微差爆破技术在天津恒隆广场1A区支护水平支撑拆除工程中的应用

摘 要：以“天津恒隆广场” 1A区支护水平支撑拆除工程为例，介绍“微差爆破技术”的应用，特别是采用了“隔离爆破”、“分段微差剥离爆破”来控制在地下室结构全部完成以后的爆破安全性，确保爆破不影响地下结构。

关键词：微差爆破；隔离爆破；分段微差剥离爆破；地下室结构；安全性

中图分类号：TD35 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

1.1 支护概况

天津恒隆广场工程占地面积44277，建筑面积259600。基坑支护按照一个整体考虑，施工分为三个区域先后施工，其中第一个施工区域为1A期，其余2个区域（二期、1B期）的施工在1A期完成后开始。1A期为35KV变电站，地下三层，建筑面积仅3000。

1A期地下变电站工程的基坑支护临近原35KV变电站，1A期地下变电站完成后原有变电站才能拆除，并迁至1A期地下变电站。此时，其余2个区域的施工才能完全展开。此外西南侧还有1座未搬迁的邮局。因此，施工期间保护原35KV变电站及邮局的安全和正常运行是工程的重点和难点。

本支护工程采用地下连续墙与钢筋混凝土水平内支撑联合支挡体系。(详见图1)

1.1.1 基坑支护竖向结构（地连墙）：

1A区哈密路、兴安路一侧采用800厚地连墙共15片，地连墙深32.50m，墙顶标高-1.50m，墙底标高-34.00m。原则上每6m分为一槽段，由于邮局及现场管线的影响槽段进行调整。

1.1.2 基坑支护竖向结构（灌注桩）

1A区与二期分界处采用Ф1000灌注桩，桩长28.05ｍ，桩顶标高-4.5ｍ，桩底标高-32.25ｍ。

1.1.3 基坑支护水平结构

基坑内共设3道钢筋混凝土结构水平支撑体系，第一道水平支撑下皮标高-4.50m，第二道水平支撑下皮标高-8.60m，第三道水平支撑下皮标高-13.60m。

1.1.4 止水帷幕（高压旋喷桩）

本工程高压旋喷桩用于地连墙槽段接缝外侧，采用Φ650高压旋喷桩咬合250。 设计桩长32.5M, 桩长顶标高-1.5米，桩底标高-34米。

1A与二期分界线处支护桩外、地连墙与水泥搅拌桩交接处采用Ф650高压旋喷桩止水，桩长顶标高-4.5米，桩底标高-34米，桩长29.5米。

1.2 爆破工程概况

1.2.1 爆破工程量

本次工程需爆破拆除地下三道钢筋混凝土支撑，总方量约为2000立方米。支撑截面尺寸见下表：

1.2.2 周围环境

基坑北侧临近张自忠路，南侧靠近和平路步行街，东侧靠近哈密道，西侧临近长春道。

1.2.3工程特点

⑴ 待地下结构全部完成以后，在地下室内部进行钢筋砼支撑的爆破拆除工作。

⑵ 针对这种方案，有利方面是可以大大减小因爆破产生的负效应对周边环境的影响。

⑶ 由于是在地下室结构全部完成以后爆破，因此在爆破技术上要考虑严格控制爆破震动，采取相应的技术措施，确保爆破不影响地下结构。

⑷ 本工程工期短，必须提前做好施工准备，加大施工力量。

2爆破方案设计

2.1 爆破拆除的控制目标

⑴ 采用预裂爆破、毫秒微差起爆系统等技术措施，通过严格控制一段起爆药量，来控制爆破震动，确保地下结构的安全。

⑵ 通过选择合理的爆破参数，以及复式非电传爆网络，确保爆破顺利进行。

⑶ 控制爆破破碎效果，即主筋与混凝土剥离，混凝土块径不超过30厘米。

2.2 爆破拆除顺序

支撑爆破与结构施工相配合，按照施工组织先破除第二道支撑，在主体施工完成后，支撑爆破由下往上，先爆破第三道支撑，再爆破第一道支撑。

2.3 爆破拆除设计

2.3.1 参数设计原则

⑴ 钢筋混凝土支撑采用完全粉碎性爆破，要求严格控制爆破震动、噪音及爆破飞石，效果要求混凝土与钢筋笼完全脱离。

⑵ 边梁因为钢筋多、密，因此药量集中，单耗取值偏大（1200-1500g/ m3）。也可采取爆破前剥出钢筋，并气割，减小单孔药量的做法。

⑶ 第二-三道支撑炸药单耗取值（800-900g/m3）。

⑷ 由于各种钢筋混凝土支撑的分布结构，支撑内钢筋数量、箍筋数量、箍筋分布、混凝土强度各有差异。为达到爆破参数最优化，可以利用第三道支撑第一块区域为试爆点，既要保证爆破后钢筋与混凝土的脱离，又要避免药量过大，震动过大。

⑸ 支撑与边梁节点处，布置密集预裂孔，阻断支撑爆破震动继续向边梁方向的传播。支撑爆破控制最大一段起爆药量在4公斤以内，边梁爆破控制最大一段起爆药量在2公斤以内。

2.3.2 火工品数量

火工品数量总量根据图纸，按爆破设计进行估算。实际使用量由爆前清点单次爆破的具体炮孔数量，按照单孔药量，计算出具体火工品数量。爆破参数取值见下表：

2.3.3 爆破设计原则

⑴ 由于整个钢筋混凝土支撑体系内钢筋的数量、分布和混凝土的强度各有差异。为使支撑的应力按要求逐步均衡释放，采用先爆破联系撑、角撑、对撑，再爆破边梁的爆破顺序。

⑵ 在支撑与边梁的节点处，应布置密集的预裂孔，阻止支撑爆破震动沿边梁方向传播。支撑爆破控制一段最大起爆量在4公斤以内 ，边梁爆破控制一段最大起爆量在2公斤以内。

支撑爆破采用由外向内、分层分段及孔内孔外联合延期的方法，控制炸药能量有序释放，爆破将支撑箍筋炸开，中部和下部的混凝土炸空，顶部和两侧的混凝土碎而不飞，以控制爆破飞石的主方向向下运动。

⑶ 起爆网设计：支撑爆破全部采用新式、安全的非电导爆管传爆毫秒微差起爆系统。起爆网络通过延期雷管能够使炮孔中的炸药按预定的顺序安全可靠地起爆。为了使每天数百公斤炸药的爆破达到每一段小于2公斤的目标，采用孔内孔外联合延期的方法降低一段起爆药量。

⑷ 严格控制飞石、响声、冲击波。采用多层麻袋直接覆盖及竹笆多层隔空遮护，达到减少声响及冲击波，确保飞石基本在基坑内。

3爆破施工

3.1 爆破施工工序

每道支撑爆破工序：预埋孔（或钻孔）火工品运输现场临时警戒装药、堵塞、连线（分区）爆破周边警戒爆破爆后检查解除警戒爆后清理。

支撑爆破由下往上，先爆破第三道支撑，再爆破第二道支撑，最后爆破第一道支撑。

3.2 预埋孔（或清孔）

为缩短爆前人工钻孔的时间，使钻孔工作不占建筑施工工期，并减小因钻孔带来的噪音、粉尘等影响，我们采用预埋孔方式：在支撑浇注混凝土的同时，按照爆破设计的参数要求，在流态混凝土中插入定制的纸管（直径40mm）。若由于其他原因不能未能预埋的，再采用凿岩机在爆前钻孔。

3.3 补孔、清孔

所有的炮孔，在爆前都由技术人员现场验证，对不合格的炮孔，进行补钻或是重新设计布置，并在爆前采用皮管对所有炮孔用压缩空气清理炮孔内的杂物。

3.4 爆破当天的工作

3.4.1拉药：爆破公司凭市局开出的爆炸物品运输证在凌晨5点左右分二辆车从公司出发到火工品仓库领取炸药、雷管等爆破所需物品，上午9点左右达到支撑爆破工地。

3.4.2装药：由爆破员按设计要求将药包做好后放入炮孔。从我公司人员将火工品搬上支撑作业面后，其他人员不得在爆破装药区域进行其他工作。

3.4.3堵塞：由爆破员按设计要求用黄沙等将放好药包的炮孔堵塞好。

3.4.4连线：支撑爆破全部采用新式、安全的非电导爆管传爆毫秒微差起爆系统。起爆网络能够使炮孔中的炸药按预定的顺序安全可靠地起爆。为了使每天数百公斤炸药的爆破达到每炮小于2公斤的目标，我们采用孔内孔外联合延期的方法降低一次起爆药量。例如：一天爆破1000立方米支撑，计算需要800公斤炸药，我们就在施工时在炮孔外平均分成400段，段于段之间间隔0.05秒，然后将这400段逐一串联，从一端起爆就获得400次间隔0.05秒，2公斤炸药为单元的爆破序列，避免了800公斤炸药一次起爆所形成的强大的危害效应。同时为保证一次起爆的可靠性，段于段的网络之间采用双雷管桥式连接延期传爆，单段内排排相连，首尾相接，排排之间相互桥接，形成最可靠的导爆管复式传爆网络。

3.4.5 覆盖：整个网络在支撑面上，局部采用一层麻袋覆盖，防止网络被飞石砸断而中止传爆。

3.4.6 起爆：上述工作完毕后，在爆前半小时进行爆破警戒，警戒完毕后爆破指挥员起爆命令，爆破持续时间由爆破量和分段情况而定，一般会持续数十秒钟。爆后检查没有问题即解除警戒，恢复交通。

3.4.7 哑炮检查：爆破后我公司立即进行哑炮检查工作，发现的哑炮现场处理销毁。

3.5 爆后清凿

目前支撑爆破技术比较成熟，爆破效果能够保证。局部炸不透主要是由于哑炮造成的，对于这些部位我们用风镐人工凿除，工作量一般较小，爆后1～2天即可完成。

3.6 渣土清理

爆后防护架拆除后，接下来就要进行钢筋气割、渣土清理集中、提升和外运工作。其中需要注意的安全问题，由于爆破后的支撑及渣土内很可能尚有未爆炸的炸药、雷管，处理不当会带来安全事故。这就要求一方面爆破公司派人严格监督检查，另一方面教育所有参与此项工作的人员按规定作业，注意安全，发现炸药、雷管及时上交爆破公司人员处理，严禁携出工地，造成社会安全隐患。气割工要切实做到市局规定的“爆破工程现场六不割”，即：未经爆炸物品知识安全教育的不上岗切割；未经爆破员查验过的区、段不割；没有清渣工配合或无爆破员监护的不割；切割点四周无临空面的不割；切割点四周50厘米范围内有爆炸残留物的不割；照明不好，情况不明的不割。

3.7 爆破范围

根据支撑体系的特点和现场的实际情况，单层支撑一次性爆破拆除。本工程分三次爆破完毕。

4对地下室整体结构的保护措施

4.1 针对性的保护原则

爆破施工中，在达到预期工程目的的同时，也会产生爆破震动、爆破噪音、爆破飞石等危害。

爆破负效应中的影响主要是爆破震动，我们在计算振动速度时都是把一次起爆药量看作一个集团药包，而实际的这些药包是分散在几十个药孔当中，是散形装药，不是集团型药包。所以对于目前方案中振动速度的理论计算值是偏于保守的，完全能够确保基坑周边建筑物的安全，这在以往类似地下室内支撑爆破中，得到验证。

对于爆破飞石，由于是在室内进行，爆破飞石是不会影响到周边环境的。为了保护地下室的楼板，我们采用的加强松动爆破，通过控制单个炮孔的起爆药量及一段起爆药量，控制总体药量分布。爆破瞬间在解除了箍筋的束缚力后，针对混凝土破碎的作用已经产生，混凝土的碎度很小。这些小的飞石，对楼板的损失基本上可以忽略不计。

4.2 合理安排拆除顺序

每道支撑爆破拆除时分块进行，合理安排爆破顺序，先拆除地墙变形较小的角部支撑及次要桁架，保留井子架支撑受力体系。且对支撑进行爆破时，必须按对称的原则进行，以避免结构受力不平衡产生影响。

4.3 减少爆破震动影响

爆破时产生的应力波通过砼边梁向地墙传播，造成振动。为了尽量减小爆破震动对结构的影响，在爆破方案设计中将采用下述控制爆破技术：

4.3.1 隔离爆破

在支撑与基坑边梁结合处采用小药量预裂爆破，分割支撑和边梁，对特殊区域还将采取人工风镐的方式予以分割支撑和边梁，以减小随后支撑爆破时对周围介质的震动影响。

4.3.2 分段微差剥离爆破

基坑边梁将采取间隔0.05秒的逐段纵向推进，由一端向另一端逐段（每段约2米）剥离的微差起爆技术。这种改进后的爆破技术与以前采用的逐排、逐段向基坑内侧推出的爆破方式，最大不同就是能使爆破方向与边梁中主筋布筋方向一致。这就达到两个目的：一是不需要消耗大量的爆破能量来克服钢筋的束缚力；二是使以前横向推出时对基坑围护桩收到的较大反向作用力改变成让后一段爆破的边梁来承受，从而大大减轻了围护系统的震动影响。在边梁爆破前，先将边梁箍筋剥出割断，可减少爆破用药量，随之进一步减小爆破震动。

5实施效果

本次爆破取得了成功，实施效果良好。每道支撑分1次爆破，单次爆破工期为2个工作日；每道支撑爆破后钢筋清理回收，和爆破清理渣土协调工作，需7个工作日，共计缩短工期10个工作日。安全预控措施有效，基坑支护变形在有效控制范围内，保证了原35KV变电站及邮局的安全和正常运行。