延迟爆破技术在深基坑工程支撑拆除中的应用

延迟爆破技术在深基坑工程支撑拆除中的应用

陈志国

天津辰力工程设计有限公司施工管理部天津300400

摘要：本文结合工程实例，介绍延迟爆破技术在天辰科技园天辰大厦深基坑内环梁支撑拆除工程中应用的实例.本工程采用爆破施工技术拆除基坑内支撑，施工过程钢筋混凝土支撑采用粉碎性爆破，要求严格控制爆破振动、飞石、烟尘、冲击波及噪音，效果要求混凝土与钢筋笼绝大部分脱离，对下部结构和周边建筑无任何损坏，有效确保周边环境、过往行人及车辆的安全，达到良好的施工效果。

关键词：延迟爆破；深基坑；支撑拆除

1、概述

天辰科技园天辰大厦项目位于天津市北辰区勤俭桥西、京津路南侧，为天津市重点工程，本工程为5A级科研、办公大楼，地上41层，地下3层，基坑面积为1.5万平方米，地下室工程施工工期紧，任务重，钢筋混凝土围护支撑需要爆破拆除以节约总施工工期，还要确保工程质量和安全要求。本工程基坑钢筋混凝土支撑爆破拆除工程属A级爆破工程。爆破拆除方量约4300m3，炸药约5.16吨，雷管约21500发。

建设单位：天辰科技园开发（天津）有限公司。

总承包商：中国建筑股份有限公司。

分包商：上海爆破技术工程联合有限公司

基坑支护延迟爆破拆除施工的工艺流程：

支撑内预埋爆破孔→场地清理→支撑梁位放线→爆破孔校正→终孔验收→安全防护搭设→安放炸药、雷管→爆破拆除→清理钢筋及混凝土碎块→工程验收

本工程延迟爆破施工时的特点：

1、基坑整体环境较好，但是仍须严格控制飞石的影响，确保人员、机械设备的安全；

2、必须控制爆破时振动的影响，以确保基坑周围建筑及其自身结构的安全；

3、需要确保支护桩、楼板的爆破安全；

4、需要按要求搭设合格的防护架；

采用延迟爆破拆除基坑围护结构是整个建筑工程中的重要环节之一，当然除了上述特点外，延时爆破技术还有许多其它如试爆、盲炮处理等问题特点需要特别注意，通过本工程爆破拆除工作的总结，必须采取必要的预防措施以确保在延迟爆破时保证工程安全、高效、快速的完成。需在以下几个方面采取相应的预防措施：

1、首先是爆破设计

1.1、确定单耗取值

天辰大厦基坑钢筋混凝土支撑采用粉碎性爆破，要求严格控制爆破时产生的振动、飞石、烟尘、冲击波及噪声，最终的效果还要求混凝土与钢筋笼绝大部分脱离。所以在设计这一步骤时充分考虑现场支撑临空面的多少以确定爆破单耗取值。

1.2、确定爆破网路

起爆网路设施要严格遵照起爆网路可靠性要求，根据平常爆破施工经验总结，在确保最大单响起爆药量不大于设计量的情况下进行编制。

1.3、爆破危害控制

1.3.1、爆破飞石：在按要求搭建防护架后，要保证爆破飞石不出基坑：炸药爆破释放的能量大部分用于破碎介质，有一小部分的能量会以气体膨胀的形式推动介质向前运动，形成飞散物。所以在不设防条件下要经过计算算出个别飞石的最大飞散距离。

1.3.2、爆破噪声：对于有爆破防护架的延期爆破施工，支撑爆破的声音比较沉闷，爆破每一组网路内部的小起爆单元是以间隔毫秒记连续持续接力传爆，爆破相当于是瞬间完成的，因此爆破噪声持续的时间非常短。给周围居民生活不会带来很大影响。

1.3.3、爆破烟尘：对于有爆破防护架的延期爆破施工，会由于爆破防护架的阻隔，使爆破后的烟尘发散到基坑外较少，因此可以减少额外的防护措施。

1.3.4、爆破冲击波：我们采用孔内外分段微差延迟爆破技术，在密封孔和防护设施下爆破，爆破产生的冲击波将会在极短距离内即衰减到大气压中。空气冲击波在空气中传播能量逐渐损耗，波强逐渐下降而变为噪声。根据多年城市控制爆破实施情况统计，距爆源100m外，爆破瞬间噪声不大于80分贝。因此爆破产生的冲击波对环境的影响可以忽略。

1.3.5、爆破振动：利用孔内、孔外联合延迟方法，控制爆破的最大单响药量不超过2KG，对周边建筑物爆破振动进行校核。爆破振动理论计算可按下列公式计算：

V=K’*K*（Q1/3/R）α

R-爆心距离保护对象的距离，单位为m；

Q-最大单响起爆药量，延时爆破为最大一段起爆药量，单位为kg；

V-爆破振动在保护对象地面质点产生的振动速度，单位为cm/s；

K-与爆破点与计算保护对象之间的地形、地质条件有关的系数，K取值为250；

K’-修正系数，0.25~1.00。由于支撑爆破装药分散、介质的连续性、自由面多（4个），本工程取为0.4；

α-爆破振动波在介质中的衰减指数取为1.5；

V-砖结构构建筑物爆破振动安全允许标准，取为2.00cm/s；

假设距离基坑20m处存在一砖结构建筑物：

V=K’*K*（Q/R）α

0.4*250*（21/3/20）1.5=1.58cm/s<2.00cm/s

通过计算得知，即使距离基坑20m处存在一砖结构建筑物，爆破振动也不会对其造成破坏。

2、爆破孔设置

采用延迟爆破拆除深基坑支撑，需要在支撑各临空面上开孔，放置炸药和雷管，预埋孔或钻孔都可行，可根据工程实际情况综合考虑。在上海和天津地区采用预埋孔的方法在绝大多数的支撑爆破工程中较普遍。在支撑浇筑混凝土时，按爆破设计要求插入一端封闭的纸管，这样可以大大节省电力，降低施工噪声，加快施工进度，特别在工程大方量的支撑体系爆破中尤其能够体现出优势来。

采用预埋孔时在爆破前对所有炮孔用压缩空气清理炮孔内杂物及水，经检查验收炮孔后对不合格的炮孔进行补钻。

3、支护柱、楼板爆破的安全

3.1、支护桩的爆破安全

从理论上讲，我们认为支撑爆破对支护桩影响较小，对其结构不会产生破坏，来看以下分析：

基坑支撑爆破时产生的冲击波压力在孔壁周围是很大的，形成粉碎区，但粉碎区极小（48~112mm），而损失的能量极大，所以很快就不能压碎混凝土了，而这时冲击波衰减为应力波压缩、拉伸混凝土，混凝土的抗拉强度很小（约1/10的抗压强度），混凝土将产生裂隙，而且高压气体在裂缝中的“气楔”作用，把裂缝向前扩展，可达到几十厘米，接着高压气体已外泄，支撑爆破后可以确保腰梁完好，不会造成支护桩破坏、渗水等安全问题。

3.2、楼板的爆破安全

在爆破施工前通常做法是地下室底板及内支撑梁下部结构工程完工后，基坑回填到内支撑梁标高以上方可爆破拆除支护，在已浇筑过的地下室楼板强度达到100%时爆破拆除支撑，根据多年来的施工经验，一般不需要做特殊防护，爆破后产生的飞石的块度、空间、时间分布都比较离散，不会因为爆破冲击造成楼板的破坏。但是当已浇筑楼板的强度达不到要求时，需要在爆破前对爆破区域内的楼板加固回顶。

4、安全防护的搭设

根据爆破技术要求和项目周围环境，选择爆破基坑钢筋混凝土支撑防护方案要遵循一定原则，即要控制爆破噪音及爆破飞石，不得危及周围建构筑物的安全，又要要求爆破后的碎石飞不出基坑。所以根据以往工程经验的总结，爆破防护最好采用全封闭式防护。这其中涉到的防护搭设主要材料包括：钢管，扣件，竹笆，安全网（防尘滤网）。骨架选择建筑钢管；竹笆作为主要防护遮挡；安全网（防尘滤网）起到防尘作用。

钢管：脚手架钢管应采用国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T12793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其质量应符合现行国家标准《碳素结构图》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定。尺寸为：直径48mm，壁厚3.5mm，长度6m。

扣件：扣件式钢管脚手架应采用可锻铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定，采用其它材料制作的扣件，应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。

竹笆：竹笆没有专业生产标准，爆破防护用竹笆考虑到爆破冲击等影响，一般选用青皮竹笆，所谓青皮竹笆是指带有竹皮的竹条编制而成的竹笆，强度要求竹笆必须要五根或五根以上经条。尺寸：1.5m×1.0m。

安全网：工程使用的安全网的技术要求必须符合安全网国家标准GB5725-85的规定，方能允许使用。大孔安全网用做平网和兜网，其规格为绿色密目安全网1.5m×6m，用作内挂立网。内挂绿色密目安全网使用有国家认证的生产厂家供货，安全网进场要做防火试验。

采用延迟爆破拆除基坑支护结构，当然除了上述几个重要环节外，爆破前还要制订相应的爆破作业应急预案，盲炮处理方案、如需进行试爆破作业，还要编制相应的试爆方案。最后还要根据实际情况组织专家论证会，对基坑钢筋混凝土支撑爆破拆除作出最终的安全评估。确保在延迟爆破时保证工程安全、高效、快速完成的同时，又能减少对周围环境带来最少的影响。综合考虑工程工期计划、成本等各方面因素，延迟爆破技术在深基坑混凝土支撑拆除工程中还是较快捷、高效、安全的方法，应用较广泛。