復雜周邊環境下基坑支撐拆除方法的選用

施浩席

江蘇南通二建集團有限公司上海公司 上海 200433

1 工程概況

上海東元坊住宅項目工程位于上海黃浦區普育路，地處鬧市區，周邊環境復雜，2#、3#樓為32層剪力墻結構。地下圍護結構設置1道水平鋼筋混凝土支撐，支撐系統采用不同截面尺寸的鋼筋混凝土支撐梁，支撐為支撐梁與壓頂梁形成的整體結構，支撐設置棧橋，水平支撐主梁交點處設有垂直鋼格構立柱。

支撐梁有2種截面形式，分別為800 mm×800 mm、600 mm×600 mm，棧橋支撐梁有2種截面形式，分別為800 mm×1 000 mm、600 mm×1 000 mm，棧橋板厚度為250 mm，混凝土強度等級為C30（圖1）。

圖1 基坑平面布置示意

2 支撐拆除方法的選擇

本工程周圍鄰近3條城區主干道、多幢居民樓，支撐拆除施工必須嚴格控制噪聲、揚塵、振動。目前市場上支撐拆除方法主要有爆破拆除法、人工風鎬拆除法、切割機切割拆除法、鎬頭機破碎拆除法及靜態爆破法。綜合考慮施工進度、經濟指標及對周圍環境的影響等因素，我們擬采取靜態爆破方法進行本工程支撐圍檁的拆除（表1）。

表1 各種拆除方法優缺點比較

3 靜態爆破的施工原則與工藝

3.1 施工原則

全斷面分次靜態爆破遵循“掏槽先行、分區破碎、安全可靠”“垂直于混凝土面、孔眼同一平面、與臨空面平行”和“滿孔裝藥、搗固密實、先內后外、確保安全”的施工原則。

3.2 支撐膨脹破碎施工

1）布孔設計：為減少施工時的鉆孔量，在支撐混凝土澆筑時進行部分膨脹孔的預埋工作。其他膨脹孔采用現場鉆鑿方法進行（圖2）。布孔設計如表2所示。

表2 預留孔布置

圖2 膨脹孔分布

2）爆破前清孔：由于成孔到爆破施工前間隔較長一段時間，爆破施工前膨脹孔中存有較多垃圾和灰塵需清理，為避免影響爆破效果，我項目部采用先清理預埋成孔硬質紙，后用氣泵吹氣清理干凈。

3）靜爆膨脹劑配料：用水桶裝好水，按照靜爆膨脹劑以一定的水和藥比例（1∶100）配好，充分攪拌成糊狀。

4）裝藥：將攪拌好的糊狀膨脹劑均勻緩慢地灌入鉆好的孔中，灌滿至密實，不用蓋，不用塞口。

5）靜爆過程：在灌入靜爆膨脹劑12～24 h，混凝土構件產生裂縫。在拆除支撐梁的前1 d，將膨脹劑灌入孔內，第2天當裂縫寬度達到2 cm以上即可進行破碎、清理作業。

6）鎬頭機松動破碎施工：膨脹后的支撐梁已經開裂松動，用鎬頭機將混凝土與鋼筋充分脫離[1,2]。

4 靜態爆破的重要環節

4.1 膨脹孔深、孔徑、孔距的確定

孔深、孔徑和孔距與破碎效果有直接關系，孔過深、孔徑過大、孔距過小則需加大鉆孔工作量及藥量，反之，則會影響破碎效果，且孔徑越大越易發生沖孔現象。

1）孔深的確定：經項目部與爆破劑廠家多次研究試驗后確定孔深為破碎體（梁）高度的90%。

2）孔徑的確定：取1 m3鋼筋混凝土做試驗，鉆孔深0.90 m，單位用藥量20 kg，分別選直徑為36 mm、38 mm、40 mm的鉆頭進行鉆孔，作出曲線如圖3所示。根據曲線圖，項目部選取直徑38 mm的鉆頭，孔徑確定為40 mm。

3）孔距的確定：依據爆破專業公司提供的咨詢結果并結合工程實際情況（主要根據梁截面大小和混凝土強度），確定孔距為200 mm。

4.2 每孔膨脹劑用量的確定

圖3 孔徑對膨脹壓力的影響

膨脹藥劑的用量是直接關系到爆破效果的核心參數，藥劑用量越大則作用力越大，但爆破劑反應時間難以控制，且沖孔危險性較大。根據《靜態爆破的設計與運用》，孔網參數及單耗量設計經驗值可參見表3。

表3 孔網參數及單耗量經驗數據

結合我項目部所選孔深、孔徑和孔距等參數，確定單孔藥用量為2.00 kg/m。

4.3 基坑及周邊監測情況

根據監測結果，在基坑東側土方開挖后，2012年8月6日～8月8日出現連日降雨的情況且雨量較大，基坑東側及北側支護結構出現較大變形，支護結構及外圍路面出現裂縫，對應的W2、W3、W4測點發生變形報警。2012年8月8日對支護結構進行加固后，險情排除，該處支護結構變形逐漸穩定。其余位置各監測點累計變形及變形速率均很小，累計變形量及變形速率均未超過報警值，符合相關要求。

5 結語

靜態爆破技術在本項目工程中取得了良好的效果，項目部技術人員在現有的基礎上總結出4條合理化建議[3-5]：

1）剛鉆完孔和剛沖孔的鉆孔，孔壁溫度較高，應確定溫度正常符合要求并清洗干凈后才能繼續裝藥。

2）混凝土剛開裂時即可向裂縫中加水，以支持藥劑持續反應，可獲得更好效果。

3）增設自由面，獲取更高破碎效果。

4）藥劑反應期間應重點關注基坑變形監測情況。