逆作法深基坑爆破安全控制

逆作法深基坑爆破安全控制

1設(shè)計(jì)特點(diǎn)和困難1.1核心筒型框架-核心筒結(jié)構(gòu)粵電信息交流中心項(xiàng)目位于廣州市天河?xùn)|路和黃黃路的交匯處。地下5層，地上32層。結(jié)構(gòu)類型為框架式主缸結(jié)構(gòu)。地下底板總面積為210m2，基礎(chǔ)開挖深度為21m，主缸埋深約26m。本工程采用逆作法施工,基坑圍護(hù)采用地下連續(xù)墻并兼作地下室外墻,基礎(chǔ)采用人工挖孔樁,內(nèi)部豎向承重結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土柱,形成“一柱一樁”形式,利用地下室的樓面梁板作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平支撐。1.2崗段粉砂巖、礫巖場地巖土層有第四系人工填土層、沖積層淤泥質(zhì)土、殘積層粉質(zhì)粘土、下伏基巖為白堊系下統(tǒng)大朗山組黃花崗段粉砂巖、礫巖。場地內(nèi)巖性復(fù)雜,基巖種類較多,風(fēng)化程度不均勻,微風(fēng)化巖中夾有中等風(fēng)化或強(qiáng)風(fēng)化巖夾層,完整微風(fēng)化巖面埋深起伏較大,西北角巖面埋深較淺。本工程需爆破的巖層為中風(fēng)化及微風(fēng)化帶,主要位于負(fù)4、負(fù)5層的西北角及核心筒位置,巖層厚度5~8m,工程量約5000m3。1.3北塔27層大樓本地下室基坑邊線東面距離某小區(qū)8層住宅樓約12m,南面離粵電廣場北塔27層辦公樓約3.5m,西面距天河?xùn)|路邊線約7.5m,北面距17層住宅樓約21m,如圖1。其中,天河?xùn)|路為市政主干道,人流與車流量大,且人行通道下埋設(shè)各種通信電纜、供水管和排水管等管線。1.4施工條件采用逆作法施工,上部結(jié)構(gòu)已施工到第10層,地下室鋼管柱及負(fù)1、負(fù)3層結(jié)構(gòu)梁板已完成,土方已開挖到負(fù)4層。1.5地面、地下結(jié)構(gòu)同步施工由于本工程地處市中心,地下室基坑邊離辦公樓、住宅樓及市政主干道較近,且工期緊,采用逆作法進(jìn)行地上、地下結(jié)構(gòu)同步施工時(shí),負(fù)4、負(fù)5層基坑石方爆破必須采取行之有效的爆破施工工藝及安全技術(shù),嚴(yán)格控制爆破飛石、震動(dòng)、沖擊波等有害效應(yīng),以確保爆破施工對(duì)本工程主體結(jié)構(gòu)、地下室鋼管柱、挖孔樁基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻支護(hù)及附近其它建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)安全不會(huì)產(chǎn)生不利影響。2淺孔臺(tái)階爆破施工爆破方案采取毫秒微差起爆方式,基坑石方采用松動(dòng)爆破與弱松動(dòng)爆破相結(jié)合的淺孔臺(tái)階爆破的施工方法,分多層進(jìn)行爆破施工作業(yè)。核心筒區(qū)域的石方量較大、較厚,采用掏槽爆破和淺臺(tái)階爆破相結(jié)合的施工方式。3反向方法下井爆炸安全技術(shù)3.1小臺(tái)階單孔微差弱擺動(dòng)控制爆破爆破區(qū)距離地下連續(xù)墻及核心筒鋼管混凝土柱較近,為了確?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)及鋼管柱的穩(wěn)定性,最大限度減少爆破震動(dòng)的影響,將爆破區(qū)域進(jìn)行分區(qū),如圖2所示。1區(qū)———弱松動(dòng)控制爆破區(qū):距離地下連續(xù)墻或鋼管柱中心2m的區(qū)域,巖石采用小臺(tái)階單孔微差弱松動(dòng)控制爆破,臺(tái)階高度1.0m。2區(qū)———松動(dòng)控制爆破區(qū):1區(qū)以外的區(qū)域,巖石采用小臺(tái)階微差松動(dòng)控制爆破,臺(tái)階高約1.2~1.5m。在施工中,先將2區(qū)進(jìn)行處理,清挖后再對(duì)1區(qū)進(jìn)行施工,為1區(qū)的施工創(chuàng)造更多的自由面。由于本工程的核心筒需要爆破的巖層范圍大(超過300m2),厚約6~8m,遵循“密布孔、少裝藥、多循環(huán)”的原則,采用掏槽爆破和淺臺(tái)階爆破相結(jié)合的施工方式。施工時(shí),先進(jìn)行掏槽爆破,創(chuàng)造出臨空面后,再進(jìn)行淺臺(tái)階爆破,分多層進(jìn)行爆破施工作業(yè)。3.2爆破振動(dòng)安全振速根據(jù)本工程的爆破對(duì)象結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、擬投入的設(shè)備情況及清挖設(shè)備對(duì)巖石破碎程度和松散度的要求,嚴(yán)格按照施工方案選取爆破參數(shù)。由于爆破場地的周圍建筑為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),根據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定,其安全允許振速值為3.5cm/s,考慮到逆作法主體結(jié)構(gòu)上下同時(shí)施工,且爆破區(qū)周圍存在鋼管柱及挖孔樁,應(yīng)適當(dāng)降低允許安全振速標(biāo)準(zhǔn),因此本次檢測允許爆破振動(dòng)安全振速取2.5cm/s。在施工中嚴(yán)格按照方案控制單段爆破藥量,保證爆破震動(dòng)速度不超過規(guī)定值2.5cm/s。如果爆破震動(dòng)速度超過限值,應(yīng)根據(jù)爆破監(jiān)測反饋的數(shù)據(jù),及時(shí)調(diào)整炮孔排距、孔深、裝藥量等爆破參數(shù),調(diào)整后必須嚴(yán)格控制單段裝藥量不超過調(diào)整后的最大段裝藥量,確保爆破引起的質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度在安全允許范圍之內(nèi)。3.3混凝土社會(huì)墻體減振孔布孔由于本工程采用逆作法施工,地下連續(xù)墻及基坑內(nèi)鋼管混凝土柱已施工完成,鋼管柱周圍有一圈厚約30cm的素混凝土保護(hù)層。為了確保鋼管柱的安全,在距離鋼管柱保護(hù)層的周圍20cm及距離地下連續(xù)墻邊0.8~1.0m處,先用手風(fēng)鉆機(jī)打雙排密集減振孔(孔距30cm,排距15cm),孔深為爆破臺(tái)階以下1m。減振孔與鋼管柱之間的混凝土保護(hù)層采用風(fēng)鎬破碎,減振孔布孔如圖3。外圍的爆破邊孔離鋼管柱初爆時(shí)距離0.8m以上。3.4炮孔主動(dòng)防護(hù)本次爆破采用鉆孔爆破時(shí)全部炸藥都裝在炮孔內(nèi),經(jīng)過合理設(shè)計(jì)和科學(xué)計(jì)算,嚴(yán)格控制藥量,爆破前對(duì)炮孔進(jìn)行主動(dòng)性防護(hù),每個(gè)炮孔位置壓砂包,并在爆破巖面上方用鋼板進(jìn)行覆蓋防護(hù),且在鋼板上每個(gè)炮孔位置堆放砂包,鋼板搭接處也堆放,其爆破規(guī)模只相當(dāng)于一般減弱的松動(dòng)爆破。因此可控制爆破后的個(gè)別飛石不會(huì)飛出基坑傷到人員和損壞已完成的結(jié)構(gòu)樓板。具體防護(hù)措施如圖4所示。3.5爆破質(zhì)量檢測根據(jù)本工程的現(xiàn)場情況及周邊建(構(gòu))筑物的現(xiàn)狀,在基坑爆破過程中對(duì)在建的主體建筑及附近其它主要建(構(gòu))筑物的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度及振動(dòng)頻率進(jìn)行檢測,以檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)減少爆破振動(dòng)的不利影響。本次爆破振動(dòng)檢測的重點(diǎn)部位是臨近爆破源的負(fù)4~負(fù)5層的西北角地下連續(xù)墻、核心筒位置的鋼管柱及人工挖孔樁。檢測伴隨爆破施工同步進(jìn)行,使用TC-4850型爆破測振儀,數(shù)據(jù)處理采用與檢測程序IDTS配套的數(shù)據(jù)分析程序,其工作狀態(tài)如圖5。建筑物結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測布點(diǎn)根據(jù)爆破源位置的變化而變化,每次檢測布設(shè)2~4個(gè)檢測點(diǎn),每個(gè)檢測點(diǎn)布置1套振動(dòng)測量儀器系統(tǒng)(如圖6),均進(jìn)行垂直向、水平徑向和水平切向三個(gè)分向振動(dòng)速度量及振動(dòng)頻率的檢測。每次爆破振動(dòng)檢測結(jié)束后,收集檢測期內(nèi)爆破參數(shù)(包括單孔藥量、最大炸藥量,爆破孔數(shù),孔網(wǎng)參數(shù)等),與所檢測出的爆破振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從中判定出基坑爆破施工所造成的振動(dòng)對(duì)該區(qū)域在建主體結(jié)構(gòu)及周邊的建筑結(jié)構(gòu)安全的影響程度,以保障施工區(qū)域周圍建(構(gòu))筑物及設(shè)備,以及人身安全。3.6爆破作業(yè)前,主爆爆爆破前,提前一天在本工地周邊道路和居民區(qū)主要位置張貼爆破公告,向周圍單位和居民送發(fā)爆破通知書,說明爆破時(shí)間及有關(guān)注意事項(xiàng)。爆破作業(yè)前設(shè)置警戒,警戒員通知所有人員撤離到爆破現(xiàn)場以外的安全區(qū)域。警戒工作完成后,爆破指揮員方可發(fā)出起爆信號(hào)進(jìn)行爆破作業(yè)。起爆后經(jīng)通風(fēng)15min,派專業(yè)人員進(jìn)行檢查,確認(rèn)無盲炮后解除警戒,施工人員方可進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場。3.7應(yīng)急救援措施以爆破震動(dòng)引起的土體變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及爆破飛石傷害作為危險(xiǎn)源,制定應(yīng)急救援預(yù)案并加以落實(shí)。4現(xiàn)場檢測爆破振動(dòng)該深基坑在安全施工的前提下,順利完成了石方爆破任務(wù)。根據(jù)基坑爆破全過程同步監(jiān)測結(jié)果,布設(shè)于主體結(jié)構(gòu)及場地周邊建筑物的監(jiān)測點(diǎn)所檢測到的爆破振動(dòng)速度最大值為2.37cm/s(距離爆破源5.5m),距離爆破源10m以上的監(jiān)測點(diǎn)最大值僅1.36cm/s。該種工況條件下的爆破施工振動(dòng)均低于國家規(guī)范要求及本工程爆破安全控制標(biāo)準(zhǔn)2.5cm/s的規(guī)定。此外,混凝土主體結(jié)構(gòu)的各監(jiān)測點(diǎn)的累計(jì)沉降量及沉降速率均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。5減振孔降振的安全控制技術(shù)實(shí)踐證明,在逆作法深基坑爆破施工中,采取上述爆破綜合安全控制技術(shù)措施是安全可靠且經(jīng)濟(jì)合理的,其主要優(yōu)點(diǎn)如下:⑴在逆作法深基坑爆破(非靜態(tài)爆破)施工中,合理地設(shè)置弱松動(dòng)淺孔控制爆破區(qū)和松動(dòng)淺孔控制爆破區(qū),每個(gè)炮孔口采用鋼板覆蓋砂包的防護(hù)棚隔離措施,能有效地控制爆破沖擊波和隔離飛石,避免損壞逆作法施工已完成的結(jié)構(gòu)樓板和鋼管混凝土柱。而減振孔降振的安全控制技術(shù)措施可進(jìn)一步減少爆破振動(dòng)對(duì)地下連續(xù)墻基坑支護(hù)及地下鋼管混凝土柱等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。⑵由于本項(xiàng)目逆作法深基坑爆破范圍廣、工程量大,爆破作業(yè)次數(shù)多、時(shí)間長,每次爆破的作業(yè)面及現(xiàn)場環(huán)境都有所不同,對(duì)于合理選擇爆破參數(shù)、單耗,根據(jù)公式計(jì)算遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到理想的效果,因此除了采用隔離飛石措施及減振孔降振措施外,還同時(shí)采取全過程爆破同步監(jiān)測的安全控制技術(shù),以檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)減少爆破振動(dòng)的不利影響,并根據(jù)檢測結(jié)果及時(shí)調(diào)整藥量,使爆破地震波作用對(duì)正在施工的主體結(jié)構(gòu)、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑周邊建筑物