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。支撑拆除方法主要有以下几种: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不足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。根据拆除工程的要求，通过精心设计、精心施工和精心防护，严格控制爆破危害，完全能够达到快速、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,是根据拆除工程的要求、周围环境、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,既可达到顶期的爆破效果,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,预埋管可多次重复使用,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降低了劳动强度,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适用范围本工法适用于各种大型深基坑钢筋混凝土环梁支撑系统的拆除，尤其适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2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,按设计要求的孔位、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到强度要求后,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成,具体区域划分和分次爆破情况应视现场情况确定。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”），确保爆破的安全。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，使其达到设计要求。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3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；做到砼渣全部脱筋，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，使爆破后既能达到预期的爆破效果，又能把爆破震动、冲击波、飞石、噪音和粉尘等对环境危害程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。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，确保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围环境情况等确定爆破参数为：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=hbak，其中：k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425252575608090750*900支撑布孔示意图25252575508075750*750支撑布孔示意图20202060408060600*600支撑布孔示意图55.2.5爆破主要设计指标单次爆破持续时间：装药联网时间：约5-8小时爆破持续时间：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，以确保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缘传递的主要途径，以达到逐步卸截、合理卸载，以确保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、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，确保围护的安全，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303030150538080301500*800围檩布孔示意图306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，人工首先进行钢筋清理，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、运输，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在全部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爆破用主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防护用的主要材料搭设防护棚需用的主要材料一览表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-57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确定各种材料的数量。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：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，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，因此主要以质点振动速度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106m3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88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，主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）aV：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）未采取任何措施时,计算结果如下表:与基坑边距离(M)56789101520震动速度(CM/S)支撑爆破5.013.702.862.291.881.580.800.50围檩爆破5.444.013.102.482.041.710.870.54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降低一次齐爆药量等措施，爆破震动可降到末采取措施前的40-55%，即在R=5M处，V小于3CM/S。中华人民共和国国家标准GB6722-2003《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，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造成危害。采取同样措施，实践证明对主要管线是安全有效的。7.4切口隔震、割筋降震、对称爆破。采取“切口隔震、割筋降震、对称爆破”等措施，以确保对地下围护桩、周边管线和建筑物的保护。7.4.1切口隔震：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，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9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。这样大大降低炸药单耗，有效降低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，从而达到保护钢格构柱不受破坏的目的。7.5多布孔、少装药、确保准爆。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，本工法采取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，可能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）应将爆体上表面全部盖严。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