基坑支护爆破技术.docx
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基坑支护爆破技术
深基坑支护结构钢筋混凝土水平支撑爆破拆除施工技术
中建八局三公司刘海峰马怀章汪仲琦
摘要:
关坚词:
1工程概况
本工程为四层地下室,框架结构,地下室底板标高-16.500m。
地下室基坑占地面积约26000m2,地下室基坑支护为三道钢筋混凝土支撑。
根据基坑施工方案,第一道、第三道水平支撑采用机械拆除,第三道支撑拆除后施工-3层楼面结构。
-3层结构施工完毕后拆除第二道支撑,第二道支撑采用爆破法拆除。
第二道支撑梁规格为:
围檩1500mm×1000mm,支撑梁1400mm×900mm、1500mm×900mm,联系杆、琵琶撑为700mm×700mm;钢筋混凝土支撑梁的混凝土强度等级C30。
第二道支撑平面布置图如图1
图1第二道支撑平面布置图
2深基坑支护结构水平支撑爆破的特点及施工重点
2.1深基坑支护结构水平支撑爆破拆除的特点
采用爆破拆除具有施工速度快,拆除劳动强度小,拆除风险大、对周边环境影响大的特点。
2.2深基坑支护结构第二道水平支撑爆破拆除的重难点
本工程地处苏州工业园闹市区,与城区建筑物相距80m;另外,本工程用地红线周围遍布电力管线、燃气管线,总体来说周边环境较为复杂。
要保证爆破震动不会破坏周边建筑物结构及周边电力、燃气管线及人员安全,对爆破实施提出了极高的要求,具体重点如下:
(1)要严格控制爆破震动力在设计范围;因爆破区域紧靠需要保护的围檩及维护桩,下部为已建成的负三层楼板,上部为第一道支撑,故要严格控制爆破震动力,防止爆破引起周围结构的破坏,另外就是防止爆破影响周边电力、燃气管线安全;
(2)要严格控制飞石对人体和周围建筑物的损失;要在适当位置搭设防护棚,绝对不允许有飞石伤人;
(3)施工作业难度大,要把它列入重点来抓;因支撑全部是横架在空中,不管是清孔、连线、装药还是爆破后的清渣全部为高空作业,施工难度大,而且钢筋混凝土配筋率高,对装药量的控制要求较高。
(4)要把爆破扬尘控制关系到环保的重要内容来抓;本次爆破要求扬尘控制在目测1.5m以下,要求设置防扬尘临时喷淋系统,同时配置高压消防水枪共同控制扬尘。
3深基坑支护结构第二道支撑爆破拆除施工
3.1支撑爆破拆除的工艺流程
技术设计→按设计在支撑上预埋炮孔(未预埋炮孔的部位钻孔)→炮孔检查、清孔、补孔→安全防护(包括搭设防护棚)→临时喷淋系统→装药、填塞→连线→警戒、起爆→喷淋除尘、爆后检查、解除警戒→拆除防护棚、爆渣打堆、清理装车外运及废钢筋回收
3.2爆破施工设计要求
(1)在具备换撑条件后,为保证维护体系稳定,爆破拆除先是通过预裂爆破方式将围檩与支护桩之间爆破切割出一道缝,再用小药量爆破法断开支撑与围檩的联系,然后采用先角撑区域后对撑区域,先次梁后主梁,隔梁爆破,逐区域、逐段换撑的方案,使换撑在一个相对较长的时间过程中完成。
(2)采用先断开支撑和围檩的联系及毫秒延期微差起爆技术来控制爆破震动。
本工程采用延期微差爆破,主要目的是破碎混凝土,减小爆破震动。
爆炸产生的震动一是通过支撑传递给围檩、维护桩以及周围目标,二是通过钢立柱传递。
在大量爆破前,用小量的炸药将支撑与围檩处断开,切断震动传递途径减少震动。
采用毫秒延期起爆技术将炸药量划整为零,减小一次起爆药量,控制爆破震动。
(3)采用全粉碎性爆破的方案,合理布设炮孔、优化爆破参数并采用严密防护来控制爆破飞石,以防碎块落下砸伤负三层楼面。
3.3预埋炮孔
严格按照设计要求的间距,预留爆破孔,采用符合设计大小及要求的纸质卷筒插入支撑梁内采用铁丝绑扎固定,两端孔眼采用胶带封堵。
3.4炮孔检查、清孔、补孔
按设计核对支撑梁上预留的爆破孔,检查其孔深度、大小是否符合设计要求,对于遗漏孔位的采用水钻开孔的方式补孔,在开孔的过程中如碰到支撑梁钢筋则就近换位置重新开孔,保证支撑结构安全。
3.5安全防护措施
3.5.1楼面防护措施
被爆的结构物碎块在落地时,为避免冲击损坏楼面,采用如下的方法:
采用粉碎性破坏,使爆破碎渣很细很小,质量较小对底板、楼面的冲击无影响。
在楼面上面铺上一层竹笆,从而控制个别较大的爆破碎渣落地冲击不损坏楼面(主要是提防爆破节点处正下方的楼面)。
把整个结构物划分成若干个爆破单元,通过延期分段逐个单元爆破。
3.5.2飞石防护措施
用两层湿草包或一层草帘覆盖在爆破的装药部位的支撑上;
重点保护目标方向用脚手架搭设竹笆维墙防止飞石。
在整个爆破区域搭设脚手架及竹笆防护,支撑立杆纵横间距为1.8m~2.0m,水平钢管的间距为2.0m,在第二道支撑体上架设水平钢管支架,支架间距为2.0m,然后在水平钢管支架上纵向铺设间距为0.4m钢管,钢管用扣件连接,上下两层钢管用扣件固定,然后在钢管上铺设两层竹笆,同层相邻竹笆间搭接为10cm以上,上下层搭接头应错开,竹笆与骨架(钢管)间用铁丝捆扎,在竹笆上铺设绿网;待绿网铺设完毕后再次在竹笆上纵向铺设间距为0.4m钢管,钢管用扣环联接,竹笆与钢管用铁丝捆扎,最后在钢管上横向铺设间距为2.0m水平压杆,上层压杆与立杆用扣件固定,形成一整体,使防护形成一个封闭体。
上层压杆必须与立杆用扣件扣牢,防止竹笆被冲击波冲起,飞石逃逸,以下是支撑飞石安全防护的实例照片:
3.5.3特殊部位保护措施
(1)对钢格构柱的保护措施:
钢立柱对水平支撑有着垂直支撑作用,为防止在下道支撑爆破时,由于钢立柱的损坏而导致上道支撑的坍塌,爆破时必须对钢立柱采取必要的防护措施:
、在靠近钢立柱装药时减小单孔装药量(减少30%);
钢立柱内侧的炮孔不装药;
将靠近钢立柱的单段齐爆药量控制在1公斤以内。
钢立柱与其周边炮孔间距大于10cm。
对埋藏在砼中的钢立柱,采取以格构柱为中心,呈环形由外圈依次向中心起爆,保证格构柱四面受力均衡。
同时由于爆破方向是向外的,可减少对格构柱的影响。
b、对楼板的保护:
支撑在基坑爆破,主要安全隐患有两个,一是爆破震动对结构的影响;二是由于爆破过程中由于各种原因造成断梁或砼大块直接砸在楼板上,造成楼板内伤,为此采取以下措施:
、一次齐爆量的控制:
支撑爆破时,一次齐爆药量控制在30kg以下,反算爆破震动可控制在3cm/s以内,根据国标GB6722—2003《国家爆破安全规程》规范,一般砖混居民房能承受2~3cm/s震动,对于钢筋混凝土结构而言,控制在3~5cm/s以内对结构不会影响;
、确保准爆性:
为防止断梁或大块砼砸在楼板上,采取粉碎性爆破原则,落地后无较大质量;同时采用复式起爆网络,每个炮孔确保至少有两条回路相连,防止产生哑炮;
(2)对围护桩的保护措施:
、装药时减小单孔装药量30%;
、围护桩与周边炮孔间距大于10cm。
(3)对塔吊的保护措施
由于1#、2#、3#塔吊距离爆破支撑距离较近,在爆破时,塔吊四周应减少药量,并在塔吊四周设防护屏障,确保塔吊安全。
在爆破防护区域内,塔吊塔身采用双层竹笆片进行包裹防护。
(4)柱、墙插筋的保护措施
将柱、墙的插筋丝头套上塑料帽并采用废旧蛇皮袋包裹缠绕进行保护。
(5)电梯井、楼梯口的保护措施
电梯井、楼梯口采用搭设钢管架、面层铺设废旧模板或者竹笆进行遮盖,防止散落混凝土掉入电梯井内。
电梯井、楼梯口内钢管架采用Φ48钢管,壁厚不小于2.7mm,立杆间距≤900mm,水平杆步距≤1600mm,最上层水平杆与立杆采用双扣件紧固、@≤300mm(与对应的-12.85m楼层齐平),满铺废旧多层模板或者竹笆进行遮盖。
(6)后浇带的保护措施
楼层后浇带采用木方加废旧模板进行防护。
(7)外墙与支护桩体之间空挡防护措施
为防止拆除的混凝土块砸坏外墙止水钢板和插筋及避免垃圾落入钢筋中给后期的清理工作带来困难。
在外墙与支护桩之间及外墙插筋上搭设保护架,即在外墙里侧、外侧紧贴外墙竖立杆,外墙与之支护桩之间再加一排立杆,立杆纵向间距为1m,立杆底板止水钢板上口10cm处搭设横向和纵向扫地杆,在第二道支撑梁下30cm~50cm处搭设纵向水平杆和小横杆,小横杆与立杆双扣件紧固,小横杆向墙外倾斜30°~45°。
纵向水平杆@≤300mm,顶部水平杆上用竹芭片或废旧多层板满铺,保护架搭设详见图5所示。
图5外墙钢筋及外墙与支护桩空挡区域防护图
外墙与支护桩体之间设置有换撑板(标高-12.85m),换撑板非连续布置,每两块换撑板之间有2m(1.8m)空挡。
在换撑板之间空挡区域采用双排钢管脚手架进行防护,空挡中间沿垂直于墙的方向放置两排立杆,立杆端部短向水平杆双扣件紧固,换撑板之间的空档防护见图6所示。
图6换撑板之间空挡区域防护图
3.5.4爆破孔堵塞及引爆要求
(1)炮孔采用潮湿的黄沙堵塞,堵塞要求密实,同时还要严格控制堵塞长度,这样不仅可以使炸药能量充分发挥,而且可以有效的避免爆炸能量外泄,产生冲炮。
(2)选择最佳爆破时间,为确保工程安全的万无一失,爆破时请公安以及交警同志封路警戒,所有人员车辆等均撤离警戒线外。
3.6临时喷淋设施的安装和使用
按照喷淋口处水头压力相等的原则,计算各段管的直径,按照第二道支撑位置结合防护分区,安装临时喷淋系统,当引爆后产生扬尘时立即打开临时喷淋设施,确保环境不被污染
3.7装药、填塞的技术要求
(1)为避免能量集中,采用多打孔、少装药和微差延期起爆技术,将能量合理分散,严格控制单孔药量。
同时在主爆破前断开主要传递震动的联系部分,本工程中是指断开支撑与围檩的连接,见图16所示。
(2)爆破参数确定
以规格为1400×900mm2梁为例介绍爆破参数
a、最小抵抗线W:
根据支撑梁的断面尺寸,W=40cm;
b、孔间距a:
取a=1.0~2.0W,取a=90cm;
c、排间距b:
b=30cm
d、孔深L:
L=60cm;
单孔装药量:
单孔装药量由下式确定
Q=qv
式中各符号的意义与上式相同。
支撑梁孔q取0.8kg/m3算得:
Q=259g,取Q=250g。
图81400×900断面布孔示意图
图91400×900断面装药示意图
(3)控制一次爆破的最大药量。
一次齐爆的最大药量根据环境的具体要求按下式确定:
Q齐=R3·(V/K·K’)3/α
式中:
Q齐──一次齐爆的最大药量(Kg)
R──保护目标到爆点之间的距离(m)
V──质点振动速度(cm/s)
K、K’、α──与不同结构、不同爆破方法有关的系数
式中参数按照有关标准取值(K·K’=7.06,α=1.5),R取爆源中心距现地最近重点保护目标的距离(地下管线),本工程按实际取R=6m,代入上式,得允许的一次齐爆药量为Q=86.32Kg。
实际爆破时通过微差爆破控制一次齐爆药量不超过30Kg。
根据以往的实践经验,能确保桩及周边建构筑物的安全。
另外爆破时,先将围檩与支撑交界处小药量切口,作用为:
改变振动传播途径:
这样便切断了振动波向基坑外侧直接传播的途径,使支撑爆破时的振动按如下路径传播:
格构柱楼层基坑围护土壤。
应力提前逐渐释放:
爆破切口后,支撑应力提前逐渐释放,有利于基坑的稳定。
此处不存在爆破时应力瞬间释放对基坑的影响。
上述计算结果,是单一连续同一介质时的计算结果,而且为非单一连续同一介质,实际振速远小于理论计算结果,约为理论值的20%。
(4)“微差延时”起爆技术:
为确保基坑及周围建筑的安全,采用多段、小药量延时爆破。
即将待爆支撑分成多段依次起爆,段与段之间间隔110毫秒,单段起爆药量控制在30公斤,靠近基坑周围爆破时单段起爆药量控制在1千克。
(5)爆破顺序的合理规划:
爆破时,支撑分次爆破。
(6)采取"切口隔震,割筋降震"原则。
首先采用小药量爆破方法将围檩和支撑连接处炸开一个切口,然后再爆破内部支撑,由于在基坑内震动主要靠固体传震,这样支撑的爆破震动在切口处被阻断,就不会传递到围檩和基坑围护结构上。
详见图4
图16切口隔震示意图
3.7连线方法和起爆顺序
针对本工程是在城区的特殊环境,为了避免杂散电流、射频电流和感应电流以及雷电对爆破网路的影响,在本项目中采用非电塑料导爆管起爆器材安全、可靠。
施工网路连接方法见图所示。
孔内都装高段位毫秒延期非电塑料导爆管雷管,采用大把抓网络连接方式(俗称梳辫子)导爆管和四通把非电导爆管雷管的脚线串连起来,组成一个复合的起爆网络;孔外用低段位的非电毫秒雷管接力;最后用导爆管引至起爆站用脉冲起爆器起爆。
图17网路连接方法
延期时间的设计:
延期时间的设计,主要考虑三个因素,一是一次起爆药量不重叠;二是起爆网络安全可靠;三是延期雷管的种类和段数。
根据施工经验起爆顺序为:
①总体上从两端向中间,逐段爆破。
②根据周围环境及考虑爆破震动波叠加等,采用双线ms-5非电雷管进行孔外延期,孔内采用ms-8、9、10、11、12、13等段别非电雷管。
同时注意分段时应将节点分在同一段。
3.9爆破器材管理和警戒、起爆要求
(1)爆破器材管理安全措施
爆炸物品管理,应严格按《民爆条例》、《细则》有关规定和当地公安部门的要求执行,具体做法是:
炸药、雷管运输先办手续,分车装运,专人押送。
炸药、雷管当天使用当天配送。
剩余炸药、雷管当天退回炸药库,不在工地过夜。
严格领发、清退手续,指定专人造册登记,做到帐物相符,不出差错,不遗失,不流落社会。
(2)爆破安全警戒措施
爆破前所有人员和机械、车辆、器材一律撤至指定的安全地点。
安全警戒半径为室内80m,室外200m,对必要的交通道路实施交通管制。
爆破安全警戒人员,每个警戒点甲、乙双方各派一人负责。
警戒人员除完成规定的警戒任务外,还要注意自身安全。
每次爆破提前通知,准时到位,不得擅自离岗和提前撤岗。
每次爆破完毕后,爆破技术人员对现场检查,确认无险情后,方可解除警戒。
统一使用对讲机,开通指定频道,指挥联络。
各警戒点、清场队、爆破人员要准确清楚迅速报告情况,遇有紧急情况和疑难问题要及时请示报告。
各组人员要认真负责,服从命令听指挥,不得疏忽遗漏一个死角,确保万无一失,在执行任务中哪一个环节出了差错或不负责任引起后果,要追究责任,严肃处理。
每次爆破时向有关单位、人员发出安民告示,并明确告知当次爆破的流程。
(3)安全警戒具体要求
爆破前一天在各警戒点张贴中、英文爆破告知,公布爆破时间、爆破安全距离、爆破警报及信号等重要信息,取得周边各单位及居民的谅解和配合。
警戒信记号:
预告信号,警报器一长一短声;起爆信号,警报器连续短声;解除信号,警报器连续长声;警戒通讯联络方式:
全部采用统一频道的对讲机联络。
3.10喷淋除尘、爆后检查、解除警戒
(1)爆破后立即启动自动喷淋系统,高压消防水枪同时配合除尘。
(2)爆破后经专业爆破员仔细检查爆破区,处理可能存在的哑炮,确认无险情后方可解除警戒。
3.11拆除防护棚、爆渣打堆、清理装车外运及废钢筋回收
(1)防护棚拆除
严格遵守拆除顺序,由上而下,一步一清、一杆一清,不准上下层同时作业。
拆除过程中不要中途换人,如必须换人时,应将拆除情况交代清楚;拆除过程中最好不要中断,如确需中断应将拆除部分处理清楚告一段落,并检查是否会倒塌,确认安全后方可停歇。
脚手架内须使用电焊气割工艺时,应严格按照国家特殊工种的要求和消防规定执行;必须有防火措施和专人看守,配备料斗(桶),防止火星和切割物溅落,严禁无证动用焊割工具。
(2)爆渣打堆、清理装车外运及废钢筋回收
拆除下来的渣土,可使用铁铲和劳动车归堆,主要在场地边角和钢筋较多的地方使用;也可以用小型铲车或挖机归堆,可在场地较大且无障碍的地方使用;或则采用上述两种方法一起配合使用。
渣土归堆后利用停靠在栈桥上的长臂挖机从渣土堆直接装至外运车辆上;或利用塔吊配合装车。
渣土外运:
采用专门的环卫车外运。
4结束语
本工程深基坑支护结构第二道钢筋混凝土水平支撑采用爆破的方法拆除,无论是从工期上还是从投入上来考量,较传统的机械拆除均有较大的优势。
拆除过程严格按照经过论证通过的方案执行,以安全为首要任务,使爆破对周边环境、居民生活造成的影响减至最低,保证爆破的顺利实施。
基坑水平支护结构采用爆破法拆除值得推广。
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