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设计特点和困难1.1核心筒型框架-核心筒结构粤电信息交流中心项目位于广州市天河东路和黄黄路的交汇处。地下5层，地上32层。结构类型为框架式主缸结构。地下底板总面积为210m2，基础开挖深度为21m，主缸埋深约26m。本工程采用逆作法施工,基坑围护采用地下连续墙并兼作地下室外墙,基础采用人工挖孔桩,内部竖向承重结构采用钢管混凝土柱,形成“一柱一桩”形式,利用地下室的楼面梁板作为围护结构的水平支撑。1.2岗段粉砂岩、砾岩场地岩土层有第四系人工填土层、冲积层淤泥质土、残积层粉质粘土、下伏基岩为白垩系下统大朗山组黄花岗段粉砂岩、砾岩。场地内岩性复杂,基岩种类较多,风化程度不均匀,微风化岩中夹有中等风化或强风化岩夹层,完整微风化岩面埋深起伏较大,西北角岩面埋深较浅。本工程需爆破的岩层为中风化及微风化带,主要位于负4、负5层的西北角及核心筒位置,岩层厚度5~8m,工程量约5000m3。1.3北塔27层大楼本地下室基坑边线东面距离某小区8层住宅楼约12m,南面离粤电广场北塔27层办公楼约3.5m,西面距天河东路边线约7.5m,北面距17层住宅楼约21m,如图1。其中,天河东路为市政主干道,人流与车流量大,且人行通道下埋设各种通信电缆、供水管和排水管等管线。1.4施工条件采用逆作法施工,上部结构已施工到第10层,地下室钢管柱及负1、负3层结构梁板已完成,土方已开挖到负4层。1.5地面、地下结构同步施工由于本工程地处市中心,地下室基坑边离办公楼、住宅楼及市政主干道较近,且工期紧,采用逆作法进行地上、地下结构同步施工时,负4、负5层基坑石方爆破必须采取行之有效的爆破施工工艺及安全技术,严格控制爆破飞石、震动、冲击波等有害效应,以确保爆破施工对本工程主体结构、地下室钢管柱、挖孔桩基础、地下连续墙支护及附近其它建(构)筑物结构安全不会产生不利影响。2浅孔台阶爆破施工爆破方案采取毫秒微差起爆方式,基坑石方采用松动爆破与弱松动爆破相结合的浅孔台阶爆破的施工方法,分多层进行爆破施工作业。核心筒区域的石方量较大、较厚,采用掏槽爆破和浅台阶爆破相结合的施工方式。3反向方法下井爆炸安全技术3.1小台阶单孔微差弱摆动控制爆破爆破区距离地下连续墙及核心筒钢管混凝土柱较近,为了确保基坑围护结构及钢管柱的稳定性,最大限度减少爆破震动的影响,将爆破区域进行分区,如图2所示。1区———弱松动控制爆破区:距离地下连续墙或钢管柱中心2m的区域,岩石采用小台阶单孔微差弱松动控制爆破,台阶高度1.0m。2区———松动控制爆破区:1区以外的区域,岩石采用小台阶微差松动控制爆破,台阶高约1.2~1.5m。在施工中,先将2区进行处理,清挖后再对1区进行施工,为1区的施工创造更多的自由面。由于本工程的核心筒需要爆破的岩层范围大(超过300m2),厚约6~8m,遵循“密布孔、少装药、多循环”的原则,采用掏槽爆破和浅台阶爆破相结合的施工方式。施工时,先进行掏槽爆破,创造出临空面后,再进行浅台阶爆破,分多层进行爆破施工作业。3.2爆破振动安全振速根据本工程的爆破对象结构特点、拟投入的设备情况及清挖设备对岩石破碎程度和松散度的要求,严格按照施工方案选取爆破参数。由于爆破场地的周围建筑为钢筋混凝土结构,根据《爆破安全规程》规定,其安全允许振速值为3.5cm/s,考虑到逆作法主体结构上下同时施工,且爆破区周围存在钢管柱及挖孔桩,应适当降低允许安全振速标准,因此本次检测允许爆破振动安全振速取2.5cm/s。在施工中严格按照方案控制单段爆破药量,保证爆破震动速度不超过规定值2.5cm/s。如果爆破震动速度超过限值,应根据爆破监测反馈的数据,及时调整炮孔排距、孔深、装药量等爆破参数,调整后必须严格控制单段装药量不超过调整后的最大段装药量,确保爆破引起的质点震动速度在安全允许范围之内。3.3混凝土社会墙体减振孔布孔由于本工程采用逆作法施工,地下连续墙及基坑内钢管混凝土柱已施工完成,钢管柱周围有一圈厚约30cm的素混凝土保护层。为了确保钢管柱的安全,在距离钢管柱保护层的周围20cm及距离地下连续墙边0.8~1.0m处,先用手风钻机打双排密集减振孔(孔距30cm,排距15cm),孔深为爆破台阶以下1m。减振孔与钢管柱之间的混凝土保护层采用风镐破碎,减振孔布孔如图3。外围的爆破边孔离钢管柱初爆时距离0.8m以上。3.4炮孔主动防护本次爆破采用钻孔爆破时全部炸药都装在炮孔内,经过合理设计和科学计算,严格控制药量,爆破前对炮孔进行主动性防护,每个炮孔位置压砂包,并在爆破岩面上方用钢板进行覆盖防护,且在钢板上每个炮孔位置堆放砂包,钢板搭接处也堆放,其爆破规模只相当于一般减弱的松动爆破。因此可控制爆破后的个别飞石不会飞出基坑伤到人员和损坏已完成的结构楼板。具体防护措施如图4所示。3.5爆破质量检测根据本工程的现场情况及周边建(构)筑物的现状,在基坑爆破过程中对在建的主体建筑及附近其它主要建(构)筑物的质点振动速度及振动频率进行检测,以检测数据为依据减少爆破振动的不利影响。本次爆破振动检测的重点部位是临近爆破源的负4~负5层的西北角地下连续墙、核心筒位置的钢管柱及人工挖孔桩。检测伴随爆破施工同步进行,使用TC-4850型爆破测振仪,数据处理采用与检测程序IDTS配套的数据分析程序,其工作状态如图5。建筑物结构安全监测布点根据爆破源位置的变化而变化,每次检测布设2~4个检测点,每个检测点布置1套振动测量仪器系统(如图6),均进行垂直向、水平径向和水平切向三个分向振动速度量及振动频率的检测。每次爆破振动检测结束后,收集检测期内爆破参数(包括单孔药量、最大炸药量,爆破孔数,孔网参数等),与所检测出的爆破振动数据进行比较,从中判定出基坑爆破施工所造成的振动对该区域在建主体结构及周边的建筑结构安全的影响程度,以保障施工区域周围建(构)筑物及设备,以及人身安全。3.6爆破作业前,主爆爆爆破前,提前一天在本工地周边道路和居民区主要位置张贴爆破公告,向周围单位和居民送发爆破通知书,说明爆破时间及有关注意事项。爆破作业前设置警戒,警戒员通知所有人员撤离到爆破现场以外的安全区域。警戒工作完成后,爆破指挥员方可发出起爆信号进行爆破作业。起爆后经通风15min,派专业人员进行检查,确认无盲炮后解除警戒,施工人员方可进入作业现场。3.7应急救援措施以爆破震动引起的土体变形和支护结构失稳及爆破飞石伤害作为危险源,制定应急救援预案并加以落实。4现场检测爆破振动该深基坑在安全施工的前提下,顺利完成了石方爆破任务。根据基坑爆破全过程同步监测结果,布设于主体结构及场地周边建筑物的监测点所检测到的爆破振动速度最大值为2.37cm/s(距离爆破源5.5m),距离爆破源10m以上的监测点最大值仅1.36cm/s。该种工况条件下的爆破施工振动均低于国家规范要求及本工程爆破安全控制标准2.5cm/s的规定。此外,混凝土主体结构的各监测点的累计沉降量及沉降速率均在规范允许范围内。5减振孔降振的安全控制技术实践证明,在逆作法深基坑爆破施工中,采取上述爆破综合安全控制技术措施是安全可靠且经济合理的,其主要优点如下:⑴在逆作法深基坑爆破(非静态爆破)施工中,合理地设置弱松动浅孔控制爆破区和松动浅孔控制爆破区,每个炮孔口采用钢板覆盖砂包的防护棚隔离措施,能有效地控制爆破冲击波和隔离飞石,避免损坏逆作法施工已完成的结构楼板和钢管混凝土柱。而减振孔降振的安全控制技术措施可进一步减少爆破振动对地下连续墙基坑支护及地下钢管混凝土柱等结构产生的不利影响。⑵由于本项目逆作法深基坑爆破范围广、工程量大,爆破作业次数多、时间长,每次爆破的作业面及现场环境都有所不同,对于合理选择爆破参数、单耗,根据公式计算远远达不到理想的效果,因此除了采用隔离飞石措施及减振孔降振措施外,还同时采取全过程爆破同步监测的安全控制技术,以检测数据为依据减少爆破振动的不利影响,并根据检测结果及时调整药量,使爆破地震波作用对正在施工的主体结构、基坑围护结构及基坑周边建筑物