城市基坑支撑梁爆破拆除安全防护措施探讨.pdf

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第35卷 第2期 2018年6月 爆 破 BLASTING Vol. 35 No. 2 Jun. 2018 doi10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2018. 02. 020 城市基坑支撑梁爆破拆除安全防护措施探讨* 黄小武, 贾永胜, 姚颖康, 刘昌邦, 王洪刚, 王 威, 沈志浩 ( 武汉爆破有限公司, 武汉430023) 摘 要 爆破方法广泛用于拆除基坑工程中钢筋混凝土支撑梁, 它显著提高了拆除效率, 带来了可观的经 济效益和社会效益。但是爆破滋生的诸如爆破振动、 爆破飞石和爆破粉尘等有害效应也不容忽视。根据城 市大型基坑支撑梁爆破拆除施工经验, 研究分析了爆破振动、 爆破飞石和爆破粉尘的产生机理, 总结了几种 常用的安全防护措施。爆破有害效应控制应从“主动控制”和“被动防护”两方面着手。主动控制即从布孔 形式、 装药结构和起爆网路3个方面优化爆破设计方案, 控制爆破有害效应的源头; 被动防护即从防护形式 和防护材料两方面, 最大限度地切断爆破有害效应的传播路径。 关键词 基坑;支撑梁;爆破拆除;安全防护 中图分类号 TU746. 5 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X(2018)02 -0114 -04 Discussion on Safety Protection of Explosive Demolition of Support Beam in City HUANG Xiao-wu,JIA Yong-sheng,YAO Ying-kang,LIU Chang-bang, WANG Hong-gang,WANG Wei,SHEN Zhi-hao (Wuhan Blasting Engineering Co Ltd,Wuhan 430023,China) Abstract Blasting is the main method to demolish reinforced concrete support beam in foundation pit engineer- ing,which improves the demolition efficiency significantly and brings considerable economic and social benefits. However,it also produces many harmful effect which can not be ignored,such as blasting vibration,blasting flyrock and blasting dust. According to explosive demolition experience of large foundation pit engineering in city,mechanism of production of blasting vibration,blasting flyrock and blasting dust are analyzed. Furthermore,few common safety protection methods are compared,harmful effect of blasting demolition should be controlled in two aspects,active con- trol and passive protection. The active control includes holes arrangement and blasting network optimization,and the passive protection includes protection forms and protection material. By using these methods,the source of harmful effect of blasting can be controlled and the travel path of harmful effect of blasting can be cut off. Key words foundation pit;support beam;explosive demolition;safety protection 收稿日期2018 -01 -30 作者简介黄小武(1989 -) , 男, 助理工程师, 从事工程爆破相关研 究与应用工作, (E-mail)hoho_shark@126. com。 通讯作者贾永胜(1970 -) , 男, 博士、 教授级高工, 从事工程爆破的 研究实践工作, (E-mail)jason03566@163. com。 基金项目住房和城乡建设部科学技术项目(2017-K5 - 005) ; 武汉 市创新人才开发资金资助项目 钢筋混凝土支撑梁常用的拆除方法有人工破 除、 机械拆除、 绳锯切割吊装和爆破拆除四种[ 1-5]。 爆破拆除法相比其他三种方法, 拆除效率最高、 经济 效益显著, 适合大规模支撑梁一次性整体拆除, 仍作 为钢筋混凝土支撑梁拆除的主流方法。采用爆破方 法拆除钢筋混凝土支撑梁的技术难度不大, 但是, 爆 破带来的诸如爆破振动、 爆破个别飞散物、 爆破粉尘 等有害效应对周边环境影响较大。尤其是在城市复 杂环境中, 由于爆破振动和爆破粉尘过大, 施工现场 常常遭受周边居民的投诉而被迫停工。更严重的, 万方数据 由于爆破个别飞散物控制不力, 直接威胁周边行人 和车辆的安全。因此, 研究城市复杂环境下基坑支 撑梁爆破拆除安全控制措施, 具有重要的现实意义 和应用价值。 近年来, 很多学者对城市基坑支撑梁爆破拆除 新技术进行了相关研究。钟冬望等采用Abaqus软 件计算支撑梁轴力弯矩等数据[ 6,7], 找出关键节点, 优化了深基坑支撑梁爆破拆除施工顺序。叶建 军[ 8]、 操鹏等提出了轴向预埋孔爆破拆除新技 术[ 9], 克服了传统预埋孔方法中存在的炮孔过多、 爆破器材消耗大、 联网操作复杂、 堵孔费时等缺点。 何理等提出一种沿支撑梁轴向、 垂直向同时预制炮 孔的多向协同布孔技术及其装药方法[ 10], 有效降低 了爆破有害效应, 提高了爆破作业的安全性与拆除 效率, 改善了爆破拆除效果。杜宗等在深基坑支撑 梁爆破工程中利用粉尘浓度仪分别测试了不同降尘 措施后15 min内爆破粉尘浓度[ 11], 提出了综合降 尘措施。城市基坑支撑梁爆破拆除新技术积极推动 了爆破技术的发展和进步。 武汉爆破有限公司近两年在武汉地区实施了大 量的支撑梁爆破拆除项目, 其中, 武汉光谷广场综合 体项目基坑支撑梁爆破拆除工程的周边环境极为复 杂, 项目位于武汉市东湖新技术开发区光谷广场中 心区域,2条主干道(鲁磨路民族大道、珞喻东 路珞喻西路) 、1条次干道( 虎泉街) 及1条光谷街 在此相交形成6路环形交叉口。该中心区域每小时 车流量为6500辆左右, 要求支撑梁爆破拆除时, 周 边交通不中断。结合公司在城市复杂环境下实施大 型基坑支撑梁爆破拆除的经验, 研究分析了爆破振 动、 爆破飞石和爆破粉尘的产生机理和控制措施, 并 对一些传统的安全防护措施进行了总结和探讨。见 图1、 图2。 图1 武汉光谷广场综合体项目基坑支撑梁爆破拆除 Fig. 1 Explosive demolition of support beam in Wuhan Guanggu Square 1 爆破振动控制措施 钢筋混凝土支撑梁爆破拆除过程中, 爆破振动 的传播路径是 连杆→主梁→围檩→灌注桩(地下 连续墙)→保护目标。从控制能量源头和传播路径 两方面思考, 支撑梁爆破拆除爆破振动控制措施主 要有 (1) 控制最大单段药量; (2)优化支撑梁爆破 的起爆顺序。其中, 控制最大单段药量比较容易理 解, 其基本原理是萨道夫斯基公式, 在确定炸药单耗 的前提下, 每个炮孔中的药量是定值, 主要通过在联 接爆破网路时控制“大把抓”导爆管的数量来控制 最大单段药量。根据类似工程经验, 支撑梁爆破孔 网参数孔距a取40 ~ 60 cm, 采用单排或梅花形布 孔, 炸药单耗q取0. 6 ~0. 8 kg/ m3。另外, 改变支撑 梁爆破的起爆顺序, 则是通过爆破网路设计, 先起爆 主撑与围檩的连接点, 切断爆破振动的传播路径, 达 到降低爆破振动的目的。经实践证明, 措施(2) 降低 爆破振动的效果明显, 施工效率更高。见图3、 图4。 图2 武汉新世界中心基坑支撑梁爆破拆除 Fig. 2 Explosive demolition of support beam in Wuhan New-world Center 图3 连接点处爆破网路 Fig. 3 Blasting network on connection point 511第35卷 第2期 黄小武, 贾永胜, 姚颖康, 等 城市基坑支撑梁爆破拆除安全防护措施探讨 万方数据 图4 支撑梁爆破效果图 Fig. 4 Blasting effect of support beam 武汉光谷广场基坑支撑梁爆破拆工程中, 在临 近基坑底板和工地场外商业街放置3 ~ 5台爆破振 动测试仪, 爆破振动监测结果如表1所示。 表1 武汉光谷广场基坑支撑梁爆破拆除周边建筑 爆破振动峰值及主频 Table 1 Peak values and main frequency of surroundings in blasting demolition of support beam in Wuhan Guanggu Square 测试 地点 爆心距离 R/ m 通道 方向 振动峰值/ (cms -1) 振动主频/ Hz X0. 103163. 9 基坑底板45Y0. 168264. 7 Z0. 172763. 3 X0. 030816. 3 世界城 步行街 88Y0. 030316. 1 Z0. 026117. 0 经过监测, 一次性爆破800 m3钢筋混凝土支撑 梁时, 近区的建构筑物的振动峰值为0. 17 cm/ s左 右, 振动主频为63 Hz左右, 远区的建构筑物的振动 峰值为0. 03 cm/ s左右, 振动主频为17 Hz左右, 均 在 爆破安全规程(GB67222014)规定的安全范 围之内。因此, 通过减小最大单段药量和设计合理 的起爆网路, 可以有效控制基坑支撑梁爆破拆除时 产生的爆破振动, 能够满足安全施工的要求。 2 爆破粉尘防护措施 支撑梁爆破粉尘主要产生于炸药能破碎混凝土 的瞬间过程, 爆破粉尘具有颗粒小、 质量轻的特点, 不仅对人体造成危害, 还对环境产生一定的影响, 在 大规模爆破拆除支撑梁时需要重点控制爆破粉尘危 害。现行的爆破粉尘防护措施主要从产生源头、 传 播途径和接受者3个方面控制。其中, 从爆破粉尘 传播途径控制措施应用最为广泛。从产生源头方 面, 可以采用水炮泥堵塞, 爆破前浸湿支撑梁, 减少 尘源; 从传播途径方面, 可以采用爆炸水雾降尘, 以 及爆破后及时人工洒水和水雾喷淋系统降尘; 从接 受者方面, 主要是给施工人员配备安全防护用品, 减 少爆破粉尘对人体的危害。见图5、 图6。 图5 水雾炮喷雾降尘 Fig. 5 Water mist blower for dust suppression 图6 基坑喷淋降尘系统 Fig. 6 Spray system for dust suppression 3 爆破飞石防护措施 相较于爆破振动、 爆破粉尘和爆破噪声等爆破 有害效应, 支撑梁爆破拆除时爆破飞石对周边人员 和车辆的安全威胁最大, 它是安全防护的重点, 也是 难点。在城市复杂环境下, 要严格控制爆破飞石的 飞散。控制基坑支撑梁爆破拆除时产生的爆破飞石 主要从控制爆破飞石的初始速度和飞散方向两方面 着手。其中, 爆破飞石的初始速度主要与单孔药量、 最小抵抗线和堵塞长度3个因素有关, 施工时要重 点把握; 与露天土岩爆破和楼房拆除爆破不同, 基坑 支撑梁多处于四面临空位置, 爆破飞石的飞散方向 具有随机性, 爆破飞石的飞散方向控制主要是引导 爆破飞石向基坑底部飞散, 严格控制爆破飞石从顶 部和两个侧面3个方向飞出, 击中周边过往的行人 和车辆。目前, 支撑梁爆破拆除爆破工程中, 爆破飞 石的防护措施主要有覆盖防护和近体防护, 以及综 合防护措施, 见表2。 以上爆破飞石安全防护措施在基坑支撑梁爆破 拆除工程中广泛采用, 基本能够满足安全施工的要 求。但是, 依然存在经济成本高, 作业效率低等缺 点。因此, 钢筋混凝土支撑梁爆破拆除施工中, 急需 611爆 破 2018年6月 万方数据 一种功能多样、 便捷高效和可靠实用的安全防护装 置, 可以同时具备控制冲击波、 爆破飞石和爆破粉尘 等有害效应的功能。见图7、 图8。 表2 爆破飞石安全防护措施 Table 2 Safety protection for flyrock control 序号防护措施工作量防护效果防护等级评价 1悬挂密目安全网最小 产生大量顶部和侧向爆破飞石★ 2覆盖胶卷帘一般产生大量侧向飞石★★ 3覆盖胶卷帘+悬挂密目安全网一般产生少量侧向飞石★★★ 4覆盖胶卷帘+悬挂橡胶板+悬挂密目安全网较大产生极个别飞石★★★★ 5覆盖胶卷帘+封闭顶板最大没有飞石★★★★★ 图7 胶卷帘覆盖防护 Fig. 7 Cover protection by using plastic curtain 图8 胶卷帘+橡胶板+安全网综合防护 Fig. 8 Comprehensive protection by using plastic curtain & plastic plan & safety net 4 结语 爆破方法是一种拆除城市基坑工程中钢筋混凝 土支撑梁的高效方法, 适用于大规模一次性拆除钢 筋混凝土支撑梁。爆破方法显著提高了拆除效率, 为城市建设和改造工程带来了可观的经济效益。但 是, 爆破滋生的诸如爆破振动、 爆破飞石和爆破粉尘 等有害效应却也不容忽视。根据钢筋混凝土支撑梁 爆破拆除的技术特点, 爆破有害效应控制应从“主 动控制” 和“ 被动防护”两方面同时着手。主动控制 即从布孔形式、 装药结构和起爆网路3个方面优化 爆破设计方案, 控制爆破有害效应的产生源头; 被动 防护即从防护形式和防护材料两方面, 最大限度地 切断爆破有害效应的传播路径。传统的安全防护措 施, 基本可以满足安全施工的要求, 但是, 仍然存在 经济成本高, 作业效率低等缺点。需要从新技术、 新 材料方面加以创新, 提高支撑梁爆破拆除安全防护 装置的适用性和经济性。 参考文献(References) [1] 姚伟兴.可移动悬臂破碎锤拆除混凝土内支撑施工技 术[J].工程建设,2017,49(6) 61-65. 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