深基坑钢筋混凝土支撑梁爆破拆除技术
1 工程概况
天津湾D块地位于河西区海河沿岸,总建筑面积453 601.18m
隔振沟设置基本原则包括:(1)空间性指实际工程中能开挖隔振沟的空间,本工程紧邻地铁和居民楼,没有开挖空间,因此采取隔断方法进行隔振;(2)隔振效果为达到良好的隔振效果,隔振沟深度需大于振源深度,因此将需爆破拆除的支撑梁全部切割后,可将隔振沟深度视为基坑底部至下道支撑梁的垂直距离;(3)经济性需合理计算炮孔位置、深度及单孔用药量,尽可能减少炸药用量。
2 振动监测
2.1 监测仪器
监测仪器为L20-N型爆破振动记录仪,使用分速度传感器,可测量爆破地震波三向振速,通过电平触发,触发电平为0.01cm/s,储存长度为6s,负延时2.5s,采样速率100kS/s。
2.2 测点位置选择
由于2次爆破位置不同(见图1,2),采取不同的测点布置方式。第1次爆破时,测点1~3检测支撑梁与地下连续墙中间切开(切口约5cm)后所产生的爆破地震波振速衰减情况,测点4~6检测当支撑梁与地下连续墙以原始状态连接时爆破地震波的传播情况,测点7,8检测爆破地震波在临时建筑上的传播情况及影响。第2次爆破时,测点1~3检测未切开支撑梁与地下连续墙连接时所传递的爆破地震波波速,测点4,5验证居民楼对爆破地震波的放大、缩小作用。第1次爆破仅基坑东侧采取切割防振手段,第2次爆破沿基坑环线全部未切割。
3 爆破拆除
由于基坑面积过大,将3道梁划分为2个爆破模块,通过2次爆破全部拆除。选用电子雷管浅孔微差爆破模式,并采用专用延时雷管,施工前根据计算和经验设定时差,设置参数包括支撑梁强度,截面尺寸,爆孔位置、大小、间距等,浇筑时预埋内开孔,时差一般为毫秒级,逐个引爆爆破点。采用浅孔微差爆破法时,先爆破周围支撑结构再爆破中心位置结构,支撑梁优先爆破,腰梁延后爆破。进行支撑梁爆破前先切断其与混凝土腰梁的联系,将腰梁沿着倾斜方向分成几个小段进行延时爆破,防止爆破产生的反作用力作用于结构上,充分利用爆炸物的冲击波应力。组织专业爆破小组进行专家论证,爆破前2d张贴告示,爆破前0.5h进行周围道路警戒封锁,鸣笛警示,清空现场人员。
爆破时先清理基坑内部,放置好雷管后堵塞爆孔,然后连接爆破网络,最后采取覆盖等防护措施。分层、分区块爆破,基坑支撑梁共3层,顶层与外地面基本水平,底层至顶层依次为第3,2,1道梁,第3,2道梁采取电子雷管模式爆破拆除,第1道梁通过人工拆除。每次爆破雷管在10s内连续起爆,均为由西南向东北逆时针连续爆破。
4 监测结果及分析
第1次爆破并未达到预期效果,支撑梁上表面和部分侧面仍有部分混凝土残留,可能因为钢筋过密,难以准确传递爆破冲击力,但爆破产生的飞石粒径远小于设计直径,达到预期效果,为此增加单孔埋药量或增加药孔。此外,爆破产生的烟尘较大,在2~7m高空飘荡14min后基本散去,对行人和周围环境的影响较大,应采取更严密的防范措施。
第2次爆破将爆破时间缩至原来的2/3,并略微增加单孔用药量。此外,爆破前洒水湿润支撑梁表面,并于爆破结束后利用洒水器进行加湿除尘。第2次爆破效果良好,烟尘也较第1次快速沉降,但仪器检测结果显示振动速度超限,居民楼顶振速更是>10cm/s,因此有必要进行切割隔振。
分析爆破采集数据可知:(1)隔振沟的设置有效且必要,隔振沟侧虽比未隔侧远2m,但对于低频波而言基本无影响。(2)未切开处超限波将远距离低损传播,对建筑物尤其人体的危害较大。(3)临时建筑2层较1层振速大几十倍,2层振速基本处于安全上限,1层振速几乎为0,不予考虑。(4)对于水平方向振速而言,未切割的拆除侧振速严重超标,甚至在第2次爆破后个别点位振速为安全限制的4倍,应特别注意减振与隔振,防止对邻近建筑物、埋管等造成损害。基坑弧形端曲率最大处振速为安全限制的1.8倍,可能由于曲率较大,导致拐点两侧爆破地震波反射后叠加,因此在曲率较大的拐点处应注意隔振与减振。(5)对于垂直方向振速而言,同样是拐点处的地震波放大作用最明显,此外,竖直方向振速最小,可知隔振沟对3个方向的爆破地震波振速均有明显的削弱作用。
由GB 6722—2014《爆破安全规程》可知,本工程由于振速超标,不建议采取在爆破孔内增加炸药量的方式达到预期爆破效果。
5 结语
1)该工程基坑,爆破施工后的混凝土块直径≤5cm,碎块飞溅范围控制在3m内,爆破后的碎渣清理工作较方便,从而节约施工成本。
2)对支撑梁与地下连续墙进行部分切割,切割处波的反射效应可有效改变其传播路径。
3)由于本工程为深基坑爆破,支撑梁距地表较远,因此未产生飞石危害。
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