深基坑支撑环梁预埋炮孔控制爆破拆除施工工法.doc

深 基 坑 支 撑 环 梁
预 埋 炮 孔 控 制 爆 破 拆 除
施 工 工 法

深基坑支撑环梁预埋炮孔控制爆破拆除施工工法

1 前 言
1.1 随着地下工程在建筑中日益增多,地下室大面积基坑支护结构的拆除工作将直接关系到工程的施工进度及经济效益。支撑拆除方法重要有以下几种:人工风镐拆除法,静态破碎法,大型机械(镐头机)拆除法,爆破法等。
1.2 人工风镐拆除对大量、大断面钢筋混凝士构件来说,工期长;静态破碎对含筋量较高的混凝土,破碎效果很差;液压机械冲击器(镐头机)破碎安全,效率高,但受跨度高度的限制,无法施工;另一方面地下室底板和楼板强度局限性以承受机械的自重和强大的冲击力。
1.3 随着爆破技术的发展和新爆破器材的出现，用控制爆破法对支撑梁进行拆除已经取得成功。根据拆除工程的规定，通过精心设计、精心施工和精心防护，严格控制爆破危害，完全可以达成快速、经济、高效拆除支撑梁的目的

2 工法特点
2.1 分阶段控制爆破拆除法,是根据拆除工程的规定、周边环境、拆除对象(钢筋混凝土支撑)和现场具体施工条件,通过控制爆破、分阶段爆破等技术措施,严格地控制炸药爆炸时能量的释放过程和介质的破碎过程,既可达成顶期的爆破效果,又能将破坏范围严格地控制在设计的安全范围内。
2.2 通过控制爆破破坏的范围；控制爆破时产生的碎块飞出距离，空气冲击波强度和音响的强度；控制爆破所引起的地基震动及其对附近建筑物的震动影响。将爆破对基坑、周边建构筑物及人员车辆的影响减少到最小
2.3 爆破炮孔采用PVC管预埋施工，预埋炮孔爆破法的成孔率高,成本低,预埋管可多次反复使用,可与浇注混凝土同时进行,大大缩短爆破作业的时间周期,在地面上作业,安全性高,不存在高空作业的危险,作业时间相对集中,无噪音、粉尘影响,减少了爆破负面效
2.4 与人工拆除相比, 分阶段控制爆破拆除法大大地减少了劳动强度,缩短了工期,为施工单位赢得了宝贵的施工时间,综合经济效益极佳。

3 合用范围
本工法合用于各种大型深基坑钢筋混凝土环梁支撑系统的拆除，特别合用于支撑混凝土强度等级高、方量大、工期紧的市区内项目基坑围护钢筋混凝土水平支撑的拆除。

4 工艺原理
4.1 毫秒延期起爆技术控制爆破震动　
采用毫秒延期起爆技术，雷管内装入适当的缓燃剂，以实现延期的时间间隔，以13～25毫秒为一段。通过不同时差组成的爆破网络，一次起爆后，使各炮孔内的药包依次起爆，减小一次起爆药量,控制爆破震动，获得良好的爆破效果。
4.2 爆破炮孔采用PVC管预埋施工
预先埋设炮孔用的成孔材料选用外径40的中空PVC管。在钢筋笼做好后,支模板和浇注混凝土前,按设计规定的孔位、孔深和倾角,将成孔材料预先放置在钢筋笼内,然后再用细铁丝将成孔材料绑扎固定在钢筋笼中。
4.3 区域、分阶段段爆破、换撑　
在底板和换撑结构达成强度规定后,从最下层支撑开始逐层拆除;爆破时分区域、逐段爆破,从而使换撑在相对较长的时间完毕,具体区域划分和分次爆破情况应视现场情况拟定。

5 工艺流程及操作要点
5.1 工艺流程
5.1.1爆破施工工序
预埋炮孔-安全防护-爆破拆除-爆后清渣
5.1.2 预埋孔：
为缩短爆前人工凿孔的工期，采用预埋孔方式：在支撑、围檩浇注水泥的同时，按爆破设计的孔距、排距、孔深用PVC管进行预埋孔；预埋孔孔深要比设计孔深深5㎝，来不及预埋孔的，爆前钻孔。
5.1.3安全防护：
爆破时采用钢管、竹笆、绿网组成安全防护架（具体搭设参见下文第7节“安全保证措施”），保证爆破的安全。
5.1.4爆破拆除：
由于已预埋孔，为保证爆破效果，爆前需对预埋孔进行检查、补孔，使其达成设计规定。搭好防护架后，装药、覆盖，并采用孔内孔外分段延时方式进行起爆。
5.1.5爆后清渣：
每次爆破后由爆破员及时全面检查，若有哑炮及时排除；在爆破员的监督下进行气割；对有哑炮未爆部分或爆破不彻底的部分用人工剔除砼渣；做到砼渣所有脱筋，砼渣块粒径小于20cm；将钢筋、砼渣分类归堆，用塔吊或汽车吊将其吊出基坑外运。
5.2 爆破操作要点
分阶段控制爆破拆除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，使爆破后既能达成预期的爆破效果，又能把爆破震动、冲击波、飞石、噪音和粉尘等对环境危害限度控制在规定的范围之内的爆破技术。
5.2.1分部位采用不同爆破强度等级和炸药等级
根据周边环境，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，保证周边环境的安全，同时又要尽量缩短施工工期。
爆破等级
炸药单耗
施 工 部 位
松动爆破
700～800g/m3
第一道支撑系统的围檩
强松动爆破
700～1000g/m3
第一道支撑及第二道支撑系统中剩余的围檩
分离爆破
900～1200g/m3
第二道支撑系统的支撑
5.2.2一次齐爆药量
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，保证基坑和四周建构筑物和管线的安全。其中：
一般支撑、围檩爆破拆除：一次齐爆药量控制在3公斤以内
基坑南北两侧围檩爆破拆除：一次齐爆药量控制在2公斤以内
5.2.3爆破几何参数
根据支撑的具体尺寸、配筋情况、混凝土强度等级、炸药种类、最小抵抗线方向以及周边环境情况等拟定爆破参数为：
最小抵抗线： w取200～300mm左右
孔 距： a取850mm左右
排 距： b取200～300mm左右
孔 径： 40mm
孔 深： 取支撑梁高的三分之二，孔底留高以最小抵抗线为准。　　　　　　　　　　　　　　　　
　　 药 量 参 数：单孔药量Q=，其中：为炸药单耗，依据支撑粱的配筋、爆破等级以及所需的爆破效果来选定，单位为Kg/m3；
5.2.4预埋孔示意图
25
25
25
75
50
80
75
750*750支撑布孔示意图

25
25
25
75
60
80
90
750*900支撑布孔示意图

20
20
20
60
40
80
60
600*600 支撑布孔示意图

30
30
30
150
53
80
80
30
1500*800围檩布孔示意图
30

5.2.5爆破重要设计指标
单次爆破连续时间：装药联网时间：约5-8小时
爆破连续时间：约5-6秒钟
爆后检查时间：15分钟左右
爆破延期时间：以15ms、25ms和25ms交错延期，从而有效地控制最大
单段齐爆药量。
5.2.6爆破拆除程序
为实现逐步卸截、合理卸载，以保证基坑自身的安全和周边建构筑物安全，拆除程序应遵循先周边后中心的原则，即先用小药量爆破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沿传递的重要途径，以达成逐步卸截、合理卸载，以保证基坑自身的安全和周边建构筑物安全的目的。
5.2.7围檩、节点的爆破拆除
节点爆破拆除时，采用孔内、外延期相结合的起爆网络，外圈即时起爆，内圈依次微差分段起爆，既限制每段齐爆药量，保护了重要节点上的钢立柱，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、顶圈梁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，保证围护的安全，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。
5.2.8起爆网络
使用四通或直接绑扎将5－10个药包连接起来成为一个起爆单元（段），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互相联通若干处，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：　
MS-5
击发枪 四通 导爆管 毫秒延期雷管
待爆支撑梁 秒延期雷管 乳化炸药 黄沙
HS-5

起爆网络示意图
5.3 碴土清运
5.3.1碴土清运采用以机械清碴为主，人工配合为为辅的清碴方案。
5.3.2爆破后，人工一方面进行钢筋清理，将小型镐头机及挖掘机吊至作业面，对爆破后的支撑进行二次破碎及清理，用机械进行归堆、运送，将碴土集中在方便装车的部位，用加长臂挖掘机直接进行装车外运，人工将机械清理后的作业面进行清扫。对于机械不便作业的部位采用人工法进行清理。
5.3.3在所有碴土清理完毕并清扫干净后，向总包方移交场地。

6、材料设备及劳动力安排
6.1 材料
6.1.1 爆破用重要材料
以一次爆破工程量1500m3为例，需用火工品计划如下：
乳化炸药 约1500公斤，具体的使用量应遵守前文章节“5.2.1”中的规定
各段非电雷管 15000发
塑料导爆管 2500米
6.1.2 防护用的重要材料
搭设防护棚需用的重要材料一览表

序号
名称
数量
备注
1
脚手架、扣件
若干
由搭设防护棚的大小而拟定各种材料的数量。
2
竹笆
若干
3
草袋（或麻袋）
若干
4
绿网（或强力安全网）
若干
5
铁丝
若干
6
虎钳、铁锤等工具
若干

6.2爆破及拆除施工机具配置：
名 称
单 位
数 量
长臂挖掘机
台
1
轻型破碎机
台
2
载重汽车（大通15吨）
辆
10
6m3电动空压机
台
2
风动凿岩机
部
4
气割设备
套
10
军用起爆破器
套
2
镐头机
台
1
指挥车
辆
1
保障车
辆
1
对讲机
部
8

6.3 劳动力安排
爆破工：10人
普工：10人。
防护工：30人
清渣工：30人

7爆破震动危害控制措施
7.1 爆破震动有两个重要评价指标：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，爆破震动不会引起建筑物的共振，可认为对建筑物破坏很小，因此重要以质点振动速度
来评价。
7.2 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。而距离和介质不可改变，因此要控制爆破震动，重要是控制一次齐爆药量，即在爆破过程中，采延时起爆，控制单段齐爆药量的方法来控制。
7.3 严格控制一次齐爆药量
V=K*（Q1/3/R）a
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米内支撑及围檩爆破拆除取Q=1KG。
R：距保护建构物距离（M）
a：爆破系数（取1.67）
未采用任何措施时,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
5.01
3.70
2.86
2.29
1.88
1.58
0.80
0.50
围檩爆破
5.44
4.01
3.10
2.48
2.04
1.71
0.87
0.54

通过“切口隔震、割筋降震”以及围檩爆破时距建筑物较近的地方进一步减少一次齐爆药量等措施，爆破震动可降到末采用措施前的40-55%，即在R=5M处，V小于3CM/S。
中华人民共和国国家标准GB6722-2023《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，距离大于10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导致危害。采用同样措施，实践证明对重要管线是安全有效的。
7.4切口隔震、割筋降震、对称爆破。
采用“切口隔震、割筋降震、对称爆破”等措施，以保证对地下围护桩、周边管线和建筑物的保护。
7.4.1切口隔震：一方面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，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。
7.4.2 割筋降震：将围檩外侧一层保护砼人工风镐剥离，露出箍筋，人工气焊割除。
7.4.3 割断箍筋：主筋失去了箍筋的牵拉，很容易推开。这样大大减少炸药单耗，有效减少爆破强度及爆破震动。
7.4.4 对称爆破：钢格构柱处的支撑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，从而达成保护钢格构柱不受破坏的目的。
7.5 多布孔、少装药、保证准爆。
一般爆破孔布设多为4~5个/M3，为更好地保护周边环境及已建好的构筑物，本工法采用密孔小药量爆破原则，每个立方米布设6-7孔，这样爆破块度可控制在30CM以下，减少爆破振动的影响，同时采用复式起爆网络，防止产生哑炮。
7.6 墙、柱预留筋如距爆破部位较近时，也许有部份被爆破产生的飞石打弯，但不会打坏，爆破后用人工校直后即可以使用。

8 安全保证措施
8.1 飞石防护措施
8.1.1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）应将爆体上表面所有盖严。
8.1.2离体防护：
支撑爆破时，在整个支撑爆破区域的顶部和侧面临空部位，分别搭设顶棚和垂直防护墙，形成大防护棚，将整个爆破区遮挡起来，防止爆破时砼碎块飞出。
（1）第一道支撑体系搭设封闭防护架规定：
① 护架下层高度距支撑上表面不小于2米。
② 设防护架工作程序：架立杆→铺下层钢管→铺第一层竹笆→铺第二层竹笆→铺绿网→铺顶层钢管。防护架立杆立在底板上，立杆一般距支撑大于1米；铺设下层钢管的排距×行距约为0.5米×2米，并且扣件将其固定在立杆上；铺设竹笆时竹笆与竹笆之间需搭接20厘米，并用铁丝绑牢。铺设顶层钢管重要是压住竹笆层，铺设排距×行距约为1米×2米，并用扣件将其固定在立杆上。
③ 顶上第一道覆盖材料由下而上为：竹笆—竹笆—绿网；
顶上第二道覆盖材料由下而上为：竹笆；
侧面的覆盖材料由里到外为：竹笆—绿网。
④ 按以上规定爆前1天进行验收，验收未搭好或验收不合格不能装药爆破。
钢管
第一道支撑体系搭封闭防护架示意图
脚手架
维护墙
支撑
围檀
竹
笆
绿
网
>2m
竹笆
绿网
竹笆
竹笆
立杆
草袋

（2）第二支撑体系搭设封闭防护架规定
①防护架搭在第一道钢砼支撑上。
②搭设防护架工作程序为：架立杆→铺下层钢管→铺第一层竹笆→铺第二层竹笆→铺绿网→铺顶层钢管。防护架立杆立在底板上，立杆一般距支撑大于2米；铺下层钢管的排距×行距约为0.8米×2米。
③顶上的覆盖材料由下而上为：竹笆—竹笆—绿网。
④按以上规定爆前1天进行验收，防护未搭好或验收不合格不能装药爆破。

立杆
第二道支撑
第一道支撑
草袋
维护墙

第二道支撑体系搭封闭防护架示意图
围檀
围檀
竹笆
竹笆
绿网

8.2哑炮的解决措施
8.2.1解决哑炮前由爆破领导人定出警戒范围,并在该区域设立警戒,解决哑炮时,无关人员不准进入警戒区。
8.2.2经检查确认起爆网络完好时，可重新起爆。
8.2.3派有经验的爆破员解决哑炮。
8.2.4用吹风管将堵塞物及炸药吹出，也可用木、竹或其他不产生火花的材料制成的工具，轻轻地将孔内堵塞物及炸药掏出。
8.2.5哑炮解决后，应由解决者填写登记卡或提交报告，分析产生哑炮的因素。
8.3 安全警戒措施
8.3.1组成爆破安全领导小组，协调有关安全事宜。
8.3.2爆破警戒距离100米，在爆破时四周派出安全警戒人员，负责各警戒点的安全警戒任务。
8.3.3警戒信号规定：
第一次警报：起爆前30分钟，人员所有撤出，警戒人员到位。
第二次警报：起爆前5分钟，中断外部的交通.
第三次警报：起爆前2分钟（约1分钟）倒记时：10,9,8,7,6,5,4,3,2,1.起爆！
第四次警报：安全检查后，解除警戒。
8.4火工品管理：
现场设临时炸药、雷管库房各一间。库房应由本地消防主管部门重点处检查合格后使用；雷管、炸药分车运送，分库存放，并由持证的火工品保管人员进行双人24小时值班保管。同时做好火工品领用的出入库签字交接手续，认真填写《火工品使用明细册》，做到帐物相符。

图 火工品仓库示意图

9 环境保证措施
9.1 防止爆破粉尘及爆破噪声措施
9.1.1在以湿麻袋或湿草包覆盖于待爆体上。
9.1.2离体防护层上撒水,让防护层湿透,以过滤粉尘和爆炸产物。
9.1.3选择合适的天气进行爆破,避开大风天气,防止产生大量扬尘。
9.1.4在爆后清理碴土过程中，通过撒水防止产生扬尘。
9.1.5在装药时应将各孔用炮泥堵塞严实，防止产生冲炮。
9.1.6多重防飞石的防护对爆破噪声减少也有大的作用。

10 效益分析
10.1经济效益
钢筋混凝土支撑围护系统的钻眼爆破拆除,一般采用小孔径( < 34～42 mm)手风钻钻孔,拆除每立方米的支撑梁需要钻孔5～8个,因此支撑梁爆破的钻孔工作量很大。支撑梁采而浇注支撑梁的同时进行预埋炮孔，大大提高了拆除效率，减少了工人的劳动强度 ，节约能源，保证整体的施工进度。同传统的钻孔爆破撑梁拆除相比，预埋炮孔爆破拆除能节约75%的机械设备费用，节约60%的人工费，缩短近一半的工期。
10.2社会效益
爆破后，箍筋炸断，大部分混凝土与钢筋分离，没有分离的混凝土也被炸开，用风镐稍加破碎即可。爆破飞石没有对楼房的梁柱导致任何影响；爆破震动没有影响往建楼房的结构、周边的建筑物及设备；爆破冲击波控制在设计范围内，在建楼房结构完好；爆破噪音低，可以被周边的居民接受：爆破对在建楼房的正常施工，周边马路的正常交通、附近工厂的正常生产也没有导致影响。

11 工程应用实例
11.1宁波东港公寓及东港大酒店扩建工程是按照超五星级酒店标准投资兴建的，规模庞大的建筑群体，是2023年度宁波市重大建设工程，工程总建筑面积121000㎡，全现浇框剪及框筒结构，工程主体分西酒店公寓、北酒店公寓和办公楼三个高层独立单体，28至30层，建筑高度120m。2023年8月开工，2023年4月竣工。
工程地下室南北长104.85m，东西长106.50m(局部为68.50m)，工程桩采用ф600～1000大直径钻孔灌注桩，密排式混凝土灌注桩围护结合两道钢筋砼内支撑作为基坑挡土止水结构，两道内支撑面设计标高分别为-9.4m和-3.5m，钢砼支撑梁截面最大为400×600mm，环梁截面尺寸为2500×700，钢筋布置相称密集。支撑的设计一方面能保证支撑与结构板面之间有一定的施工空间，另一方面其竖向净空满足挖土机挖土条件，基坑采用轻型井点降水，最大开挖深度为13.6m。
本工程地处宁波市区中心，东临潜龙路，南临彩虹路，西面紧贴东港大酒店老楼，北面为潜龙北路，建筑物与基础外墙最小净距为3.9米，三侧临街部分有市政管线，距红线最小距离为1.2米。工程定类分级为A级爆破。爆破现场周边环境极为复杂。
根据复杂的周边环境, 结合爆破工作的特性, 施工中采用了深基坑支撑环梁预埋炮孔控制爆破拆除施工工法, 混凝土支撑的爆破效果良好。
11.2 宁波红巨大厦项目
宁波红巨大厦以办公为主，集餐饮、购物、娱乐、健身为一体的综合性超高层建筑。总建筑面积60898m2,其中地上36层，地下2层，建筑高度156米，为宁波市第二高楼。2023年5月开工，计划工期600日历天。
本项目工程桩采用ф800～1000大直径钻孔灌注桩，密排式混凝土灌注桩围护结合两道钢筋砼内支撑作为基坑挡土止水结构。由于本工程需拆除的支撑混凝土强度等级高、方量较大、工期较紧等因素,通过技术、经济上的比较, 决定采用深基坑支撑环梁预埋炮孔控制爆破拆除施工工法进行爆破拆除。
爆破效果相称抱负，爆破振动及噪声较小;基坑周边建筑物完好无损。爆破施工后,周边在建工地照常施工，未收到丝毫影响;周边道路交通畅通。爆破飞石的距离完全控制在设计范围内。爆破后的支撑梁碎而不飞,且几乎无大块掉下底板,保证了底板的安全。挡土连续桩无损,地下室施工安全运作。