大型基坑內支撐體系爆破拆除技術

陳 沖

（上海復旦爆破建設工程有限公司，上海 200437）

大型基坑內支撐體系爆破拆除技術

陳 沖

（上海復旦爆破建設工程有限公司，上海 200437）

闡述了采用控制爆破技術在復雜環境下拆除大型基坑內鋼筋混凝土支撐的方法。在特殊的環境條件下進行支撐爆破時，采用預先切斷振源、減少單段起爆藥量的防震方法以及搭建防護棚的方法，可以有效控制爆破振動、飛石、揚塵對周圍的影響。實踐證明，采用控制爆破技術拆除大型基坑內鋼筋混凝土支撐是安全、高效的。

復雜環境;大型基坑;鋼筋混凝土支撐;控制爆破;拆除

1 工程概況

1.1 工程簡介

上海古北國際財富中心項目是一棟集辦公、商業為一體的大型、高檔、地標性建筑物。整個工程的總用地面積約為21562.74 m2，總建筑面積約為190201 m2。地上部分建筑面積為121211 m2，分由7層高檔商業裙樓和30層甲級辦公塔樓組成;地下部分為4層車庫和相關輔助用房，其建筑面積為68990 m2。基坑占地面積約16000 m2，基坑開挖最深處達-21.95 m，圍護設計采用地下連續墻（兩墻合一）+四道鋼筋混凝土水平內支撐的圍護形式，需要爆破拆除的鋼筋混凝土支撐強度等級C30，總量約19000 m3。支撐基本情況見表1和圖1。

1.2 周圍環境

本工程基坑位于上海古北新區一、二區商務分區9-3地塊，北臨虹橋路、東依瑪瑙路、南靠紅寶石路、西側毗鄰申康賓館。周邊環境比較復雜，南側距離紅寶石路5.14 m，距離路對面古北國際花苑高層居民住宅約35.94 m;東側距離瑪瑙路6.48 m，距離東北角居民樓54.4 m;西側與申康賓館（保護建筑）5幢建筑相鄰，其中3號房距離基坑最近為3.58 m，距離需要爆破的支撐約5.3 m;北側距離虹橋路最近約19.29 m，距離地鐵10號線伊犁南路站56.24 m，距離新建的一幢別墅28.74 m，距離宋氏別墅（保護建筑）35.56 m。周圍環境如圖2所示。

表1 鋼筋混凝土支撐基本情況一覽表

本工程相鄰較近的申康賓館建筑群和宋氏別墅均為上海市保護建筑，且申康賓館靠近基坑位置的幾幢建筑，在支撐爆破前已經有多處開裂并發生傾斜，其中2、4號房開裂最為嚴重（見圖3），最大開裂達3 cm，外墻已經采用槽鋼進行加固（見圖4）。

圖1 支撐位置分布圖

圖2 周圍環境及支撐分布圖

圖3 申康賓館4號房內部開裂圖

圖4 申康賓館2號房外加固圖

1.3 工程要求

（1）控制爆破振動，確保申康賓館、宋氏別墅等建構筑物的安全;

（2）爆破必須保證基坑圍護結構（連續墻、格構柱等）和地下室樓板等結構安全;

（3）爆破后混凝土與鋼筋充分脫離，粒徑控制在30 cm以內，大塊率控制在5%以下;

（4）爆破飛石控制在基坑范圍內;

（5）控制爆破次數，減少爆破施工對土建施工的影響;

（6）控制爆破揚塵，居民零投訴。

2 爆破方案

考慮本工程周圍環境的復雜性，并結合本支撐體系的結構特點，滿足委托方施工要求，采取爆破方案如下。

（1）支撐拆除總體順序:基坑內鋼筋混凝土支撐共4道，拆除順序為由下而上逐道進行拆除，其中每道支撐分成4個區域逐次進行爆破。

（2）爆破方法:采用預埋管布孔，采用微差起爆（孔內孔外同時延期）的爆破方法。

（3）爆破防護方法:本工程主要采用搭建腳手架進行防護飛石，并且針對一些特殊位置的工程構件及設備采用麻袋、竹笆等材料進行保護性防護。第一道支撐搭建三層二道防護棚，第二～四道支撐搭建雙層單道防護棚。

（4）安全控制措施:爆破前，支撐與圍檁連接處應先給予人工鑿斷，避免大面積拆除支撐時由于密集的振動對申康賓館等建筑產生不利影響。

3 爆破參數設計

3.1 布孔設計

本工程爆破炮孔成型采用預埋孔方法。在開始澆筑支撐混凝土時，將預先做好的預埋管按設計要求的孔距、排距、角度、深度等技術參數，插入剛澆搗完畢的濕混凝土中。混凝土固化后即形成有序的預埋孔。不同支撐的布孔參數見表2。

表2 爆破參數的選擇

3.2 藥量選擇

本次爆破采用2號巖石乳化炸藥，由于每種支撐配筋、截面大小的不同，單孔藥量有所不同。根據體積原理，單孔藥量按下式計算:

式中:K——單位體積用藥量系數（單耗），一般取K=0.8～1.5 kg/m3;V——單孔負擔的體積，單排孔V=aBH，多排孔 V=abH;a——孔距;B——支撐寬度;b——排距:H——高度;l——炮孔深度，一般取支撐高度H的80%;q——單孔藥量。

單孔藥量見表2。

由于圍檁與地下連續墻是相連的，為確保連續墻安全，靠近連續墻的一排炮孔藥量比其他炮孔減少50%。

3.3 爆破網路設計

3.3.1 爆破器材

采用的雷管均為普通變色導爆管雷管，其中孔內采用高段位延期雷管（HS-5段普通導爆管雷管），孔外采用低段位延期雷管（MS-3段普通導爆管雷管），起爆線采用導爆管連接。

3.3.2 爆破網路設計要求

（1）爆破網路采用串并聯網路連接方式，在確保整體網路安全的情況下，盡量減少并聯，并聯位置必須交叉錯開。

（2）每個爆破小網路根據單段起爆藥量進行劃分。圍檁單段起爆藥量≯1 kg，支撐單段起爆藥量≯3 kg。

3.3.3 傳爆順序

由基坑邊緣向基坑中部逐段傳爆。

3.3.4 每條網路連接方法

支撐依據每段起爆藥量控制要求，將孔內雷管按照要求連接成若干個小網路（圍檁1～2個孔為一段，支撐6～8個孔為一段），所有小網路采用“一把抓”的連接方法。孔外采用低段位延期雷管（MS-3段普通導爆管雷管）將各小網路連接，形成一個整體大網路。為確保孔外延期雷管安全傳爆，采用雙雷管連接。

4 爆破安全措施

4.1 爆破振動的控制

4.1.1 單段最大起爆藥量控制

支撐爆破振動產生的負效應主要有2大方面:一是對周圍建構筑物產生的影響，另一方面是對圍護結構和新建結構的影響。目前控制支撐爆破振動最有效方法是控制單段起爆藥量。

為確保本工程周邊建筑物和基坑連續墻安全，單段起爆藥量控制要求為:圍檁單段起爆藥量≯1 kg，支撐單段起爆藥量≯3 kg。

由于支撐爆破爆點較為分散，單段起爆藥量根據爆點與保護建筑距離的不同進行適當調整。

根據薩道夫斯基質點振動公式［2］:

式中:Q——單段最大起爆藥量，kg;V——振速，cm/s（爆破安全允許振速［3］:一般古建筑與古跡為0.5 cm/s，鋼筋混凝土結構房屋5 cm/s，交通隧道15～30 cm/s）;K——傳遞介質參數，取 100;K'——修正系數，25% ～1，臨空面較多時取小值，臨空面較少時取大值，本工程取 35%;α——衰減系數，為 2;R——爆破中心至最近建筑距離。

單段最大起爆藥量見表3。

表3 單段最大起爆藥量表

4.2 防振方法

（1）基坑西側和北側分布著申康賓館和宋氏別墅及地鐵10號線，為有效控制爆破振動對這些建構筑物的影響，爆破前一天，支撐與圍檁連接處先給予人工鑿斷，避免大面積拆除支撐時由于密集的振動對其產生不利影響。

（2）為有效控制爆破振動對地下連續墻的影響，圍檁爆破時，通過雷管間延時，炸出“V”形爆破缺口，按“V”形口的任何一邊平行布孔，將最小抵抗線方向從原來向外、向下、向上改變為向后偏轉30°～60°，降低了飛石危害，減少了圍檁爆破時的振動向連續墻傳遞。

（3）靠近連續墻一側的炮孔，單孔藥量減少50%。

4.3 飛石的控制

4.3.1 飛石距離計算

根據Lundborg的統計規律，結合類似的工程實踐，藥孔爆破飛石距離可由下式計算:

式中:Rfmax——飛石的最大飛落距離，m;kT——與爆破方式、填塞長度、地形條件有關的系數，取kT=1.2;k——炸藥單耗;d——炮孔直徑，mm。

將kT=1.2、k=1.4、d=40 mm代入上式計算得Rfmax=67.2 m，可見飛石的飛散距離必須加以控制。

4.3.2 飛石防護方案

采用搭建鋼管腳手防護棚進行遮擋的方案。防護棚材料采用鋼管、竹笆、安全網。第二、三、四道支撐爆破時，防護棚上平面搭建在爆破的支撐梁的上道支撐位置。第一道支撐爆破防護棚，全部依靠鋼管腳手架支撐。見圖5、圖6。

圖5 第一道支撐爆破防護棚外平面圖

圖6 第一道支撐爆破防護棚內部圖

4.4 爆破揚塵和噪聲的控制

4.4.1 爆破揚塵的控制

一方面利用爆破防護棚來遮擋，在防護棚沿基坑邊緣位置覆蓋一層油布，減少揚塵擴散;另一方面在每次爆破區域周圍安裝6把消防水槍，爆破結束后立即進行灑水降塵。

4.4.2 爆破噪聲的控制

技術方面主要采用控制單段起爆藥量，從而降低爆破聲響;另一方面，爆破前充分做好周圍居民的告知工作，減少周圍居民緊張情緒，爆破時先燃放鞭炮，給居民以適應的時間，在鞭炮響的過程中起爆主網路。

4.5 火工品安全管理

本工程4道支撐共爆破16次，使用炸藥約23 t、延期雷管10萬余發，且爆破施工正值2010年上海世博會召開期間，為更好落實世博安保各項措施，加強了火工品在運輸、貯存、使用各個環節中的管理和監督:

（1）每次爆破所需火工品采用武裝押運至工地現場;

（2）工地內部不設臨時藥庫，當次火工品當次使用，做到準確無誤;

（3）火工品進入施工現場后，工地內部非爆破人員全部撤離;

（4）施工期間工地外圍派10余名保安全程進行巡邏警戒;

（5）施工現場安裝多個攝像頭，閉路電視專人監控，并拷貝留底。

5 爆破效果和體會

5.1 爆破效果

本工程共爆破16次，爆破網路安全可靠均一次爆破成功，沒有發生中斷現象;爆破參數選用合理，支撐爆破效果較好，混凝土與鋼筋完全脫離，塊度均勻，圍檁靠近連續墻位置有部分混凝土尚未完全脫離但已經松散，爆后采用小型機械一天清鑿完畢;防護措施安全有效，爆后申康賓館和宋氏別墅等建筑安全穩定，已經開裂位置沒有加劇;爆破飛石全部控制在基坑以內;爆破后約1 min揚塵從防護棚中慢慢升起，施工人員立即采用水槍進行噴淋，爆破揚塵得到一定控制。整個工程通過精心設計、精心施工，爆破完全達到預期目的，為業主節省了大量時間，得到周邊單位的高度贊揚。

5.2 施工體會

（1）大型基坑內支撐爆破項目中，施工組織管理相當重要，尤其是與土建方的協調和配合、合理選擇爆破分區，更有利于整個工程的順利進展。

（2）支撐與圍檁交界位置在支撐爆破前，采用人工方法切斷，對控制爆破振動有很好的效果。

（3）支撐拆除爆破單次爆破總藥量較大、分段較多，采用孔內孔外同時延期技術可以有效控制單段起爆藥量，從而控制爆破振動，減少爆破飛石。

（4）支撐爆破拆除，通過在防護棚上鋪設油布等材料，一方面可以有效控制飛石，另一方面還可以減少爆破揚塵。

［1］ 劉殿中.工程爆破實用手冊（第2版）［M］.北京:冶金工業出版社，2003.

［2］ 馮叔瑜，呂毅，楊杰昌，等.城市控制爆破（第二版）［M］.北京:中國鐵道出版社，2000.

［3］ GB 6722-2003，爆破安全規程［S］.

［4］ 徐建軍，趙全順.定向爆破拆除框架廠房［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2008，35（11）:78-80.

［5］ 陳作彬.巖土爆破工程危險源辨識、風險評價和控制［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2010，37（3）:78-81.

Blasting Demolishion Technology of Interal Supporting System for Large Foundation Pit

CHEN Chong（Shanghai Fudan Blasting Construction Engineering Co.，Ltd.，Shanghai 200437，China）

The paper described the method of demolishing reinforced concrete supporting internal large foundation pit by controlled blasting under complicated environment.When demolishing the reinforced concrete under special environment，cutting vibration source in advance，reducing single-section amount of primary explosives and putting up protection shed can effectively control the influence of blasting viboration，flying rock and fugitive dust to surroundings.It has been proved by practice that demolishing steel reinforced concrete supporting internal large foundation pit by controlled blasting is safe and efficient.

complicated environment;large foundation pit;reinforced concrete support;controlled blasting;demolishion

TU473.2;TU746.5

A

1672-7428（2012）02-0080-05

2011-07-13

陳沖（1980-），男（漢族），江蘇徐州人，上海復旦爆破建設工程有限公司工程師，井巷掘進與爆破工程專業，從事爆破技術研發和應用工作，上海市松花江路2580號，chenchong622@126.com。