点考虑该位置的倒塌空间余量, 并采取有效的安全防护措施。采用逐段向内倾倒方案爆破拆除异形砖混结构楼房, 达到了减小楼房塌落堆积范围、改善破碎解体效果的目的。

基于温寨航电枢纽工程纵向混凝土围堰爆破拆除案例, 对工程进度、爆破区域周边环境及爆破方案进行研究, 采用变线密度装药与工业电子雷管起爆网路相结合的方案, 对围堰成功实施爆破拆除。拆除体横断面呈上窄下宽结构, 钻扇形垂直超深孔, 孔内采用变线性密度装药, 且利用减弱松动爆破爆破作用指数(n=0.4~0.6)和炸药单耗(0.5~0.75 kg/m3)来控制各线密度长度和各段线装药密度, 并根据周围建(构)筑物和生态环境的保护要求导出最大单响药量来实施拆除爆破。经爆破监测：爆破有害效应均控制在安全允许之中。拆除体质量符合设计要求。

为比较不同预处理方法对钢筋混凝土水塔爆破拆除效果的影响, 对两座结构相似的水塔(1#水塔、2#水塔)进行定向爆破拆除。1#水塔爆破切口角度为198°、余留支撑体截面面积为0.68 m2、爆破切口高度为1.5 m、定向窗夹角为45°、采用爆破法开凿对称门; 2#水塔爆破切口角度为200°、余留支撑体截面面积为0.70 m2、爆破切口高度为1.2 m、定向窗夹角为63.5°、采用机械法开凿对称门。两座水塔起爆后, 1#水塔按预定方向顺利倒塌, 2#水塔切口内混凝土全部剥离飞出, 配筋外露, 水塔未能倒塌。分析认为：爆破切口形成后, 余留支撑体截面面积大, 单位面积上所承受的压应力小, 不利于钢筋混凝土水塔的顺利倒塌; 定向窗夹角大小对钢筋混凝土水塔能否倒塌没有直接关系; 爆破切口高度是影响钢筋混凝土水塔倒塌的关键因素, 爆破施工时要考虑水塔中配筋的强度、刚度和稳定承载能力, 选取合理的爆破切口高度。

由于场地大小的限制, 高耸烟囱的爆破拆除需采用折叠倒塌的方式, 为进一步研究复杂环境下100 m钢筋混凝土烟囱的双向折叠定向倾倒爆破拆除中上下爆破切口的最优延时起爆时差, 利用LS-DYNA联合Hypermesh的数值模拟方法, 采用直接法建立共节点分离式模型, 将钢筋节点与混凝土节点直接产出单元体, 进行数值模拟仿真, 同时与工程实际进行对比分析。通过对烟囱上下切口不同起爆时差下的倒塌过程和结果进行模拟分析, 得出起爆时差分别为1 s、1.5 s、2 s、2.5 s、3 s下的倒塌过程、烟囱倒地破碎程度、爆堆范围和烟囱触地速度, 分析比较后确定上下切口的最优起爆时差为2.5 s, 并且数值模拟计算的结果与工程实际高度吻合。

在楼房爆破拆除中, 针对包含裙楼(长宽比1)、办公楼(长宽比2.9)、两栋住宅楼(长宽比1.4)的复杂钢筋混凝土结构楼房按要求纵向倒塌的情况, 采用底部裙楼排间立柱爆破分步延时间隔的方式使长宽比较大的办公楼在重力作用下从中部剪切分为两部分, 楼体重心较易移出楼体外侧, 同时通过高速摄像机研究结构破坏时间、过程并证明此方法的可行性。当排间立柱采用半秒延时导爆管雷管时, 末排柱子与邻排柱子的合理延时间隔时间为200~300 ms左右, 并应对切口最高处对应末排柱子的位置进行爆破弱化, 以提高倒塌的可靠性。实际爆破中发现由于裙楼爆破后重心高度的上移有必要提高先爆楼体爆破切口的高度, 且采用平切口的形式。针对地下室空气喷出造成的飞石提出解决措施, 为今后类似爆破工程提供思路。

河源市龙川县远东花园4号楼为22层框架结构楼房, 系违章建筑需爆破拆除。紧挨楼房5 m处有一栋3层别墅, 别墅的围墙与待拆除楼房只有0.5 m, 需防止楼房产生后座。根据周围环境条件, 采用定向倾倒的方式爆破拆除, 采用梯形爆破缺口, 爆破高度13.5 m。为确定最佳延期时间, 用ANSYS/LS-DYNA对排间延期时间300 ms、500 ms和800 ms三种方案进行了模拟, 根据模拟结果, 确定最佳延期时间为300 ms。起爆时, 利用多台高级数码相机、无人机、高清摄像机等从不同方位和角度抓拍了楼房爆破运动及解体的全过程。通过数值模拟与爆破实际对比分析, 发现二者在楼房倒塌姿态、观测点的运动轨迹、解体程度、爆堆形态和堆积范围都十分接近, 数值模拟的结果的准确性和可靠性满足工程要求。

框架结构楼房在定向爆破拆除时容易产生后坐现象, 对后侧保护目标构成巨大威胁。结合城市复杂环境下框架结构楼房定向爆破拆除设计施工实践, 对控制框架结构楼房后坐的方法进行分析和探讨, 并采用LS-DYNA动力学有限元软件对方法的合理性进行数值仿真验算。实践结果表明：采用抬高爆破切口至2层, 切口后排立柱不钻孔爆破的方案, 可以有效防止或减少框架结构楼体后坐现象, 爆破后楼体1层后部立柱均保持完好, 在1层和2层连接处折断, 1层前部立柱受楼体塌落冲击作用折断, 楼体爆堆堆积高度与从1层爆破相比并无明显差异, 爆破效果良好, 并且前排底部立柱可以作为缓冲层大大消耗楼体塌落冲击的动能, 削弱触地振动效应, 减小塌落振动对周边环境的影响。