第十五章 围护工程钢砼支撑系统爆破拆除施工方案.docx

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第十五章围护工程钢砼支撑系统爆破拆除施工方案

第十五章围护工程钢砼支撑系统爆破拆除施工方案

古北商住发展项目位于上海市长宁区古北新区Ⅰ、Ⅱ区西北角地块，北为红宝石路、东临银城路、南靠黄金城道，西面是绿化带和古北路。

基地面积约50730m2，计划于场地内兴建一个大型综合商住发展项目，其中包括15幢10-28层高的住宅塔楼共1053个住宅单位、沿黄金城道布置的二层临街商铺、以及沿古北路绿化带布置的二层综合商场、超级市场、餐饮区及会所。

基地中央各座住宅围绕的是由人工湖及人工岛组成的中心绿化园景区。

另建二层地库，地下一层为商场，地下二层为车库，在中心绿化园景区于红宝石路及银珠路分别设有三个出入口于地下车库连接。

围护工程参建单位有：

建设单位：

和记黄埔地产（上海）古北有限公司

围护设计单位:

上海现代建筑设计（集团）有限公司

申元岩土工程有限公司

监理单位：

上海华设工程咨询有限公司

因工程施工需要，在地下室施工完毕后拟对其围护结构的支撑进行爆破拆除。

为此，我们详细阅读了本工程设计图纸、资料，对周边环境进行了详细勘察，在此基础上提交如下施工方案予以审查。

方案编制依据

中华人民共和国《爆破安全规程》（GB6722-2003）

业主提供的由上海现代建筑设计（集团）有限公司、申元岩土工程有限公司设计的图纸资料

中华人民共和国《民用爆炸物品管理条例》

上海市《建筑物、构筑物拆除技术规程》

《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-90）

《上海市扬尘污染防治管理办法》

《上海市燃气管道设施保护办法》

一、工程概况

本工程基地位于红宝石路以南，黄金程道以北，银珠路以西，古北路的绿化带以东，周围管线较多，周边环境如下：

东侧：

银珠路，路外为在建高层楼房，距基坑边25m以上。

根据地下管线与围护外边线的距离，由近至远分别为：

电力电缆（4.0m）、上水300（5.5m）、通信导管12孔（6.5m）、雨水管1200（10.5m）、污水管300（14.5m）、电力排管3×7孔（18.5m）、电力电缆（20.0m）、燃气300（21.5m）。

西侧：

约25m宽绿化带，绿化带外这古北路。

根据地下管线和围护外边线的距离，由近至远分别为：

电力15孔（54.7m）、上水300（58.9m）、电力14孔（61.4m）、污水管600（63.9m）、雨水管1600（66.4m）、燃气500（74.9m）、燃气300（75.9m）、上水500（77.4m）、电话24孔（79.4m）。

在绿化带中间上部南北方向有高压架空输电线通过，高压输电线杆基础距基坑边30m以上。

北侧：

红宝石路，路外为在建工地。

根据地下管线和围护外边线的距离，由近至远分别为：

电力电缆（5.2m）、燃气300（6.7m）、上水500（9.2m）、电力排管3×7孔（10.7m）、污水管450（14.2m）、雨水管（17.7m）、通信导管36～60孔（20.7m）、电话24×Φ110（21.2m）、电力排管3×5孔（24.2m）、电话3×Φ110（25.2m）。

南侧：

黄金城道，道路外为在建高层楼房，距基坑边30m以上。

根据地下管线和围护外边线的距离，由近至远分别为：

雨水管800（11.2m）、雨水管600（36.2m）。

设计基坑外周和内周大至呈方形，施工过程中，在对基坑外周和内周进行围护，围护结构设两道水平支撑（局部有三道，量很少，可人工拆除），大部为钢砼支撑，其中基坑西南部第二道支撑有部分钢支撑。

钢砼支撑设计强度等级为C30，两道支撑系统采用不同截面尺寸支撑梁，支撑梁支撑在相应围檩上，第一道围檩和围护桩（钻孔灌注桩）浇为一整体。

各水平支撑梁主要交点处设有垂直钢格构柱，使两道支撑形成一个立体稳定的支撑系统。

待爆破拆除的支撑断面尺寸如下：

名称

第一道支撑

第二道支撑

围檩

WL2－A

1400mm×800mm

WL2－B

1200mm×800mm

支撑

ZQ－A

800mm×1100mm

ZC2－A

1200mm×800mm

ZQ－B

500mm×700mm

ZC2－B

800mm×700mm

ZC1－A

1000mm×700mm

ZC2－C

1000mm×800mm

ZC1－B

700mm×700mm

ZC2－D

700mm×800mm

栈桥板（厚）

200mm

支撑体积（m3）

4454

3498

7952

围护结构支撑总计拆除方量约8000m3。

二、工程特点

基坑围护结构的爆破拆除在上海已有近10年的拆除经验，拆除技术比较成熟。

但相对于本工程来说，有和大多数工程不同的施工工艺和复杂环境，这主要表现在对以下几个部分的保护上。

1、围护桩的保护

本工程围护桩作为围护结构主体，与地下室外墙组成外围结构主体，要求在爆破中绝对保证结构体既不渗漏又没有内伤；

2、地下室顶、底板保护

围护结构支撑的爆破拆除中，混凝土要达到一定强度才可爆破作业（一般大于设计强度的80%），并要采取必要的措施确保地下室顶板和楼板的安全；

3、基坑四周地下管线以及周围建（构）筑物的保护

根据基坑四周管线分布图，弄清分布的管线与本工程相对位置,爆破前要和有关管线单位联系，召开有关方面参加的爆破协调会，听取各方意见。

爆破公司采取安全有效的技术措施，确保管线安全要求。

工程东面和南面均有在建高层楼房，要采取措施控制爆破震动，使周围楼房不受影响。

4、钢立柱和剪刀撑的保护

第二道支撑爆破时应保护好钢立柱，使上层的支撑稳定性不受破坏；对栈桥下的剪刀撑采取必要的措施，使之完好无损，保证其在拆除前安全使用。

5、拆除过程中要加强同施工单位的合作、协调，确保工程有序进行；

6、为了确保既能破碎爆体又不影响基坑围护结构的完整性和本工程相邻建筑物、管线的安全，爆破作业过程中严格按国标<<爆破安全规程>>执行，重视爆破作业的安全及防护，并制定防护措施防止飞石对人和物产生危害，设置安全警戒范围保证区域安全。

三、爆破设计

控制爆破是二十世纪六十年代迅速发展起来的一项新型爆破技术，随着适合于控制爆破的新炸药、新雷管和微差爆破技术的出现，国外将控制爆破技术应用于城市建筑物和地下基础的拆除中，七十年代以来，控制爆破技术在国内得到了广泛应用，特别在九十年代以来建设飞速发展时期，控制爆破技术得到了空前的应用和发展。

支撑拆除爆破是将很多的小药包分散填埋于按预先设计好的孔中，运用微差爆破技术，分段延时起爆，使爆破后既能达到预期的爆破效果，又能把爆破震动、冲击波、飞石和噪音等对环境危害程度控制在规定的范围之内的爆破技术。

由于采用控制爆破技术能取得质量好、速度快、费用省的显著效果，因此已普遍应用于我市的建筑物及地下基础和基坑围护支撑系统等建构物拆除中。

采用控制爆破法拆除基坑围护支撑，其施工技术和工艺均比较成熟，关键在于确保周围环境及基坑自身的绝对安全。

为解决爆破与安全、进度这对矛盾，采用下述爆破设计方案：

1、在不同部位采用不同的爆破强度等级和炸药单耗

爆破作业根据爆后效果可分为三个等级，即：

松动爆破：

爆后箍筋拉断，爆破砼体碎块大部份在钢筋笼中、主筋气割后混凝土碎块基本解体，部份需要人工清凿；松动爆破震动小、飞石少，对周围环境影响小、安全。

强松动爆破：

爆破后钢筋和砼体基本脱离，只在支撑结点和围檩结点等配筋强的地方需进行少量人工清凿。

分离爆破：

爆破后钢筋和砼体彻底分离，基本不需人工清凿；这种爆破爆后清凿工作量小,工期短，但飞石初速度大，易穿过防护层。

根据周围环境，针对不同层次支撑系统和同一层支撑系统中所处位置的不同，选择不同爆破等级，确保周边环境的安全，同时又要尽量缩短施工工期。

爆破等级

炸药单耗

施工对象

松动爆破

500～700g/m3

第二道支撑系统中围檩

强松动爆破

700～900g/m3

第一、二道支撑系统中距基坑边缘10m内支撑

分离爆破

700～1200g/m3

第一、二道支撑系统其余支撑

2、严格控制一次齐爆药量

根据爆破理论，爆破作业诱发的地表震动与一次齐爆药量有关，药量越大，震动越强，为此，我们针对不同的爆破区域采用不同的一次齐爆药量，以控制爆破作业诱发的地表震动，确保基坑和四周建筑物和管线的安全。

其中：

支撑爆破拆除：

一次齐爆药量控制在3公斤以内

距基坑边缘10m内支撑及围檩爆破拆除：

一次齐爆药量控制在1公斤以内

3、爆破几何参数

根据支撑的具体尺寸、混凝土标号、炸药种类、最小抵抗线方向以及周围环境情况等确定爆破参数为：

最小抵抗线：

w取200－300mm

孔距：

a取700mm左右

排距：

b取200－300mm

孔深：

l取支撑厚的三分之二，孔底位置以最小抵抗线为准。

　　　各支撑和围檩布孔见下图：

药量参数：

单孔药量Q=

，其中

为炸药单耗，依据支撑的配筋、爆破等级以及所需的爆破效果等来选定，单位为Kg/m3；a为孔距,单位为m；b为排距，单位为m；h为支撑粱的厚度，单位为m。

实际药量单耗应经试爆后确定。

4、震动控制方案

4．1支撑爆破

支撑和围檩连接处先爆破切口，然后延期爆破支撑，割断爆破震动传播介质，每根支撑梁爆破拆除顺序为：

基坑边　　　　基坑中心；

每次齐爆药量不大于3kg；

采用不同延期时间的起爆雷管，使各段爆破的地震波相互干扰衰减。

4．2围檩爆破

围檩沿宽度方向布四排孔，逐排起爆，起爆顺序朝向基坑；

纵向分段，每次齐爆药量不大于1kg；

斜向起爆；

靠近重要建筑物一侧可人工纵向剥开外角处砼体保护层，割断箍筋，以减少炸药用量，从而减小爆破诱发的震动。

4．3支撑主要节点爆破

a）节点处的布孔较密，单药包的药量较少；

b）起爆顺序为由外而内，段与段间隔50ms，一个节点分2－3段起爆，最后保留钢格构柱；

c）齐爆药量1－2kg。

5、爆破主要设计指标

爆破总工程量：

第一道支撑：

3498m3

第二道支撑：

4454m3

合计：

7952m3

每天爆破方量：

800－1200m3,必要时和有关部门协调增加爆破方量；

爆破工期：

第二道支撑：

3天

第一道支撑：

4天

每天爆破次数：

1次，具体时间爆破协调会上确定

单次爆破持续时间：

装药联网时间：

8－9小时

爆破持续时间：

5－6秒钟

爆后检查时间：

15分钟

爆破延期时间：

支撑爆破：

孔内2s，孔外以50ms和75ms交错延期

围檩爆破：

孔内由里而外依次微差分段，孔外以ms-1、ms-5、ms-9交错延期，从而有效地控制齐爆药量

单段最大起爆药量：

中间支撑爆破：

3kg

　距基坑10米内支撑及围檩处爆破：

1kg

6、破拆除程序

为实现逐步卸截、合理卸载，以确保基坑自身的安全，拆除程序由我方提出方案报设计方认可。

在具体拆除时，应遵循先周边后中心的原则，即先用小药量爆破拆除与围檩相接处的支撑，开出“口子”，再进行基坑中间部分支撑的爆破拆除。

这样就切断了震动波向基坑边缘传递的主要途径。

7、围檩和节点的爆破拆除

节点爆破拆除时，采用孔内、孔外延期相结合的起爆网络，外圈0秒起爆，内圈依次间隔0.1秒起爆，既限制每段齐爆药量，保护了主要节点上的钢立柱，同时增强爆破效果。

围檩爆破时，采用斜向分段爆破拆除的措施。

由于围檩和支撑相比少一个临空面，配筋又较密，故炸药单耗增大；但它又和基坑围护的围护桩紧贴，为减少爆破震动，确保围护桩的安全，故采用斜向分段、逐段延期爆破法予以拆除。

由于斜向分段后爆破作业所产生的反作用力及诱发的爆破震动，其方向指向未爆的围檩，可有效地保证围护桩的安全。

　8、起爆网络

使用四通将5－10个药包连接起来成为一个起爆单元，再用毫秒延期雷管将各个起爆单元串联起来，各主起爆线间在中间同时段位置用导爆管相互联通若干处，以提高起爆网络的可靠性。

起爆时，采用起爆器击发导爆管雷管，从而引爆延期雷管和孔内炸药。

起爆网络示意图如下：

起爆网络示意图

四、施工组织

1、施工工艺流程

支撑系统拆除分二期进行，第一期拆除第二道支撑系统，第二期拆除第一道支撑系统。

每期支撑拆除分钻（清）孔（含验孔）、防护搭设（含防护验收）、实施爆破、拆防护棚、爆后清凿及废钢回收和碎渣清理五个阶段。

为了减少施工时间，采用炮孔预埋方式成孔。

即在支撑系统浇捣砼时按设计孔网参数埋入硬质纸管以形成炮孔。

这样在爆破施工时就可直接清孔和部分补孔，装药爆破。

炮孔预埋和钻孔相比有以下显著优点：

节约工期。

人工对10003砼钻孔，需要4台6m3空压机配备8台凿岩机，16人操作，约需8天才能完成。

炮孔预埋只需进两台空压机和4套清孔设备，部分地方补孔，工期仅3～4天。

工程条件适应性广。

有些地方常因净高不够不具钻孔条件，炮孔预埋没有此类限制；

大大节约施工用电，减少用电负荷；

工作条件大为改善，基本不产生粉尘，无坠落危险，劳动强度较低；

无废孔或废孔少；

施工噪声大为降低。

爆破预埋工作在上海已有近8年历史，我们先后在金茂大厦（11000m3）、正大广场（12000m3）等工地实施了预埋，以1000*700支撑为例，钻孔只占不到支撑总断面积的6%，且分散均匀布置，因圆孔四周的应力集中程度最低，根据弹塑性力学原理分析，预埋孔不会对支撑应力分布带来大的影响，而应用实践证明炮孔预埋不但不影响围护结构本身安全，同时也能取得良好爆破效果。

在大底板和地下室楼板养护期间对支撑进行清孔，对预埋不好的地方进行补孔，这样，既保证了炮孔质量又满足了拆除工程工期的要求。

本工程炮孔预埋参数见下表：

预埋孔布孔参数

支撑名称

宽（mm）

高（mm）

孔深（mm）

孔距（mm）

孔边距（mm）

排距

布孔排数

ZC1－A

1000

700

480

700

200

200

4

ZC1－B

700

700

470

700

200

300

2

ZQ－A

800

1100

900

700

200

200

3

ZQ－B

500

900

700

700

200

100

2

ZC2－A

1200

800

580

700

200

200

5

ZC2－B

800

700

480

700

200

200

3

ZC2－C

1000

800

580

700

200

200

4

ZC2－D

700

800

580

700

200

300

2

WL2－A

1400

800

580

700

200

250

5

注：

节点处孔距适当减少100～150mm。

以爆破拆除第二道支撑（约3500m3）计，爆破前准备约需15天（在大底板养护期间进行，不影响甲方的其它施工，不占总工期），爆破作业3天内完成。

在此阶段内，总包方只需在当天的爆破区域内停止安排其它作业即可。

爆后拆除防护、清凿、回收钢筋、碴土清运等总共约15天即可。

故拆除第二道围护支撑实际占用工期约18天。

防护设施由总包方或其他有资质方按我方的要求搭设（搭设要求见6.2飞石控制），并经验收合格之后，我方对爆破作业产生的飞石后果负全责。

2、项目部主要人员组成

根据现浇地板的进度，在浇完第一部分的前一天进场（根据实际情况可提前进场），项目部有关管理和施工人员到位。

项目部组成人员如下：

职务

姓名

职称

项目经理

李连松

工程部经理

技术负责

胡建新

高工

施工负责

季呈国

爆破负责

李清明

高工

安全负责

方积宁

爆破副经理

后勤负责

费斌

电工机械负责

陈火良

爆破物品保管

王惠良缪玉田

爆破员

费斌、贡书生、程荣明、陈火良、张志红

3、主要机械设备

名称

数量

数量

6m3电动空压机

台

2

凿岩机（含清孔设备）

把

4

风镐

把

10

气割机具

套

8

指挥用车

台

1

保障车

台

2

对讲机

部

8

4、施工进度安排

根据支撑实际情况，为加快拆除进度，每道支撑防护一次性搭设好，然后连续多次爆破拆除，直到该道支撑拆除完成。

第二道支撑按东南、西、北次序分连续三次进行爆破，每天一次，每一次爆破量约三分之一。

第二道支撑拆除工期为18天；第一道支撑按东、南、西、北方向次序分连续四次进行爆破，每天爆破一次，每一次爆破量约四分之一。

第一道支撑拆除工期为22天。

具体进度安排见下表：

第二道支撑进度安排表

日

期工序

所需作业时间（天）

时间安排（天）

备注

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

爆前施工

15

底板养护期内，不占工期

搭设防护

10

装药爆破

3

拆防护棚

7

爆后清凿及废钢回收

12

清运垃圾

12

阶段验收

1

第一道支撑进度安排表

日

期工序

所需作业时间（天）

时间安排（天）

备注

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

爆前施工

16

底板养护期内，不占工期

搭设防护

16

装药爆破

4

拆防护棚

12

爆后清凿及废钢回收

15

清运垃圾

15

阶段验收

1

五、安全性评估

1、地下室结构安全性评估

支撑系统爆破时，在地下室爆破，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地下室楼板上，造成楼板内伤，为此我们采取以下措施：

1．1严格控制一次齐爆药量

支撑爆破时，一次齐爆药量控制在3kg以下，围檩与支撑节点控制在1kg以下，这样经计算重要建（构）筑物处爆破震动可控制在2cm/s以内，根据国标GB6722—2003《国家爆破安全规程》规范，一般钢筋混凝土建筑能承受3-5cm/s震动，对于钢筋混凝土结构而言，控制在3cm/s以内对结构不会产生影响；

1．2确保准爆

为防止断梁或大砼砸在楼板上，采取密孔小药量爆破原则，每个立方米砼确保有6—7个孔，这样爆破块度可控制在30cm以下，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、围护桩、周边管线和建筑物保护

对地下围护桩、周边管线和建筑物的保护主要是控制爆破震动。

为此我们采取“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，然后毫秒延期爆破内部支撑，由于震动靠固体传震，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地下围护桩上，从而对周边建筑物、管线不会有影响。

围檩爆破时，由于主要是两侧配筋密，又有箍筋环绕，根据其配筋特点，我们将围檩外侧一层保护砼人工风镐剥离，露出箍筋，人工气割断箍筋。

主筋失去了箍筋的牵拉，很容易推开。

这样我们沿纵向方向斜向逐排延期起爆，分段后爆破作业所产生的反作用力及诱发的爆破震动，其方向指向未爆的围檩，既保障了爆破效果又可因为大大降低了爆破强度有效降低爆破震动，可有效地保证围护桩的安全，进而保护周围建筑物的安全。

3、钢格构柱的保护

钢格构柱处的支撑节点采用从外向内毫秒延时分段形似对称剥皮爆破作业技术，爆破产生的作用力被对称抵消，从而达到保护钢格构柱不受破坏的目的。

六、爆破安全技术措施

控制爆破对周围环境的影响主要是爆破震动、飞石、粉尘和爆炸产物。

为减少爆破对周围环境的影响，在爆破施工过程中要做到精心设计、精心施工，根据各种负面效应，采取不同的制约措施。

保证不影响周围环境及人员和设施的安全。

1、爆破震动控制

爆破震动有两个主要评价指标：

震动速度和震动频率。

爆破震动频率远大于一般建筑物的自振频率，可认为对建筑物破坏影响小，因此主要以质点振动速度来评价。

根据爆破震动的特点，爆破震动与以下几个因素有密切关系：

一次齐爆药量、测点距爆源中心距离和传播介质情况。

而距离和介质较难改变，因此要控制爆破震动，主要是控制一次齐爆药量，即在爆破过程中，采用延时起爆,控制单段齐爆药量的方法来控制。

在对中间支撑进行拆除时单段起爆药量控制在3公斤以下,距基坑10米以内支撑以及围檩拆除时单段起爆药量控制在1公斤以下。

根据国标（爆破安全规程GB6722-2003第43页），爆破震动按以下公式计算

V=K*（Q1/3/R）

V：

距爆破中心R米处震动速度（cm/s）

K：

地层介质系数（对支撑，K=40；对围檩，K=80）

Q：

一次齐爆药量（kg）,中间支撑爆破取Q=3kg，距基坑10米以内支撑及围檩爆破拆除取Q=1kg。

R：

距保护建构物距离（m）

：

爆破系数（A=1.67）

未采取任何措施时，计算结果如下表：

与基坑边距离（m）

5

6

7

8

9

10

15

20

震动速度（cm/s）

支撑爆破时

5.01

3.70

2.86

2.29

1.88

1.58

0.80

0.50

围檩爆破时

5.44

4.01

3.10

2.48

2.04

1.71

0.87

0.54

在采取了第五条第1～3点的措施后，爆破震动可降到未采取措施前的40－55%，即在R＝5m时，V小于3cm/s，R越大，V值越小。

中华人民共和国国家标准GB6722-2003《爆破安全规程》规定的建筑物地面质点的安全震动速度一般砖房为2～3cm/s，混凝土框架建筑为3～5cm/s，本工程周边建筑均为混凝土框架结构，距离大于20米，计算数据远小于允许范围，因此可认为爆破震动不会对周边建筑物造成伤害。

采取同样措施，实践证明对主要管线是安全有效的：

（1）我们2005年1月在东方艺术中心配套宾馆基坑围护支撑爆破时，基坑边距煤气调压站仅3m，距原水管渠仅8m，爆破后煤气调压站及相关管线未受任何影响，原水管也未发生渗漏；

（2）我们2005年2月在浦东菊园Ⅳ期钢砼支撑系统爆破拆除时，离基坑边5米处有22万伏输电电缆，8米处有18孔电话电缆，爆后经检查，电缆未发生移动等不得影响；

（3）我们2005年4月在上海黄浦体育中心基坑钢砼支撑系统爆破拆除时，离基坑边5米处有超高压变电站，该变电站担负两个区的供电任务，其重要性可想而知，我们同样采取上述措施后，爆破时该变电站一点也未受影响。

由于在打桩和基坑开挖时地下水、流沙的流失，对基坑和周围地层及建筑物将产生不利影响。

因此，在爆破前要了解基坑周围地层监测数据，采取相应措施。

2、飞石控制

2.1近体防护：

为减缓爆破时飞石抛出的速度和保护爆体表面上起爆网络不受飞石的冲击，需在爆体表面上铺设两层草包（或麻袋），铺设的草包（或麻袋）应将爆体上表面全部覆盖