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科学爆破一座高楼,总共分几步?

日期: 来源:新周刊收集编辑:答案如下

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答案如下

(ID:theanswer163)


盖一座几十层高的楼,需要好几年,炸毁它们,却只需要……8秒。


但这8秒背后,却要面对各种各样的极限挑战。


计算与规划中的一点误差,就会让爆破变成一场灾难。


如何科学引爆一座大楼?


这是原位于浙江大学湖滨校区内的3号教学楼,它有22层,高67.5米,曾被称为杭州西湖边的第一高楼[1][2]。


但在2007年,人们围在它旁边,不是为了打卡地标,而是在琢磨——该怎么把这大高个给炸了。


我们先来看看它的位置。


当时3号教学楼在这,东侧75m为杭州市区繁忙的主干道延安路,再远处还有居民楼;北侧是浙大湖滨校区的其它建筑[1]。



明确了位置,就能挑选出最合适的爆破方式。

如今中国常用的爆破方法,主要分为定向倾倒、折叠倒塌、原地坍塌、逐断解体四种。

定向倾倒,也就是爆破底部的部分支撑部位,形成像这样三角形或梯形的缺口,之后楼房就会朝着缺口方向倒塌[3]。

需要注意的是,大楼外移时的重心得移出这个闭合支点,或是移动时的冲击力足以使结构被破坏失稳[3]。


不然,你可能会喜提一栋像比萨斜塔这样的“世界文化遗产级”建筑。

如果周边环境不够大,我们可以在大楼上多炸几个同方向或不同方向的三角形缺口,让它下落时折叠起来节省面积[3]。


如果周围更拥挤,就只能对大楼底部的所有承重柱、墙体进行爆破,让它原地坍塌。同时也需对上部一些楼层进行爆破松动,不然——你可能只给它修了个脚[3]。

楼过高时,可以更温和地逐排依次爆破,它就会像多米诺骨牌那样逐段坍倒[3]。


在爆破浙大3号楼前,工作人员先拆除了南侧的其它建筑。如此,3号楼就有足够空间躺下,爆破师们就选择了更容易操作的定向倾倒。

他们规划炸掉大楼南侧1-4层的第1排立柱,1-3层的第2排立柱,1-2层的第3排立柱,形成像这样的切口,并在高楼进行松动爆破,3号楼预计就会像南侧坍塌[1]。


那又需要多少炸药,才可以让它顺利倒下呢?

炸药放少了,你只给大楼挠了个痒,搓了个澡;放多了,又成了连人带车一起炸。

放的位置也很重要,这可不像电影里那样,随便把炸药往墙角一丢就好了,而是要在承重的墙柱里钻一个个洞,将炸药塞在里面引爆[4]。

根据具体的结构尺寸,柱体上的爆破孔有这样的单排或多排的布孔方式,墙体则有平行或交错的两种布孔排列[3]。


我们可以根据公式计算炸药量。比如像这种爆破单孔排布的立柱,我们先要计算最小抵抗线W。它指的是炸药到柱体两面间的距离,在单排孔布置中,它通常为柱体宽度B的一半。

知道了最小抵抗线,我们就能用公式算出孔距( a = 1.2 ~ 2.0W ),孔深( l = 0.6 ~ 0.65A ),并进一步算出单孔中所需的药量 Q = qABa [3]。

这里的q指的是炸药单耗,它通常根据爆破体的实际材质、强度,结合试爆状况而定[3]。


在这些理论基础上,爆破师就能计算出浙大3号楼所需的炸药数量。他们在大楼的立柱和剪力墙上开了1373个炮孔,并总共放置257千克的炸药[1]。

不过,楼虽然倒了,不考虑倒塌后的后果也不行。比如强烈的爆波振动可能会引发地震,乱窜的飞石不经意间就能成为“杀人凶器”[3]。

这些都得考量在内。《爆破安全规程》对各种不同类型的建筑爆破时的振速做了明确规定,一般民用建筑物的振速得控制在1.5-3cm/s。

我们将安全振速带入公式,就能反推出符合安全震动时,该爆破建筑能使用的最大火药量。经计算,浙大3号教学楼的总火药量只要控制在428kg内,就符合震动安全标准。为了保险起见,爆破还被分成了4段,每段间隔0.5s引爆,从而分摊振幅[1][5]。


工作人员还挖了5道减振沟,筑起减力墙,进一步降低爆破震动带来的危害;并在减力墙上铺了彩条化纤布料,防止落石飞溅[6]。

在这些准备都完成后,接下来就是屏息等待了。

曾经的西湖第一高楼,就这样轰然倒塌。倒塌后长63.5m、宽36m,底部向南移了11.5m,整个过程基本没有飞石,甚至溅起的泥土散落范围都没有超过20m[3]。


1993年,“西湖第一高楼”拔地而起,这座本来规划能使用上百年的大楼,最终却只有13年的寿命[7]。

随着杭州都市发展、浙江大学搬迁,原本的湖滨老校区所在地皮被其他建设集团买入,打算打造成西湖边的黄金商圈。这座呆板、方正的教学楼,自然无法变成新潮的商场[8]。

被爆破拆除的大楼,都有着类似的故事——他们或因年代久远,或因都市更替,或是被建商抛弃的烂尾楼。

比如本有望成为中山最高楼的“山顶花园”,却因断了资金链而烂尾。它曾几经更名为“阳明山庄”“中山名居”,但气派的名字并没有给它带来好运,它最终以“中国第一高烂尾楼”的名字化为废墟[9][10]。

西湖第一高楼所在的位置,如今成了西湖边的热门商场嘉里中心,一座座高楼倒塌后,又会有一座座更高的楼在废墟上升起。

制作人员
剪辑:哔哔吧比嘭
视觉:那个了
分镜:那个了
三维:张亮 孟帅
动效:印万博
文稿:斯嘉
审核:芙若拉
配音:斯嘉
策划:斯嘉

[1]齐世福,刘定,谭雪刚,薛峰松.(2007).西湖第一高楼定向爆破拆除.工程爆破.13(4),50-53.

[2]新华社.(2007).杭州爆破拆除西湖边第一高楼.

[3]刘殿书,李胜.(编).爆破工程.科学出版社.

[4]谢先启.(2019).拆除爆破技术的发展与展望.爆破.36(2),1-12.

[5]中国标准.(2014).爆破安全规程.GB6722-2014.

[6]浙江在线.(2007).西湖第一高楼如何“软着陆”专家解读技术奥秘.

[7]浙江在线.(2007).西湖第一高楼爆破引争议 设计寿命百年仅用13年.

[8]现代快报.(2007).西湖第一高楼背后数十亿诱惑.

[9]中山日报.(2010).中山烂尾楼“复活”潮起.

[10]中国新闻网.(2009).全国最高烂尾楼爆破.



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