不同爆破方法相结合的硬岩基坑开挖施工技术.pdf
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1、 年 月上第 卷 第 期施工技术(中英文):不同爆破方法相结合的硬岩基坑开挖施工技术刘作岩,苏 杭,韩丽丽,孙培富,白晓宇(青岛中建联合集团有限公司,山东 青岛;青岛理工大学土木工程学院,山东 青岛)摘要 硬岩基坑开挖往往会采用爆破开挖的施工方法,但传统的爆破方法会对基坑支护结构及周边环境造成不良影响。基于青岛市博物馆扩建工程,在上覆杂填土的硬岩基坑开挖时创新采用微差爆破静态爆破相结合的施工方法,在离博物馆较远处采用微差爆破,临近博物馆位置采用静态爆破,同时在邻近既有建筑物处设置减振沟,并严格控制钻孔深度及装药标准。实践表明,该方法在保证高效快速施工的前提下,能对基坑周边文保建筑变形进行有效控
2、制,达到保护既有博物馆及馆内文物安全的目的。关键词 基坑;硬岩;微差爆破;静态爆破;减振沟;施工技术中图分类号 文献标识码 文章编号(),(,;,):,:;国家自然科学基金();山东省自然科学基金重点项目();山东省博士后创新项目()作者简介 刘作岩,工程师,:通 信 作 者 白 晓 宇,博 士 后,教 授,博 士 生 导 师,:收稿日期 引言 随着城市建设的快速发展,城市基坑施工除了对基坑自身稳定保持高标准之外,对周边建筑物沉降变形也要进行严格控制。硬岩深基坑施工,不仅要考虑开挖深度、地下水位变化、基坑防渗等问题,还要考虑基坑底部石方的爆破处理。爆破过程中产生的振动效应会影响邻近建(构)筑物
3、的稳定,从而危害人民的生命安全。已有学者对基坑爆破开挖开展了研究。杨桂桐采用 法对我国高边坡爆破开挖动力稳定性进行了研究和分析,基于极限平衡理论并运用条分法计算出表示边坡稳定性的动态安全系数。陈文宇等结合有限元数值模拟和现场监测结果,得到了基坑爆破开挖对邻近建筑物的动力响应规律。王薇等基于橘子洲车站基坑实测数据和数值模拟结果,分析了不同炮孔布置方式的爆破差异。马海鹏等对长沙某基坑石方爆破开挖区域开展了试验研究,根据多次试爆数据总结出符合基坑开挖区实际情况爆破 施工技术(中英文)第 卷振速的计算公式,提出并采用了爆破振动的综合控制措施。任慧敏等采用连续非连续数值模拟方法()分析不同延迟时间及炮孔
4、距离对爆破效果的影响,提出优化炮孔间距的有效方法。史鹏等对深圳地铁某基坑施工进行数值模拟,分析爆破施工对周边建筑的影响规律,并得到爆破施工的炸药单耗量控制值。在硬岩地层深基坑工程中,由于岩层整体性较好,需采用爆破方式开挖,传统的爆破方法容易对支护结构的稳定性造成不良影响,甚至威胁基坑周边建筑物的安全稳定,难以得到广泛应用,亟需开发针对硬岩地层的爆破方法。廖建东针对大连地铁 号线山花街站基坑,对 爆破致裂技术进行提炼和创新,总结出该技术的具体施工工艺流程。孔祥瑞结合理论实践和现有技术经验,在精细化爆破应用的关键环节做了大量研究,总结出相应的施工流程。秦晓伟指出,装药量和起爆顺序是控制爆破影响的关
5、键参数。赵银超针对 水电站工程,采用复合消能爆破方法对硬岩基坑进行爆破开挖,并通过大量现场试验验证了基坑开挖采用复合消能爆破的可行性。以上研究大多采用单一的微差爆破、浅孔爆破等对硬岩基坑进行开挖,难以满足复杂环境下基坑安全高效的开挖要求,且大部分均未考虑施工对周边建筑物特别是文保建筑的影响。本文基于青岛市博物馆扩建工程项目,综合考虑周边环境与工程地质条件,采用不同爆破方法相结合的基坑开挖施工方法,在保证邻近既有文保建筑安全稳定的前提下,实现了硬岩基坑土石方开挖高效施工。工程概况 青岛市博物馆扩建工程建筑面积 ,其中地上面积 ,地下面积 。地形北高南低,原始地面标高 ,最大高差 。整个地下车库有
6、 个基底标高,开挖深度 。该拟建场地北临苗岭路,南依梅岭东路至香港东路,西侧与秦岭路接壤,东侧与云岭路相连,交通极为便利。基坑北侧边缘轮廓线距离博物馆老馆地下 层库房基础边线约 ;西侧距最近的排污管线约 ;南侧距最近的用地红线约 ;东侧距室外挡土墙基础边线约 。土石方工程施工主要包括土方开挖、石方爆破及土石方清运施工,其中土方开挖部分的工程量为,石方开挖部分的工程量为 。土石方开挖 本工程土方开挖部分采用分层开挖的施工方法,每层开挖厚度根据支护设计图纸锚杆位置确定,每层开挖后层底标高低于支护锚杆 ,分层厚度 ,分 层进行开挖,如图,所示。图 基坑直立开挖分层 图 基坑放坡直立开挖分层 土石方开
7、挖施工 根据现场实际情况,结合地质勘察报告,本工程土石方开挖划分为 个施工区域,并根据支护段中每道锚杆的标高分层开挖。根据本工程支护设计,基坑采用放坡直立开挖方式,支护单元采用直立开挖,开挖断面如图 所示;,支护单元采用坡顶放坡,基坑下部采用垂直开挖方式,开挖断面如图 所示。分层开挖深度根据支护锚杆位置确定。)第 层开挖 本层土层以杂填土为主,可直接将松土运至指定堆放地点。为了给钻孔设备的放置和钻孔施工留下足够的工作面,该层开挖至第 层锚杆布置位置以下。开挖完该层所有支护部分的工作面后,挖掘机应退到开挖范围的中心部分,然后再进行剩余土方开挖。)第 层开挖 本层开挖以支护工作面的第 层锚杆深度下
8、 为基准,根据各支护段锚杆位置的不同,开挖深度也会发生变化。挖掘机将所有锚杆工作面开挖完毕,再次进入中心开挖范围内进行场内土石方的开挖外运。在现场土石方开挖过程中,由于部分区域被开挖至风化岩石,因此在该层施工过程中,需要推土机将强风化的岩石进行松 刘作岩等:不同爆破方法相结合的硬岩基坑开挖施工技术 动。必要时,推土机将松散的强风化岩石块推至挖掘机的装载位置,提高工作效率。土方开挖技术措施 土方开挖前先绘制土方开挖图,对各项技术措施进行周密部署,并在预留工作面上设置宽度不小于 的排水沟。)基坑降水措施根据现场水文条件和支护结构设计采用集水明排降水措施。在坡顶设置截水墙。截水墙的作用是防止地表水排
9、入基坑,采用水泥砖砌筑,高度,宽度,使用 水泥砂浆砌筑和抹面,截水墙具体砌筑方法如图 所示。在每层开挖坑底设排水沟和集水井,排水沟高,宽,集 水 井 直 径 ,深,间距,排水沟和集水井采用与截水墙同样规格的水泥砖砌筑,设置在与建筑物基础边缘 处,距离坡脚,集水坑布置在基坑转角处,排水沟排水坡度 ,坡向集水坑,如图 所示。图 截水墙做法 图 排水沟做法 )基坑开挖在保证各挖土机间距不小于、作业区域互不干涉的情况下,可采用多台机械同时开挖,缩短工期。挖土方向为自上而下,逐层进行。)人工配合清坡采用少量人力在机械开挖盲区(边角、沟槽)将松土转移机械作业半径范围内,再通过机械运输至指定堆放地点。)土石
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