逆作法深基坑爆破安全控制

1設計特點和困難1.1核心筒型框架-核心筒結(jié)構(gòu)粵電信息交流中心項目位于廣州市天河東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,基坑圍護采用地下連續(xù)墻并兼作地下室外墻,基礎采用人工挖孔樁,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)巖性復雜,基巖種類較多,風化程度不均勻,微風化巖中夾有中等風化或強風化巖夾層,完整微風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化及微風化帶,主要位于負4、負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,西面距天河東路邊線約7.5m,北面距17層住宅樓約21m,如圖1。其中,天河東路為市政主干道,人流與車流量大,且人行通道下埋設各種通信電纜、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1、負3層結(jié)構(gòu)梁板已完成,土方已開挖到負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,采用逆作法進行地上、地下結(jié)構(gòu)同步施工時,負4、負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),嚴格控制爆破飛石、震動、沖擊波等有害效應,以確保爆破施工對本工程主體結(jié)構(gòu)、地下室鋼管柱、挖孔樁基礎、地下連續(xù)墻支護及附近其它建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)安全不會產(chǎn)生不利影響。2淺孔臺階爆破施工爆破方案采取毫秒微差起爆方式,基坑石方采用松動爆破與弱松動爆破相結(jié)合的淺孔臺階爆破的施工方法,分多層進行爆破施工作業(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小臺階單孔微差弱擺動控制爆破爆破區(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結(jié)構(gòu)及鋼管柱的穩(wěn)定性,最大限度減少爆破震動的影響,將爆破區(qū)域進行分區(qū),如圖2所示。1區(qū)———弱松動控制爆破區(qū):距離地下連續(xù)墻或鋼管柱中心2m的區(qū)域,巖石采用小臺階單孔微差弱松動控制爆破,臺階高度1.0m。2區(qū)———松動控制爆破區(qū):1區(qū)以外的區(qū)域,巖石采用小臺階微差松動控制爆破,臺階高約1.2~1.5m。在施工中,先將2區(qū)進行處理,清挖后再對1區(qū)進行施工,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階爆破相結(jié)合的施工方式。施工時,先進行掏槽爆破,創(chuàng)造出臨空面后,再進行淺臺階爆破,分多層進行爆破施工作業(yè)。3.2爆破振動安全振速根據(jù)本工程的爆破對象結(jié)構(gòu)特點、擬投入的設備情況及清挖設備對巖石破碎程度和松散度的要求,嚴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)上下同時施工,且爆破區(qū)周圍存在鋼管柱及挖孔樁,應適當降低允許安全振速標準,因此本次檢測允許爆破振動安全振速取2.5cm/s。在施工中嚴格按照方案控制單段爆破藥量,保證爆破震動速度不超過規(guī)定值2.5cm/s。如果爆破震動速度超過限值,應根據(jù)爆破監(jiān)測反饋的數(shù)據(jù),及時調(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)點震動速度在安全允許范圍之內(nèi)。3.3混凝土社會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的素混凝土保護層。為了確保鋼管柱的安全,在距離鋼管柱保護層的周圍20cm及距離地下連續(xù)墻邊0.8~1.0m處,先用手風鉆機打雙排密集減振孔(孔距30cm,排距15cm),孔深為爆破臺階以下1m。減振孔與鋼管柱之間的混凝土保護層采用風鎬破碎,減振孔布孔如圖3。外圍的爆破邊孔離鋼管柱初爆時距離0.8m以上。3.4炮孔主動防護本次爆破采用鉆孔爆破時全部炸藥都裝在炮孔內(nèi),經(jīng)過合理設計和科學計算,嚴格控制藥量,爆破前對炮孔進行主動性防護,每個炮孔位置壓砂包,并在爆破巖面上方用鋼板進行覆蓋防護,且在鋼板上每個炮孔位置堆放砂包,鋼板搭接處也堆放,其爆破規(guī)模只相當于一般減弱的松動爆破。因此可控制爆破后的個別飛石不會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在建的主體建筑及附近其它主要建(構(gòu))筑物的質(zhì)點振動速度及振動頻率進行檢測,以檢測數(shù)據(jù)為依據(jù)減少爆破振動的不利影響。本次爆破振動檢測的重點部位是臨近爆破源的負4~負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)測布點根據(jù)爆破源位置的變化而變化,每次檢測布設2~4個檢測點,每個檢測點布置1套振動測量儀器系統(tǒng)(如圖6),均進行垂直向、水平徑向和水平切向三個分向振動速度量及振動頻率的檢測。每次爆破振動檢測結(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數(shù)據(jù)進行比較,從中判定出基坑爆破施工所造成的振動對該區(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,說明爆破時間及有關(guān)注意事項。爆破作業(yè)前設置警戒,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)出起爆信號進行爆破作業(yè)。起爆后經(jīng)通風15min,派專業(yè)人員進行檢查,確認無盲炮后解除警戒,施工人員方可進入作業(yè)現(xiàn)場。3.7應急救援措施以爆破震動引起的土體變形和支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及爆破飛石傷害作為危險源,制定應急救援預案并加以落實。4現(xiàn)場檢測爆破振動該深基坑在安全施工的前提下,順利完成了石方爆破任務。根據(jù)基坑爆破全過程同步監(jiān)測結(jié)果,布設于主體結(jié)構(gòu)及場地周邊建筑物的監(jiān)測點所檢測到的爆破振動速度最大值為2.37cm/s(距離爆破源5.5m),距離爆破源10m以上的監(jiān)測點最大值僅1.36cm/s。該種工況條件下的爆破施工振動均低于國家規(guī)范要求及本工程爆破安全控制標準2.5cm/s的規(guī)定。此外,混凝土主體結(jié)構(gòu)的各監(jiān)測點的累計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)濟合理的,其主要優(yōu)點如下:⑴在逆作法深基坑爆破(非靜態(tài)爆破)施工中,合理地設置弱松動淺孔控制爆破區(qū)和松動淺孔控制爆破區(qū),每個炮孔口采用鋼板覆蓋砂包的防護棚隔離措施,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)措施可進一步減少爆破振動對地下連續(xù)墻基坑支護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、時間長,每次爆破的作業(yè)面及現(xiàn)場環(huán)境都有所不同,對于合理選擇爆破參數(shù)、單耗,根據(jù)公式計算遠遠達不到理想的效果,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)減少爆破振動的不利影響,并根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整藥量,使爆破地震波作用對正在施工的主體結(jié)構(gòu)、基坑圍護結(jié)構(gòu)及基坑周邊建筑物