深基坑钢筋混凝土支撑的爆破与拆除.pdf

深基坑钢筋混凝土支撑的爆破与拆除 B l a s t i n g a n d Di s ma n t l i n g o f R C E x c a v a t i o n S u p p o r t s i n D e e p F o u n d a t i o n P i t 葛正来 上海复旦爆破建设工程有限公司 上海2 0 0 4 3 7 摘要：深基坑钢筋混凝土支撑的爆破与拆除技术，经历了技术开发、应用、储备、更新和完善的漫长过程，目前已经 比较成熟。为了能进一步推广使用该技术，总结归纳了可供类似工程参考应用。 关键词：深基坑 大型混凝土支撑 爆破拆除 设计方法 中图分类号：T U 7 5 3 ． 3 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 — 1 0 0 1 ( 2 0 1 3 ) 1 0 - 0 8 8 9 — 0 3 1 爆破拆除技术的储备与更新 随着观念 的更新 ，工程 涉及的范围也迅速扩 大 ，爆 破解体 技术也取得 了长 足的进步。首先是布 孔方法的改 进 ，由爆前钻孔到浇注 时同步预埋孔。其次是布药方法的 改进，由密孔裂碎解体到疏孔充分解体。三是网络联接系 统更优化 ，以基坑 围檩为例 ，现改成斜 向4 5 。 ～6 0 。 ，逐排 ( 或2排 ) 解体 ，临空面积增 大，解体效果明显改善。四 是防护方法的改进 ，即采用了大防护天棚 ，并节约防护投 资约7 0 ％。爆破技术、工艺的不断更新储备 ，也使城市大 量基础设施建设步伐大大加快。 2基本设计方法 2 ． 1 布孔设计 布孔设计主要考虑垂直孔 ，需确定 的参数是孔距 、排 数和孔深。 2 ． 1 ． 1 孑 L 显 巨 根 据支 撑 截面 情 况而 定 。其 中 ，长 边和 短 边之 间 差距不大于2 0 ％，就以长 边长设 为孔距 ( 如1 0 0 0 mm 8 0 0 mm，孔距取1 0 0 0 mm )；长边和短边之间差距大于 2 0 ％，就以1 ／ 4 周长设为孔距 ( 如1 4 0 0 mm8 0 0 mm，孔 距取1 1 0 O mm ) 。 2 ． 1 ．2排数 根据支撑宽度而定。其 中，宽度小于0 ． 7 m的可布置单 排孔 ；0 ． 7～0 ． 8 5 m布置2排孔 ；0 ． 8 6～1 ． 0 m布置3排孔 i 1 ． 0 m以上 ，每增加O ． 2 m即增加1 排。2排及多排孔按相邻 排错位排列 ，呈梅花布局 ；隔排孔错位5 —1 0 c m，以增加 剪力；结点腋角处需加孔。 j j 作 牵 介： 葛 正 来( 1 9 5 5 - ) ’ 男 ， ．蝌 工 程师 。 = ； 。1 通 讯l 电 址、： 上海 市密 云 路l o l 8 号 6 号 楼 0 3 室 ( 2 o o 4 3 7 ) 。 i i ≯ 曩 耐 童 I 。 i 收 穰 日 瓤 2 o 1 3 -0 3 i i 2 ． 1 ． 3 孑 L 深 根据支撑高度 而定 。 目前绝大部分支撑规格 的高宽 比接 近1 ，上下不大于0 ． 2 5，以支撑高度 的3 ／ 4设孔深为 宜 ；极端情 况很少 ，如遇可掌握孔底最小抵抗 线不小于 0 ． 1 5 m ，不 大于0 ． 3 m。 2 ． 2 药量计算 支撑构体 的爆破药量计算 ，常用单耗体积公式。其中 单耗值根据配筋率相应取值 ( 支撑7 5 0～1 0 0 0 g ／ m ；围檩 1 0 0 0～1 4 0 0 g ／ m。) 。 2 ． 3 布药设计 计算的单孔装药量 ，是平均装药量。而在具体装药过 程时，需要根据情况作具体调整。 ( a) 考虑到钢筋笼的强约束作用 ，边孔的装药量应该 略大于中间孔1 0 ％～2 0 ％。 ( b)弧型支撑的内径侧边孔装药量 ，应大于外径侧 边孔1 O ％～2 0 ％。 ( c)围檩靠近地下连续墙侧一排孔 ，尤其位于基坑 拐角处的孔，应大于平均装药量1 0 ％～2 0 ％。 ( d)结 点处 ，尤其是 大结点 、或有格构 柱 的结 点 处，单孔装药量应大于平均装药量1 0 ％～2 0 ％。 ( e) 斜撑结点处的内腋 角边孔装药量 ，应大于外腋 角边孔装药量1 0 ％一2 0 ％。 ( f )近保护 目标处 的区域 ，支撑单孔装药量必须根 据情况相应减／ J ＼ 1 0 ％一5 0 ％ ( 甚至不装药 )。 2 ． 4 起爆网络设计 采用簇联 法 ( 即绑扎法 ) 作 段 内连 接 ，孔 内半 秒 5段普通导爆管雷管延时、孔外毫秒3段普通导爆管雷管延 时连接，总体串联、局部并联起爆网络。 2 ． 4 ． 1 簇联 网络段 每个簇联网络段 为--n r~ ，将孔内导爆管集束和孔外导 爆雷管 ( 双雷管 ) 用黑胶布绑紧。限于振动控制 ，一般单 2 0 1 3 1 0 B u n d i n g C 。 n s t r u c t i 。 n I 8 8 9 段炸药量不大于3 k g，P , p 7—1 0个药包 ，见图1 。 图1 簇联网络段示意 法计算和类似工程实测数据 判断 ，当单段齐爆药量控制在 3 k g 以内，支撑爆破工程 的振动影响对周边建筑设施是充 分安全的。 2 ． 4 ．2 单段 网络分类 ( a) 普通网络段 ：一般支撑都可以使用，如上述簇联 网络段 ，附近任意7～1 O个药包连接成一段。 ( b) 宽大支撑段 ：支撑宽度大于等于1 ． 4 m，可调整 采用人 字形网络段 ，主要通 过增 大临空面 提高解体 效果 ( 图2)。 传爆方向 图2 宽大支撑分段示意 ( c ) 围檩段 ：考虑到围檩单侧临空面 因素 ，及振动控 制要求，先在围檩适当部位开V 形隔振 口作为始段，然后向 两边方向逐排 ( 或2排 )分段解体 ( 图3)。 传爆方 图3 围檩分段示意 方 向 ( d)切割段 ：在支撑 与围檩交接 处，安排先于支撑 爆破的切割段 ，以切断支撑爆破时 的振动传播途径 。一 般选择较大支撑与围檩交接端 的一排炮孔 ，装药量 为平 均单孔装药量的2 ／ 5～1 ／ 2，再加上预裂导孔 ( 打穿、不装 药 )，就组成了爆破切割段。 2 ． 4 ． 3 总网络设计原则 先支撑后围檩 ；先切割后解体 ( 图4)：先梁体后结 点 ( 图5)；近侧 向防护面处先远后近 ，总体串联、局部并 联导爆网络。 2 ． 5 爆破安全距离计算 2 ． 5 ． 1 振动计算 根据爆破安全规程给出的振动公式 ，计算结果须低于 国家安全振动规定为< 5 c m／ s ，是安全的。由上述取值方 8 9 0 I il ~ lil i - r 第 3 5 卷第 1 0 期 图4切 割段网络连接示意 图5 结点段 网络连接示意 2 ． 5 ． 2 冲击波计算 根据爆破安全规程给公式R = 2 5 Q” 计算 ，当单段最大 药量为3 k g 、未采取任何防护手段时 ，安全距离为3 6 m。 2 ． 5 ． 3 个别飞散物 ( 飞石 ) 计算 根据爆破手册给 出的公式R = 7 0 q “ 计算 ，当平均单耗 取 1 ． 0 0 、未采取任何 防护手段时 ，个别飞石最 大距离 为 7O m 3 支撑爆破施工程序 3 ． 1 布孔 目前主要布孔方法为预埋孔 ，少量预埋失败的钻补。 在 支撑 、围檩浇捣混凝 土的同时 ，进行等孔径 的纸 管插 埋 。纸管的插入 端封 口成锥 形 ，由人 工按设计 要求的孔 距 、排距、角度、深度等技术参数插入刚浇捣完毕的湿混 凝土并固定。 由于该项工序需要与浇捣同步 ，因此双方的配合协调 至关重要。另外值得指出的是 ，预埋孔所 占体积一般小于 支护体 系的5 ％，其中任一截面所 占面积应小于8 ％，对于 支护体 系按规范设计安全系数为1 ． 4 的强度影响，可以忽略 不计。 3 ． 2搭建防护棚 当一道支撑围檩下方的主体结构浇捣完毕进入养护 期 ，即可搭建防护棚。防护棚的基本要求是全封闭，具体 要求根椐基坑大小、深浅、周围环境、重点防护 目标等因 素确定。防护棚 的材料主要用钢管和竹笆 ，必要时还可加 用钢网、绳 网或绿网。一般情况下，下道支撑 的防护棚可 借助上一道支撑面搭建简易棚 ，近地面的一道支撑则要求 搭建规范坚固的双层防护棚。 3 - 3 爆破作业 当待拆支撑下方的主体 结构 ( 换撑 ) 养护达到一定程 度 ( 一般 为7 5 ％～8 0 ％ ) ，即可开始爆破施工。根椐换撑 应力平稳逐渐释放的原则 ，一般按照先支撑后围檩 、先小 后大、先辅后主、先角边后 中间等顺序进行拆除 ( 具体顺 序由建设方设计确定 ) 。一般每天组织一次施爆 ，爆破施 工时，同一区域不能同时进行其他作业。 ( a)装药 ：装药采用现场制作 药包 ，将定制 的导爆 管雷管，尽量深插入乳化炸药药卷一端 ，封口捏紧防止脱 离。将药包直接垂直放入炮孔底部 ，并根据设计装药量加 药 。 ( b) 填塞 ：采用中粗砂为填塞材料 ( 略湿 )，用木 质炮棍逐层填塞、堵紧至炮孔顶部。 ( c)网络连接：根据爆破 网络设计进行操作。 4爆破负效应的控制与评估 4 ． 1 振动 爆炸振动的大小，是以传播的速度 ( 振速c m／ s)大小 表示 ，与爆源的初始能量、传播途径 ( 介质 的传播性质 ) 和距离有关。很明显，初始能量大、介质坚硬延续 、距离 短 ，振速大，反之小。就支撑爆破而言 ，距离是客观存在 无法改变 ，但前二者却大有文章可做。首先，控制单次齐 爆药量、合理布孔、布药以及网络优化等技术储备就是针 对初始能量的控制，应该说在这一方面 已做的工作最多， 因而也最成熟。其次 ，当爆破条件非常苛刻时 ，如防振 目 标较敏感、离爆源距离较近 ，而控制初始能量又有 限，就 必须在控制传播途径上下功夫。如爆破切割法 ，以支撑为 例，在支撑的近端与围檩结合部位布一排密孔 ，用远小于 解体药量预 先爆开一条裂缝 ，切 断其传播途径。再 以围檩 为例 ，在离 目 标较远处开V 形隔振 口，然后 向近边方向单排 逐排解体。这样 ，在纵向支撑 已卸载的情况下 ，被切断了 的围檩又失去 了环撑效应，仅靠吊筋固定。此时围檩与边 坡地下连续墙 已不再结合紧密 ，而前排爆破释放的能量， 有一部分作用于地下连续墙产生反射 ，使后面的围檩与地 下连续墙之间产生了缝隙，而且有增大趋势。因此 当爆破 逐 渐接近 目标时 ，围檩与地下连续墙之间的传播途径 已被 切断。 4 ． 2 飞 石 当爆破能量超过了解体所需能量 ，剩余能量就造成了 飞石。控制飞石不出基坑是通过技术保证和防护保证来实 现的。技术保证主要指精确计算药量、合理布孔布药、正 确 的施爆 方法等 ，前面 已有详细阐述 ，这里再补充一点 ， 即药包在炮孔中的位置。从理论上讲 ，药包应该置中 ，上 下抵抗线相等 ，但 实际情 况往往并 非如 此。仍以支撑为 例，首先从支撑结构来看 ，下面的配筋比上面的强 ，而且 环箍开 口多向上；其次是药包上方是用泥或沙经人工填堵 的。这说 明实际上下抵抗线是不等的，明显上小下大。再 加上最重要的一点 ，就是防飞石的主要方向是上。因此药 包的实际位置应该往下过中线 ，现在常采用的炮孔深度为 支撑梁 高度 的2 ／ 3 、3 ／ 5 以及笔者推荐 的3 ／ 4 。防护保证是 防飞石 的可靠 因素，前面 已经讲过了全封闭坚固防护棚。 这里补充一点 ，就是爆破体上的直接柔性防护。一般情况 下 ，在爆破体上方和侧方需覆盖2层湿麻袋 ，可起到初始 吸收部分抛掷动能的作用。 4 - 3 噪声 坦 率地说 ，爆破噪声是 目前最难 以控制 的负效应 。 比如前面说过的降低单次齐爆药量、爆体 上覆盖些湿麻袋 等 ，仅此而已。因此 ，让受众提前有心理准备 ，其承受能 力比无准备时可提高数倍。如爆破前 的广泛协调 、安民告 示、施爆前警报 、喊话 提醒、严守； 隹确的施爆时间 、老 人、儿童、病人及时组织撤离 、采用耳塞 等，能起到一定 的缓解作用。 4 ．4 扬尘 爆破扬尘主要 由爆 炸高压 气流 ，将炸药气化颗粒 、 介质粉状颗粒和场地尘土颗粒等迅速向周围空间扬起扩散 而形成 ，对环境的负面影响确 实很大。尤其是扬尘 中所含 大量可吸入颗粒P M (<2 ． 5 u m )，以及爆生有害气体 ，会 对人体造成危害。 目前比较实用的防尘、降尘方法主要有 两个方面 ，即爆破工艺防尘和湿式工作降尘。 5 结语 深基坑临时支撑 的爆破 ，作 为城市控制拆除爆破的一 个特殊部分，经过近1 ／ 4 世纪的开发、应用、储备、更新 ， 在技术上 已经 比较成熟 ，然而，随着城市基本建设逐渐完 善 ，城市建设 目标逐渐转化 ，该项 目也许将逐渐 “ 功成身 退”。尤其是该项 目由于 自身 暂时难 以克服 的部 分负面效 应 ，也会随着人们不断增长的环保意识和宜居要 求，而将 逐渐被放弃。 尽管如此，作 为一项成熟技术储备 ，仍然还有用武之 地，目前我们还是需要谨慎对待，切实做好环保工作。 [ 1 ] 王祺， 李国文， 李福清， 等． 深基坑 临时支撑控 制爆破拆除数值分 析[ J ] ． 工程爆破， 2 0 1 1 ( 2 ) ： l 一 7 ． [ 2 ] 汪旭光．爆破手册[ I ． 北京： 冶金工业出版社， 2 0 1 0 ． [ 3 ]袁青山扁层建筑深基坑支护设计与施工技术[ J ] ． 湖南城建高等 专科 学校学报， 2 0 0 1 ( 4 ) ： 2 7 — 2 9 ． [ 4 ]李向东， 刘海涛， 周进． 武汉某深基坑 中的综合 支护技 术【 J 】 _建筑 技术开发，2 0 0 2 ( 1 1 ) ： 3 7 3 9 ． 2 0 1 3 1 0 B u i l d i n g C 。 n s t r u c t i o n I 8 9 1