深基坑支护设计和内支撑系统爆破拆除技术

时间日期：2005-2-25 已被阅读次：[7719]

佛山市新一建筑集团有限公司　季雄巍

[摘　要]　本文总结深基坑内环支撑及爆破拆除技术，在我市首次采用，不但保证基坑安全
，而且加快工程进度，供同行参考。
[关键词] 钻孔桩结合内支撑　三管摆喷止水帷幕　爆破拆除

　　某宾馆工程位于广东省佛山市汾江南路75号，为地上五层，地下二层的公共建筑，总建
筑面积32000m2，其中地下室建筑面积为11762m2。由于工程四周紧挨旧建筑物，施工期间又
必须保证宾馆的正常运作，给施工增加了不少的难度；施工过程采用了多种先进的施工工艺
，最终使得工程顺利完成，取得了良好的效果。
　　一、基坑支护设计
　　基坑平面近似正方形，由于四周环境影响，根据本工程的特点，基坑外围采用钻孔桩结
合内支撑、三管摆喷止水帷幕的联合支护形式。基坑平面图见下：
　　1、围护挡土结构
　　采用地下连续墙，虽然整体刚度大、止水效果好，但其单位造价高，因此，本围护结构
设计结合工程实际特点，决定采用单排钻孔灌注桩密排挡土，用桩径Φ800@950，桩长在基
坑南侧与西侧部分桩为18.50m，东侧、北侧与西侧部分支护桩桩长为13.50m。桩采用均布配
筋。环梁支撑桩、基坑护坡桩、基础桩混凝土强度等级均为C25。
　　2、内支撑结构
　　在内撑式支护结构中，支撑系统是极其重要组成部分，本工程采用单层正方形内切钢筋
砼结构拱圈梁支撑，中间留出坑内的操作空间，环梁内半径为36.30m。内支撑结构顶标高为
－1.30m。
　　环撑由圆环梁(断面2.50m×0.70m)、腰梁(1.0m×0.70m)、斜撑(0.60m×0.60m)、拉杆
组成，混凝土C25，其特点是将坑外水平力通过围护桩和桁架转化为圆环梁的轴向压力，发
挥混凝土的承压优势，为确保环撑整体功能，环撑采取一次性连续浇灌成型。环撑由围护桩
和中间支承桩（为Φ800灌注桩）承担。
　　内支撑采用正方形内切砼结构拱圈梁，这样就巧妙地将支护结构承受的侧向土压力、水
压力转化为圆形圈梁的轴压力。拱结构圈梁内支撑的构思既利用了基坑平面的固有特点，又
充分发挥了拱圈梁受轴压力性能优越的特点。在施工利用原土层作底板，浇筑拱圈，在施工
过程中必须注意拱梁、支撑砼与冠梁同时浇筑，连成整体。
　　3、保护临近建筑的隔水帷幕
　　为避免因基坑降水开挖引起临近的建筑物、地下管线下沉位移及变形开裂，保证地下室
干作业施工，在围护桩之间设R500@950高压摆喷桩止水帷幕。高压摆喷体用三重管旋喷跳打
法施工，喷点间距0.95m，摆喷桩桩长为19m。
　　三重管法摆喷是90年代中期的工艺，该工艺除对基坑支护作止水帷幕外，也经常用于地
基加固等作用，该工程采用钻孔桩支护，桩间距为150mm，桩空隙采用摆喷止水，在施工中
先采用钻机成孔，通过高压水和压缩空气，在孔底喷射切割≥1min后（水压力为35MPa），
然后泵入水泥浆，由下而上喷射注浆，在桩与桩之间形成半柱状止水帷幕，在施工过程整体
止水效果良好。
　　4、工程监测
　　本工程基坑开挖深度较大，四周为密集建筑住宅，支护结构对四周环境不得有任何影响
，我们采取了先进的监测技术，利用钢筋计封装置，灌注桩安放测斜管及钢筋计封装置等监
测手段，施工过程中对基坑围护结构、支撑、基坑外地下水位、土压力、周围环境等项目进
行了监测工作，施工期间2d观测一次；在监测实施过程中，各监测点所测量的最大值均在围
护结构设计所允许的范围之内，确保了地下室施工安全。
　　二、内支撑系统爆破拆除技术
　　1、拆除方案的选择
　　（1）人工拆除法
　　组织一批工人，用大锤和风镐拆除支撑梁。
　　优点：施工方法简单；机械和设备简单；容易组织。
　　缺点：施工效率低，工期长；施工安全较差；施工时，锤击与风镐噪音大，粉尘较多，
会对佛山宾馆正常运作产生极大影响，并对周边居民产生干扰。
　　（2）用静态膨胀剂拆除法
　　在支撑梁上按设计孔网尺寸钻孔眼，钻孔后灌入膨胀剂，数小时后利用其膨胀力，将混
凝土胀裂，再用风镐胀裂的混凝土清掉。
　　优点：施工方法较简单；混凝土胀裂过程，缓慢进行，无粉尘，噪音小，无飞石。
　　缺点：要钻的孔眼数量多；装膨胀剂时，不能直视钻孔，否则产生喷孔现象易使眼睛受
伤甚至致盲；膨胀剂膨胀产生的胀力小于钢筋的拉应力，该力可使混凝土胀裂，但拉不断钢
筋，要进一步破碎，尚困难，还得用风镐处理，工作量大；施工成本最高。
　　（3）爆破拆除法
　　在支撑梁上按设计孔网尺寸钻炮眼，装入炸药和毫秒电雷管，起爆后将支撑梁拆除。
　　优点：施工的技术含量较高；爆破率效率较高，工期短；施工安全；成本适中（比静态
破碎剂法便宜）。
　　缺点：爆破时产生爆破振动和爆破飞石；爆破时会产生声响。
　　（4）综合比较选择拆除方案
　　人工拆除法和膨胀剂拆除法有其优点，特别是无震动或震动小，无飞石产生，但是效率
低，工期长，成本高。
　　爆破法拆除最大的特点是效率高、工期短、成本适中，爆破法虽然会产生爆破振动和飞
石，但它是可以控制和解决。
　　由于本工程内环支撑结构由四角斜支撑将环梁与冠梁连结，环梁截面尺寸为2500×700
，钢筋相当密集，混凝土量500多立方米，钢筋40多吨，综合比较上述三种拆除方案，从施
工工期、造价及噪音等多方考虑，决定采用定点爆破拆除法。
　　2、爆破拆除设计
　　采用爆破拆除地下室基坑支撑系统，在佛山市还是第一次，为确保爆破拆除工作顺利进
行，工程技术人员共同攻关、认真考究，参考其它地区内支撑爆破拆除的经验，根据本工程
内支撑不同的部位、不同的砼厚度和不同的钢筋含量，设计选用不同的药量、孔径、孔深、
孔距以及炮眼布置方式和引爆方式：
　　环形梁：选用直径为40mm的炮眼孔径；长方向炮眼孔距500mm短方向炮眼孔距450mm；孔
深450mm；单孔装药量和边孔装药量均为120g。
　　斜撑：选用直径为40mm的炮眼孔径；炮眼孔距400mm；孔深450mm；单孔装药量110g。
　　支撑钻孔桩：选用直径为40mm的炮眼孔径；孔深450mm；药量800g。
　　炸药：采用2号硝铵炸药，当炮眼中有水时，采用乳胶炸药。
　　雷管：采用毫秒电雷管。
　　起爆法：支撑系统拆除分几个段块进行，采用电力起爆法，大串联的电爆网络，用高能
起爆器起爆。
　　3、爆破拆除法安全分析和控制措施
　　（1）爆破振动：当炸药爆炸瞬间产生地震波，使周围建筑物产生振动，产生的地震波
与爆药的药量成正比，与距离成反比。爆破安全规程的规定：一般建筑物和构筑物的爆破地
震安全性应满足安全震动速度的要求，对一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物，其地面质点
的安全震动速度为2～3cm/s。
　　作业时，采用毫秒电雷管，并根据不同块段距离建筑物的远近来确定单段的装药量，严
格控制每一段雷管所起爆的炸药量，使地面质点的震动速度<2cm/s。
　　（2）飞石控制：作业时，确保钻孔质量和孔深；严格控制药量；每次爆破前，炮孔口
复盖砂袋，再盖上铁板，其上再压砂袋，这样可以有效地控制飞石。
　　（3）噪音控制：炮眼装好炸药之后，要用炮泥堵密实，再压上砂袋，它可减少噪音，
另外用电力起爆法，时间短，噪音得到控制。
　　4、爆破拆除施工
　　（1）试爆：为确保爆破拆除的顺利进行，在正式进行爆破拆除以前，我们先选择西南
角的一部分支撑环梁和斜撑进行试爆，其药量、孔径等炮眼参数均严格按照爆破设计来进行
。起爆以后，经过现场勘察，斜支撑的爆破效果相当理想，但是环形支撑梁的爆破效果就不
是太理想。通过对试爆结果和有关数据的分析，我们对环形梁支撑部分的孔距、药量、孔深
等参数进行了小调整，并根据调整后的炮眼参数，对环形梁进行了第二次试爆，爆破效果比
第一次有了明显提高，符合要求。
　　（2）施工实施：在进行内支撑环梁系统施工时，我们先按照设计要求预埋了孔眼，作
业时，根据两次试爆后调整的各种技术参数，按照施工设计的要求，全面进行环梁支撑的拆
除施工，分段爆破，并采用型钢板包裹并上压砂包保护措施，避免爆破时的冲击砂石飞散和
噪音，以确保四周房屋及行人安全，由于药量、爆眼布置和引爆方案合理，我们保质保量、
按时、安全地完成了佛山宾馆环形梁支撑系统的爆破拆除任务。
　　三、总结
　　本工程成功运用了钻孔桩结合大型混凝土环形梁内支撑、三管摆喷水泥桩止水帷幕的联
合支护形式，以及多项新技术、新工艺的应用，是佛山市首例成功推广应用的环形梁内支撑
深基坑支护技术，实践证明支护和止水效果良好，安全可靠，为今后的深基坑设计积累了宝
贵的经验。
　　地下室基坑混凝土内支撑系统的爆破拆除技术的应用，在佛山市也是第一次，我公司为
保证施工顺利进行，参考其它地区的施工经验，共同攻关，通过多方比较和分析，并经过试
爆调整各技术参数，在确保安全和工期的情况下，成功地完成了混凝土内支撑系统的爆破拆
除工作，使整个工程最终获得了成功。
　　参考文献：
　　1、《建筑边坡工程技术规范》GB 50330－2002
　　2、《建筑地基处理技术规范》JGJ 79－2002　
J 220－2002
　　3、《深基坑支护设计与施工》余志成施文华编著中国建筑工业出版社

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