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佛山某廣場(chǎng)深基坑內(nèi)支撐爆破拆除的設(shè)計(jì)探討

時(shí)間日期：2010-4-28 已被閱讀次：[9641]

廣東省六建集團(tuán)有限公司莫家浩

　　[摘　要]　本文通過(guò)工程實(shí)例探討在保證工程質(zhì)量、安全和工期的情況下對(duì)深基坑內(nèi)支
　　　　　　　撐采用爆破技術(shù)進(jìn)行拆除的設(shè)計(jì)和采取的一些措施，并取得了較好的效果。
　　[關(guān)鍵詞]　深基坑內(nèi)支撐爆破拆除設(shè)計(jì)
　　
　　一、工程概況
　　佛山市金海廣場(chǎng)位于佛山市區(qū)季華路與汾江南路的交叉口東北面，其基礎(chǔ)工程施工基坑
長(zhǎng)約104米，寬約53米，開(kāi)挖深度達(dá)13m。基坑擬建地下室三層，采用內(nèi)支撐梁和地下連續(xù)墻
結(jié)構(gòu)支護(hù)體系，設(shè)上下兩層內(nèi)支撐梁結(jié)構(gòu)支撐，基坑外圍采用連續(xù)墻設(shè)計(jì)。待地下室底板施
工完畢，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)施工時(shí)，須將內(nèi)支撐梁（包括腰梁）全部拆除。其中支撐梁斷面分為
1.5m×0.9m、0.9m×0.9m、0.8m×0.9m、0.6m×0.9m四種規(guī)格，均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，拆除
總方量約2000立方米�；又谓Y(jié)構(gòu)平面圖如圖一所示。
　　本次拆除項(xiàng)目位于市區(qū)繁華地段，周?chē)h(huán)境復(fù)雜，緊鄰居民樓、辦公樓、交通要道等。
基坑?xùn)|側(cè)距已建30層高樓裙樓25米，南側(cè)緊鄰季華五路、距人行道邊沿約8米，西側(cè)距汾江
南路約70米，基坑與汾江南路之間為城市休閑廣場(chǎng)，北側(cè)距居民樓15米。
　　二、方案選擇與設(shè)計(jì)
　　2．1 方案選擇
　　由于主體工程工期緊，為加快主體工程的施工進(jìn)度，經(jīng)專(zhuān)家論證，內(nèi)支撐梁擬采用控制
爆破方式進(jìn)行拆除。但因支撐梁跨度大，周邊環(huán)境復(fù)雜，控制爆破的設(shè)計(jì)必須要確保如下安
全防范點(diǎn)，保證爆破的安全和質(zhì)量。
　　(1) 確保地下連續(xù)墻、負(fù)三層砼柱、墻及負(fù)二層梁板不受爆破影響，保證工程結(jié)構(gòu)安全
；
　　(2) 確保工地周邊樓房、交通要道的絕對(duì)安全；
　　(3) 第二層（下層）砼支撐梁爆破拆除時(shí)，確保鋼管立柱和上層砼支撐的穩(wěn)定；
　　(4) 保證施工場(chǎng)地四周的公共設(shè)施在爆破施工過(guò)程中不受影響。
　　2．2 方案設(shè)計(jì)
　　2．1．1 總體方案設(shè)計(jì)
　　本工程中內(nèi)支撐梁分為上下兩層，支撐結(jié)構(gòu)平面圖如圖4－1所示。根據(jù)國(guó)標(biāo)《爆破安全
規(guī)程》GB6722－2003的規(guī)定，爆破安全振動(dòng)速度控制標(biāo)準(zhǔn)為：一般磚房安全震速2～3cm/s，
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)樓房為3～5cm/s。為了確保鄰近建樓房及地下連續(xù)墻的安全，本工程中
爆破控制爆破振動(dòng)速度小于3cm/s。采用分區(qū)、分塊、優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)、緩沖、微分等能和微
差松動(dòng)控制爆破等措施，可有效地控制爆破振動(dòng)。該基坑支護(hù)體系采用內(nèi)支撐加連續(xù)墻結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)，為了確保爆破施工后地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)完好，爆破拆除不對(duì)連續(xù)墻產(chǎn)生任何微裂縫，絕
對(duì)保證工程結(jié)構(gòu)的安全，除采用分區(qū)、分塊、優(yōu)化裝藥結(jié)構(gòu)、緩沖、微分等能和微差松動(dòng)控
制爆破等措施外，還綜合采用靜力破碎、人工鑿打、預(yù)裂爆破等方式，在爆破前將爆破體與
保留體進(jìn)行切割分離，可減弱或阻斷爆破振動(dòng)向保留結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳遞，大大降低爆破振動(dòng)對(duì)周
邊的影響；在爆破后仍有部分鋼筋與支撐柱及周邊連續(xù)墻等構(gòu)件連接，應(yīng)科學(xué)有序地切斷連
接鋼筋。
　　爆破過(guò)程中，全程進(jìn)行爆破振動(dòng)的監(jiān)測(cè)、確保爆破振動(dòng)在安全范圍之內(nèi)。爆破施工期間
，加強(qiáng)與基坑周邊土體、連續(xù)墻結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)單位的聯(lián)系，及時(shí)掌握爆破過(guò)程基坑周邊土體
、連續(xù)墻結(jié)構(gòu)變形的任何細(xì)微變化，隨時(shí)優(yōu)化爆破方案，是確保周邊建筑及設(shè)施安全的另一
個(gè)重要保障措施。
　　為了預(yù)防糾紛，爆破前對(duì)附近的居民樓內(nèi)各單元的現(xiàn)有裂縫進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，并做好標(biāo)識(shí)
記錄，進(jìn)行爆破前后對(duì)比觀察，以證明爆破對(duì)附近居民樓的影響。
2．1．2 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)
　�。�1）炮孔直徑d：本次拆除爆破設(shè)計(jì)采用Φ32的2號(hào)巖乳化炸藥，在混凝土澆筑前設(shè)置
預(yù)埋管進(jìn)行炮孔預(yù)留，預(yù)埋管擬采用內(nèi)徑為40－42mm的PVC管，因而炮孔直徑為40－42mm。
　�。�2）孔位：本次爆破拆除對(duì)象為鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu)，其布筋形式均為對(duì)稱(chēng)布筋，預(yù)埋
炮孔時(shí)，應(yīng)考慮混凝土梁結(jié)構(gòu)及其布筋參數(shù)，便于孔的預(yù)埋。所有預(yù)埋孔采用垂直、對(duì)稱(chēng)形
式布置：一排孔時(shí)布置在梁的正中央，多排孔時(shí)采用梅花形布置。（3）爆體厚度H：拆除所
有梁厚度均為90cm，底部均有自由面。
　　（4）孔深L：利用公式L=cH進(jìn)行計(jì)算，對(duì)爆破部位底部有自由面的系數(shù)c通常為0.6～0.
9，條形裝藥時(shí)，為保證藥包位于爆體正中，這里取c=0.75，因而L=90×0.75=67.5cm，設(shè)計(jì)
采用L=65cm，對(duì)局部加強(qiáng)布筋需加大藥量部位，孔加深至70cm。
　�。�5）最小抵抗線W：經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究各支撐梁布筋格局及砼結(jié)構(gòu)，最小抵抗線取25～35cm
。
　�。�6）孔距a、排距b：，為了方便預(yù)埋管的安裝及固定，充分考慮其鋼筋布置密度情況
，選取孔距30～50cm，排距30～50cm。對(duì)梁的節(jié)點(diǎn)，由于鋼筋加密，按10％加密布孔。
　�。�7）藥量Q及單耗q：拆除爆破中一般采用2號(hào)巖石炸藥或乳化炸藥，單孔藥量采用下式
進(jìn)行計(jì)算
　　Q=q×V
　　式中：q為炸藥單耗，kg/m3；
　　V為爆破體體積，V=a×b×H或V=a×W×H
　　即上式可化為：
　　Q=q×a×b×H 或 Q=q×a×W×H
　　根據(jù)以上各項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)第二層內(nèi)支撐梁的詳細(xì)爆破參數(shù)如下表所示：
（8）裝藥和堵塞
　　根據(jù)本工程中各結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，爆破大部分需采用密實(shí)裝藥結(jié)構(gòu)，但對(duì)抵抗線選取較小
的部分，可采用空腔裝藥結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)爆破效果。裝藥時(shí)，雷管插入炸藥中后，輕輕地將藥包
裝到炮孔底部，孔口不裝藥部分用炮泥堵塞密實(shí)；空腔裝藥時(shí)，應(yīng)裝入支撐材料后再堵孔。
堵孔時(shí)要注意保護(hù)雷管腳線。為確保爆破安全，堵塞長(zhǎng)度不得小于最小抵抗線。裝藥結(jié)構(gòu)圖
如下圖所示。
　　
　　由于本工程爆破結(jié)構(gòu)多樣，布筋情況各不相同，因此，爆破前必須進(jìn)行試爆，以
確定相應(yīng)結(jié)構(gòu)的最佳炸藥單耗。
　　2．1．3爆破網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
　�。�1）本工程考慮為防止雜散電流、射頻電流和雷雨天氣的影響，決定采用先進(jìn)性和安
全性最優(yōu)的塑料非電導(dǎo)爆管雷管及其起爆系統(tǒng)。該網(wǎng)路系統(tǒng)，充分發(fā)揮了非電起爆網(wǎng)路抗干
擾性的優(yōu)點(diǎn)，具有施工方便，不受雷雨季節(jié)影響，可靠性好等特點(diǎn)。為增長(zhǎng)延期時(shí)間，確保
振動(dòng)不疊加，孔內(nèi)選用高段位(8～10段)毫秒導(dǎo)爆管雷管，孔外選用低段位(5段)毫秒導(dǎo)爆管
雷管作過(guò)橋，起爆雷管選用瞬發(fā)電雷管，炸藥全部采用Φ32的巖石乳化炸藥。
　�。�2）網(wǎng)路是保證拆除爆破按設(shè)計(jì)要求安全準(zhǔn)爆的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。網(wǎng)路要確保先爆孔不
影響后爆孔，所有的炮孔均能安全準(zhǔn)爆。網(wǎng)絡(luò)將各節(jié)點(diǎn)傳爆雷管依次聯(lián)接匯集到一處，并引
至安全地段，再用兩發(fā)電雷管或擊發(fā)針起爆總網(wǎng)路。起爆網(wǎng)路連接示意圖如下圖所示。
（3）為防止前一響爆破產(chǎn)生的飛石可能破壞后續(xù)起爆網(wǎng)路引起斷路，應(yīng)加強(qiáng)網(wǎng)路的
防護(hù)。聯(lián)網(wǎng)時(shí)，特別注意簇與簇之間的距離，并對(duì)傳爆網(wǎng)路進(jìn)行適當(dāng)覆蓋的被動(dòng)保護(hù)措施，
特別是在簇與簇之間較密時(shí)，傳爆網(wǎng)路應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)防護(hù)。覆蓋前應(yīng)將網(wǎng)絡(luò)線放在沙袋下進(jìn)行
保護(hù)。
　　三、爆破安全校核及應(yīng)對(duì)措施
　　為了保證爆破的施工安全，避免爆破振動(dòng)、飛石及沖擊波對(duì)工程結(jié)構(gòu)、周邊建筑物及周
圍居民生活設(shè)施的影響，主要從以下方面計(jì)算校核：
　　3.1爆破振動(dòng)校核及控制措施
　　本工程爆破振動(dòng)速度用下面公式進(jìn)行計(jì)算
　　V=KK`(Q1/3/R)α (1)
　　式中：
V——爆破引起地面質(zhì)點(diǎn)垂直振動(dòng)速度，cm/s；
　　K、K`、α——與爆破點(diǎn)地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)，K取150，K`取0.25
，α取1.5；Q——最大單段藥量，kg；
　　R——爆破源中心到測(cè)定點(diǎn)的距離，m。
　　爆破安全允許最大單響藥量計(jì)算公式如下
　　Qmax=R3(V/（K K`）)3/α 　　 (2)
　　根據(jù)本工程周邊環(huán)境即建構(gòu)筑物情況，周邊樓房均為混凝土框架結(jié)構(gòu)樓，單段爆破最大
藥量按小于3cm/s進(jìn)行校核是安全的。單段爆破最大藥量除嚴(yán)格按式(2)進(jìn)行校核外，還將對(duì)
現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，以監(jiān)測(cè)結(jié)果為依據(jù)對(duì)爆破工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。本工程中單段落最大單響
藥量校核結(jié)果見(jiàn)下表。
3.2 爆破飛石校核與控制
　　由于本次爆破環(huán)境較為復(fù)雜，工程周邊有多棟已建居民樓，緊鄰交通要道和休閑廣場(chǎng)。
因此，必須對(duì)爆破飛石進(jìn)行校核，避免飛石飛出基坑外危及周邊人員、設(shè)施及過(guò)路車(chē)輛的安
全。
　　飛石的安全距離S=[20（Q1/3/W）2]2/g=46.2m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，部分區(qū)域超出了飛
石的安全距離，必須進(jìn)行覆蓋控制飛石飛出基坑外。主要采取以下措施控制：爆破時(shí)嚴(yán)格控
制爆破藥量、確保堵塞質(zhì)量；同時(shí)在待爆支撐梁上墊鋼板和壓2～4層沙袋進(jìn)行覆蓋防護(hù)，確
保爆破時(shí)飛石也不會(huì)飛出基坑。
　　3.3對(duì)地下連續(xù)墻的影響及保護(hù)措施
　　從支護(hù)體系結(jié)構(gòu)上看，待爆支撐梁通過(guò)腰梁與地下連續(xù)墻相連，但并無(wú)大量鋼筋錨入地
下連續(xù)墻體。因此，爆破時(shí)主要考慮控制爆破時(shí)爆破裂隙圈的影響范圍，以及控制爆破時(shí)爆
破地震波向地下連續(xù)墻內(nèi)傳遞的強(qiáng)度。
　　(1) 當(dāng)采用正常的耦合裝藥時(shí)，炮眼爆破裂隙圈半徑可用經(jīng)驗(yàn)公式估算rc=15(d/2)=15
×(40/2)=300毫米，即只要炮孔布置離開(kāi)地下連續(xù)墻30cm，爆破裂隙圈就不可能危及到地下
連續(xù)墻。至于應(yīng)力波形成的反射、拉伸、透射，基本上在冠梁、腰梁與地下連續(xù)墻之間的分
界面衰減。因此，只要在主炮孔引爆前，制造出冠梁、腰梁與地下連續(xù)墻之間的分界面，爆
破應(yīng)力波不會(huì)對(duì)連續(xù)墻產(chǎn)生危害。
　　(2) 按照國(guó)標(biāo)《爆破安全規(guī)程》GB6722－2003的要求，新澆混凝土在齡期超過(guò)七天后，
可承受的爆破振動(dòng)速度為7.0～12cm/s。通過(guò)采用微差爆破嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)強(qiáng)度和破壞爆
破振動(dòng)的傳遞路徑，我們完全能夠?qū)魅氲叵碌叵逻B續(xù)墻墻體的振動(dòng)控制在7.0cm/s以下，
以保證地下連續(xù)墻墻體結(jié)構(gòu)的絕對(duì)安全。
　　3.4 對(duì)基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的保護(hù)措施
　　(1) 對(duì)支撐立柱的保護(hù)：在拆除第二層支撐梁時(shí)，立柱還得承擔(dān)第一層支撐梁，因此在
爆破時(shí)應(yīng)采取措施進(jìn)行保護(hù)。具體爆破時(shí)靠近立柱預(yù)留約30 cm支撐不爆破，同時(shí)在立柱兩
側(cè)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)爆破，防止不對(duì)稱(chēng)的沖擊力擾動(dòng)使其發(fā)生彎曲。環(huán)梁爆破時(shí)，應(yīng)避免懸臂梁的產(chǎn)
生，爆破分塊時(shí)不產(chǎn)生超過(guò)1m的懸臂梁。
　　(2) 對(duì)負(fù)二層樓板的保護(hù)措施：為保護(hù)已施的負(fù)二層樓板，爆破時(shí)樓板的砼強(qiáng)度必須達(dá)
到80％時(shí)方可爆破，且不拆除樓板砼的鋼模，以減小部分碎塊的沖擊力；考慮到各梁的結(jié)點(diǎn)
位置鋼筋密集，采用加密布孔和裝藥量，減小爆破砼碎塊尺寸，避免產(chǎn)生較大砼塊直接沖擊
樓板；爆破時(shí)在待爆梁下方的樓板上滿(mǎn)鋪草袋作為緩沖層，確保樓板的安全。
　　(3) 支撐梁爆破順序：為避免一次性爆破大面積支撐梁，局部單向應(yīng)力的突然釋放導(dǎo)致
支護(hù)體系失衡，因此設(shè)計(jì)確定按照“對(duì)稱(chēng)爆破、緩釋?xiě)?yīng)力”的原則施工，并密切跟蹤現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)
力、位移觀測(cè)，隨時(shí)掌握應(yīng)力重分布的變化，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果優(yōu)化調(diào)整爆破順序和爆破參數(shù)。
　　3.5 周邊樓房的保護(hù)措施
　　爆破前，事先對(duì)周邊樓房進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查登記，若發(fā)現(xiàn)樓房抗振強(qiáng)度降低，即時(shí)進(jìn)行分
析，調(diào)整爆破單響起爆藥量。對(duì)最近樓房進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，對(duì)已有裂紋進(jìn)行拍照、爆破過(guò)程中
進(jìn)行跟蹤對(duì)比，爆破全程對(duì)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)樓房進(jìn)行爆破振動(dòng)測(cè)試，確保爆破振動(dòng)控制的萬(wàn)無(wú)一失
。
　　四、結(jié)束語(yǔ)
　　工程于2009年5月4日對(duì)第一層的深基坑內(nèi)支撐梁進(jìn)行了爆破，即對(duì)工程的兩層支撐梁全
部拆除。根據(jù)爆破監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示，爆破未對(duì)工程結(jié)構(gòu)、周邊建筑物和周邊居民生活設(shè)施造
成影響，取得了較好的效果。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 建筑施工手冊(cè)(第三版) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社
　　[2] 《爆破安全規(guī)程》（GB6722－2003）
　　[3]《民用爆炸物品安全管理?xiàng)l例》，2006年9月1日施行；
　　[4]《廣東省民用爆炸物品管理實(shí)施細(xì)則》，1989年實(shí)施；
　　[5] 佛山市公安機(jī)關(guān)對(duì)民用爆炸物品管理的相關(guān)規(guī)定。

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