超大型基坑钢筋混凝土支撑爆破拆除技术.pdf

第 3 3卷第 7期 Vo 1 _ 3 3 No 7 建筑施工 B U I L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 超 大 型 基 坑 钢 筋 混 凝 土 支撑 爆 破 拆 除技 术 Bl a s t i ng De mo l i s hi ng Te c hno l o g y f o r RC Ex c a v a t i o n S u ppo r t o f S upe r La r g e Fo unda t i o n Pi t 口 杜长勤 ( 上海市浦东新区建设( 集团) 有限公司 2 0 0 1 2 9 ) 【 摘 要】 以上海银行数据处理中心的超大、超深基坑工程为例，详细介绍了钢筋混凝土支撑松动爆破拆除技术。为了 使爆 破工程顺利完成，采取了支撑延迟爆破网路、爆破振动控制、爆破参数选取以及爆破防护等施工措施。工程实践证明，所采用 的设计方案是行之有效的，取得了良好的爆破效果。 【 关键词】超大型深基坑钢筋混凝土支撑拆除 松动爆破延迟爆破网路振动控制 爆破参数 【 中图分类号 】 T U 7 5 1 9 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 ( 2 0 1 1 J 0 7 0 5 5 7 0 3 1 基坑工程概况 上海银行数据处理中心位于浦东新区华东路和锦绣东 路交汇处 ， 其地上为 1 1 幢单体建筑， 地下部分为整体 2层地 下室。地下室呈“ 日” 字形分布， 其中间及东西两侧分别为下 沉 式庭 院和 绿化 庭院 ，地 下室单 层 总建筑 面积 约为 3 0 0 0 0 m 。 根据地下室布局，基坑外围呈矩形 ，总占地面积约为 4 2 0 0 0 m 2 ( 包括土体墩台面积 ) 。考虑地下结构施工时， 需保 留下沉式庭院和绿化庭院土墩， 因此基坑围护设计为 1 道双 环形钢筋混凝土水平支撑结构， 见图 1 。 基坑周边总长约为 8 8 0 m， 一般开挖深度为 9 1 m ， 局部 落深达 1 1 m和 1 2 1 m 。 基坑周边环境条件较为宽松 ， 3倍开 挖深度范围内无需要保护的建( 构 ) 筑物。 双环形钢筋混凝土水平支撑的环向半径为 6 3 m，截面 尺 寸 分 别 为 1 6 0 0 m m x 1 0 0 0 m m 、 1 0 0 0 m m7 0 0 m m 、 8 0 0 m m7 0 0 m m 、 7 0 0 m m x 7 0 0 m m ， 周边灌注桩压顶支撑梁 ( 围檩 ) 截面为 1 2 0 0 m mx 7 0 0 m m 。基坑支撑局部剖面见图 2 o 根据施工总体方案， 基坑支撑在地下室 2层顶板和换撑 结构达到强度要求后， 采用控制爆破及人工风镐拆除相结合 的拆除法。基坑钢 筋混凝 土支撑爆破拆 除总 方量约为 4 4 0 0 m 3 。 【 作者简介】 杜长勤( 1 9 6 4 - ) ， 男， 硕士， 高级工程师。联 系地 址 ： 上海市浦 东新 区浦 东大道 2 7 5 2号( 2 0 0 1 2 9 ) 。 【 收稿 日 期 】 2 0 1 1 - 0 6 0 7 、 图 1 基坑 支撑平 面布置 图 2 围护 支撑剖 面 2 支撑爆破总体方案优化及部署 2 1 爆破施工方案优化 爆破安全是施工中应特别关注的问题 ， 尤其是大型深基 坑支撑爆破拆除施工作业时， 主要有两方面担忧 ： 一是爆破 对基坑稳定性的影响； 二是对基坑内半成品、 周围建筑物和 人员的影响。 因此， 应采取相应的技术措施和保护措施， 将爆 破不 良影响控制在最小范围内。在本工程的爆破方案中， 我 们采取了以下的优化措施 ： ( 1 )严格控制爆破装药实施过程。 采用微差爆破及小药 量多孔装药等爆破技术， 严格控制爆破振动。通过这种起爆 技术， 可将总装药化整为零并减少一次起爆药量， 以控制爆 破振动。 ( 2 )采用合理的药孔布设， 优化爆破参数和严密防护来 控制爆破飞石。通过设计全封闭的防护棚 ， 确保爆破飞石不 出基 坑。 ( 3 )部署爆破过程的安全警戒与协调工作。同时， 合理 配置机具设备投入， 快速进行渣土清理、 外运及废旧钢筋的 5 5 7 第 7期 杜长勤 ： 超 大型基坑钢筋混凝土支撑爆破拆 除技 术 f2 O 1 1 回收。 2 2 爆破施工总体部署 由于工期紧、 基坑面积大 ， 我们决定采用控制爆破及人 工风镐拆除相结合的拆除法。 ( 1 )分区域逐段爆破、 换撑。在地下室 2层顶板和换撑 结构达到强度要求后， 开始组织爆破拆除混凝土支撑。爆破 时， 应分区域逐段爆破， 从而使换撑有相对较长的完成时间。 因此 ， 我们设定 了东西 3 个区域， 爆破顺序按照一一 区的顺序实施。在爆破前， 采取人工截断支撑的方法进行隔 断分区， 具体区域划分和分次爆破情况如图 3 、 图4 。 一 图 3 区域划分平面布置 图 4 支撑 分区截 断 ( 2 ) 采用微差延迟分段爆破法。起爆网路通过延迟雷 管， 可以将每次爆破之间的时间间隔控制为 O 0 5 S 。基坑内 支撑均采用纵向逐根延迟爆破技术， 通常把每一时间段起爆 最大药量控制在 2 k g 。支撑以O 0 5 s 的延迟速度连续起爆， 形成几十次直至几百次的均匀连续小爆破 ， 能大大减小整个 基坑爆破作业的振动影响。 3 爆破参数设计 3 1 爆破预埋孑 L 网参数设计 支撑梁爆破孔均为垂直向下、呈梅花型分布的方式， 在 节点处的炮孔应适当加密( T L E 缩小 2 0 4 0 茗 )。炮7 L T L E 7 0 c m - 9 0 c m 、排距 2 5 c m 4 0 c m ，孔深约为支撑厚度的 2 3 ， 每立方支撑方量平均埋孔 4 - 6 个。 在浇筑支撑混凝土初 凝前， 将 西4 0 m m的硬纸管插入支撑中， 固化后即可形成有 序的预埋孔。爆破预埋孔对支撑强度的影响可以忽略不 计 ” o 3 _ 2 装药量参数设计 单孔 装药量 0一K a 5 tl 式中 K为炸药单耗 ，根据支撑的配筋率选定， a 为炮孔 间距 ， S为梁截面面积， 门 为布孔排数。 根据本工程的混凝土强度及布筋特点， 所选取的爆破设 计参数如表 1 。 表 l钢筋混凝土支撑爆破参数 截 S m m 排 数 口 孔 距 a L, n 孔 深 L rr 争 耗 ， k g m 单 孔药 量Q g 1 6 0 0X 1 0 0 0 5 9 0 0 7 2 0 1 0 4 2 3 0 0 、 3 0 0 、 3 0 0 、 3 0 ( 1 、 3 0 0 1 O o oX 7 0 0 3 8 0 0 4 2 0 8 7 3 2 0 0 、 1 5 0 、 2 0 0 8 o 0X 7 0 0 2 9 0 0 4 2 0 7 9 3 2 0 0 、 2 0 0 7 0 oX 7 0 0 2 9 0 0 ,1-2 0 7 9 3 2 0 0 、 1 5 0 3 3 起爆网路设计 为避免施工现场的杂散电流、 射频电流引发意外爆炸事 故， 本次爆破施工采用非电毫秒延时雷管起爆网路 】 。为了 使每个药包可靠起爆 ， 提高网路的准爆率 ， 段与段的网路之 间采用双雷管连接延期传爆 ， 从而形成可靠的导爆管复式延 期传爆网路。 4 爆破负效应控 制 支撑爆破负效应主要有 ： 爆破振动、 飞石、 噪声、 粉尘和 爆破危险源的存在 。 4 1 爆破振 动控 制 ( 1 )支撑与压顶梁( 围檩 ) 隔离爆破 支撑压顶梁既是支撑体系的一部分 ， 又是围护结构的一 部分 ， 需要采用预裂爆破进行保护， 即在支撑与压顶梁( 围 檩 ) 结合处采用小药量( 3 - 5 个孔 ) 预裂爆破， 以此分隔支撑 和围檩， 减小随后支撑爆破时对基坑周围介质的振动影响以 及围护桩的安全。 具体措施为： 距离围檩边线 1 0 c m处 ， 每间隔 2 0 C iT I 布 设 1 排孔， 每间隔 1 个孔布为通孔， 剩余炮孔装药， 药量为正 常支撑药量的 l 2 。通过孔内延期， 使预裂孔先爆破 ， 在支撑 与压顶梁交接处形成一条裂缝，以此切断主爆轰波的传播。 布孔情况如图 5所示。 ( 2)围檩纵向分段推离爆破 基坑内围檩采取间隔 O 0 5 S的逐段纵向推进、 由一端向 另一端逐段( 每段约 1 5 m - 2 m) 剥离的微差起爆方式。这种 改进后的爆破技术， 与以前采用的逐排、 逐段向基坑内侧推 出的爆破方式最大的不同在于它能使爆破方向与围檩中主 筋布筋方向相一致。改进的爆破技术可达到两个目的： 不 需消耗大量的爆破能量来克服钢筋的阻力； 使以前横向推 出时对基坑围护结构施加的较大反方向作用力改变成让后 一 段尚未爆破的围檩来承受， 从而大大减轻了对围护系统以 及基坑周边建筑物的振动影响H j。 4 2爆破飞石控 制 支撑爆破 要求控 制飞石不 出基坑 ， 从技 术上而言 ， 控 制 单孔药量、 适当增加炮孔深度及由表及里的延期爆破顺序可 以减少飞石或尽可能使飞石方向向下和两侧， 但为了确保飞 石不 出基 坑 ， 必 须加强防 护覆盖 ， 对支撑采 用图 6 、 7所示 的 双层防护。 图 5 支撑与 围檩结合 面预裂孔布置 5 结语 本工程基坑支撑体 系施 工流 水节 7 ， 2 0 1 1 杜长勤： 超大型基坑钢筋混凝土支撑爆破拆除技术 第 7期 次爆破方量约 1 5 0 0 r n 。 基本上每次爆破从装药开始到渣土 清理结束， 约需 7 d左右的时间。 从爆破效果上来看 ， 爆破飞石、 爆破振动等负效应都得 到了有效地控制： 爆破时没有飞石飞出基坑， 防护系统保留 较为完好 ； 支撑与围檩之间有明显的预裂缝出现 ： 大部分支 撑体系的混凝土和钢筋分离，仅少量短支撑因药量太小， 爆 破不彻底( 图8) 。 一 图 7双层 防护剖 面图 图 8 现场爆破效果 通过爆破前后监测数据对比， 基坑周围土体沉降和位移 没有变化， 一次爆破效果良好。 通过本次爆破过程， 我们认识 到 ： ( 1 )单孔药量不能简单根据以前的理论公式计算而 得 ， 要考虑 不同的配 筋形式来确定 。 ( 2) 支撑爆破防护根据现场环境条件进行设计。在闹 市区， 如上海市 ， 可以在离压顶梁的两侧 1 0 m 1 5 m处架 设钢管脚手架， 脚手架高出梁的端面 1 8 m N 2 0 m， 两侧脚 手架的顶端再用钢管横向连接， 形成一个上面和两侧都封闭 的防护棚 ， 并在脚手架上绑扎 2层竹篱笆 ， 同时在梁上直接 铺设草袋以保护网路。爆破后飞石基本控制在基坑内。 ( 3 ) 通过、 、 区爆破防尘控制对比发现 ， 对搭设 防护棚的竹笆采用提前浇水打湿的方法可以有效地控制粉 尘污染。 ( 4 )采用预裂爆破、 分段延迟网路等措施 ， 对控制爆破 振动、 噪声也有显著的效果。 参考文献 1刘建航， 侯学渊 基坑工程手册【 M】 北京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 7 【 2 】 龙维祺 特种爆破技术【 M】 北京： 冶金工业出版社， 1 9 9 3 【 3 】3刘殿中 工程爆破实用手册【 M 北京： 冶金工业出版社， 1 9 9 9 4 】 谭q r ,J ， 谢兴傅 支撑爆破的振动控制l J 工程爆破， 1 9 9 8 ， 4( 1 ) ： 21 -2 3 ( 上接 第 5 5 3页) 2层彩钢临时办公楼， 结构较轻 ) 。开挖期间建筑物沉降平均 值为 1 2 8 5 m m； 底板浇筑完成后， 最终沉降为 6 7 m m 。 ( 7 )周围地下管线沉降变形监测 ： 围护结构施工阶段， 管线沉降极小，表明围护结构施工对周边管线基本没有影 响； 基坑开挖期间， 对管线影响较大， 沉降开始加大、 沉降曲 线变陡； 底板浇筑完成后， 沉降趋于稳定。 最终管线最大沉降 平均值为 l 1 4 0 m m 。 ( 8) 坑外路面沉降监测： 根据施工需要 ， 我们在宏观量 子现象应用实验楼和综合及电站机房两栋建筑之间的施工 通道上 ， 布置了 7个路面沉降观测点 ， 根据监测数据可以看 出整个施工期间， 路面一直在平稳下沉。各监测点的平均最 大沉降为 l 1 8 m m ， 各监测点基本上呈均匀沉降。 通过上述监测内容的详细分析， 各项数值均控制在设计 指标范围内， 且各项数据与施工分析相互验证 ， 也可及时纠 正施工中所出现的问题， 避免大的施工错误发生。 5 施 工流程 基坑施工流程为 ：围护一降水一挖土一垫层防水一地 下室底板一地下室墙顶板一地下室外墙防水保温一回填土。 围护施工应在 1 个月内一次性完成。 挖土施工应分 3块进行 ， 即宏观楼 1 块， 综合楼分为南 北两块。先开挖宏观楼及综合楼南侧 1 块( 该区域上部有多 层结构 ) ， 待两块基础施工完毕之后， 再开挖综合楼北侧 1 块 ( 该区域为无上部结构地下室) 。 井点降水分根据开挖顺序， 分为两块施工。先布置第一 开挖区域， 在第二区域准备开挖前， 再布置第二区域。 由于宏观楼北侧为工法桩加斜抛撑的中心岛作法， 所 以应先开挖宏观楼南侧地下室底板 ， 待强度达到 8 O 并加支 撑后， 再开挖北侧。 因基坑东侧的高能楼距重力坝 1 4 m ，分子楼距重力坝 8 m ， 两楼及分子楼靠近基坑较近 1： 3范围内， 所以基础完 成之后 ， 应暂时停止包括回填土在内的上部结构施工， 待深 基坑基础底板完成后， 再回填施工上部结构。 根据施工总体进度安排及现场的场地条件情况， 宏观楼 单体采用 2台搅拌机( s J B -I I) 进行施工 ， 综合楼采 用 2台 搅拌机( S J B 一) 进行施工。围护坝体施工完成后， 须及时完 成桩顶部插筋的工作。 6 结语 因本深基坑工程周边条件多变， 所以我们在设计施工技 术方案中针对性地采取了不同措施，并且经过充分论证， 仅 采用局部支撑的方法以节约造价。 实施结果既满足了安全要 求， 也满足了经济要求， 该施工技术可供工程技术人员参考。 参考文献 【 1 】 DG TJ 0 8 6 1 2 0 1 0基坑 工程技 术规 范s 【 2 J 刘国彬， 王卫东 基坑工程手册 M】 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 9