深基坑支护设计和内支撑系统爆破拆除技术 {=4:Tgw
佛山市新一建筑集团有限公司 季雄巍 [f(^vlK
[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。 cRr `r[t
[关键词] 钻孔桩结合内支撑 三管摆喷止水帷幕 爆破拆除 :tG".z
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。 ;Hr@0f
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一、 基坑支护设计 UnF4RF:A2&
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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: H
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1、围护挡土结构 0i`Zy!
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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。 DmPsltpzQ
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2、内支撑结构 ~MQf($]
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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。 L5uI31
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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。 3 v$4LY
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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。 ,VsCRp
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3、保护临近建筑的隔水帷幕 bd*(]S9d
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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。 ^!Jm/-
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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。 =I}V PxhE7
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4、工程监测 R_&z2I
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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。 pdiZ"pe
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二、内支撑系统爆破拆除技术 O;?~#E<6w
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1、拆除方案的选择 o9\m?~g!E
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(1)人工拆除法 to=##&ld<
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组织一批工人,用大锤和风镐拆除支撑梁。 ?.ihWbW_
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优点:施工方法简单;机械和设备简单;容易组织。 uhLmyK
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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。 rep"xV&|>o
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(2)用静态膨胀剂拆除法 UQPE )G
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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。 O_Q,!&*6
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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。 ttVSgKAsm
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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。 h!~yYNQ"
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(3)爆破拆除法
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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。 nCB3d[/B
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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)。 &W!@3O{~.
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缺点:爆破时产生爆破振动和爆破飞石;爆破时会产生声响。 ^dD?riFAk
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(4)综合比较选择拆除方案 p~ItHwiT
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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。 ^%JWc 3jZ
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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。 ,u2<()`8D
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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。 ek!N eu>
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2、爆破拆除设计 U$bM:d
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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: r
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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 =x>k:l~s
深450mm;单孔装药量和边孔装药量均为120g。 0in6z
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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。 ')cu/
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支撑钻孔桩:选用直径为40mm的炮眼孔径;孔深450mm;药量800g。 k<H&4Z)d9
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炸药:采用2号硝铵炸药,当炮眼中有水时,采用乳胶炸药。 (tN$G:+")F
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雷管:采用毫秒电雷管。 +%v4Ci"%y
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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。 &KWh5S@w
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3、爆破拆除法安全分析和控制措施 6I0MJpLW
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(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。 w2L)f,X
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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。 -bF+uCfba
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(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。 &tIm
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(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。 9qA_5x%"%u
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4、爆破拆除施工 WAbhBA
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(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。 f?6=H^_>
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(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。 CjGI}t
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三、总结 DJ^JUVi
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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。 R?Qou!*]
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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。 sJWwkR
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参考文献: ] W_T(C*
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1、《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2002 VrK 5a9*^
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2、《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002J 220-2002 jg(A_V
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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