浅谈基坑中钢筋混凝土水平支撑梁爆破拆除 摘要：通过与人工拆除法和机械拆除法相比,介绍了爆破拆除技术的优点，
同时介绍了爆破拆除方式的原理以及施工工艺。并且结合很多的工程实例,介绍了基坑中钢筋混凝土水平支撑梁爆破拆除系统的技术方法和具体措施
关键词：基坑结构 水平支撑梁 爆破拆除
一、引言：钢筋混凝土支撑是临时支护设施,支撑梁、围檩和支护桩构成了高层建筑工地的基坑围护体系。支撑的形式多种多样, 目前，深基坑采用的支撑形式有钢结构和钢筋混凝土结构。其中钢筋混凝土结构支撑刚度大、整体性好、布置方式灵活、可适应不同形状的基坑，可避免因节点松动而引起的基坑位移，但施工周期较长，由时空效应积累的基坑变形较大，所以对拆除的方式要求更高。现有基坑支撑拆除方式有爆破拆除、机械拆除、人工拆除，各个拆除方式都有其自身优点与缺点，由于爆破拆除能够缩短周期,加快进度,效果明显，所以在钢筋混凝土支撑中常用爆破方法拆除。
二、爆破拆除与其他拆除方式的比较
（1）爆破拆除与机械拆除的对比
1.拆除除楼房时爆破法与机械拆除法的对比：爆破法是多点装药，在可能打孔的地方都能装药，一栋楼房需要爆破的地方可全部装药，并在瞬时启爆，楼房顷刻趴架。机械拆除只能在剪 或锤 头处破碎，是一点一点地作业，破碎一栋楼是要花费若干时间的，是以台班计的。爆破法倾倒建筑，都是爆掉根部的楔形部分，使重心外移而倾倒。只要爆破掉根部的楔形口，不管楼层多高，都会倾倒。机械拆除只能一点一点破碎，即使有局部结构整体塌落的可能，也要尽量避免，因为这样易出现砸车伤人的危险。
2.在施工的风险性方面：爆破施工是长期的准备，最后在爆破的一瞬完成作业，成功可能很大，但暗藏的风险也大，例如：楼不倒、满天飞石等。机械施工是逐步破碎，风险较小，只要工期够，总能拆完，但也应讲究施工方法。爆破法是一次的爆炸及碰撞，噪声及振动可能强度较大；机械拆
除是长期不断地产生噪声及振动，强度可能不大。
3.爆破法用的火工品在城市中贮存与运输，都会给城市造成不安全因素，应该力求避免。爆破法的振动、飞石对周边都会有影响而且不可估量。机械拆除影响较小，是不断产生的。爆破法所用的火工品费用不大，占总工程款比例很小，但其防护费用、运输费用及其他费用却不少。机械拆除主要成本是机械台班费。就整个工程来讲，爆破法费用比机械拆除要高。爆破是特种行业，目前属公安及住房城乡建设部门双重领导，审批手续相当严格，而且费时间。
（2）爆破拆除与人工拆除的对比
1.采用人工拆除法：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，会对周边居民产生干扰。采用静态膨胀剂拆除法：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，要进一步破碎还比较困难，还得用风镐处理，工作量大；施工成本最高。
2.采用爆破拆除法：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，但随着爆破技术的发展和新型爆破器材的出现，用控制爆破法对支撑梁进行拆除已经取得成功。根据拆除工程的要求，通过精心设计、施工和防护，严格控制爆破危害，完全能够达到快速、经济、高效拆除支撑梁的目的。
三、爆破拆除的原理以及施工工艺
（1）爆破法的基本原理是：高能炸药在物体中爆炸时，会产生强力的冲击波， 使物体产生破坏。把这个原理用到破碎岩石及拆除建筑物中去，就是爆破工程。利用重心外移而倾倒的原理，用炸药炸掉烟囱梯形口，烟囱就会倾倒。同样原理也可用于楼房的拆除，只要把楼房的底部炸出一个楔形口，不管多高的楼房都会瞬时倾倒。
爆破法实际上也是破碎作业，它的破碎范围就是装药孔的四周。在建筑物拆除施工中包括两部分，一为对破碎区内承重结构打孔装药，一为对非承重部份事先预拆除。预拆除可用人工或机械拆除，也可用爆破法拆除局部的非承重部分，最后起爆。爆破使建筑物趴架，再用液压锤等二次破碎，装渣外运。
（2）爆破拆除施工工艺
施工工艺流程 ：施工准备一放线定孔位一钻孔一验孔一装药和堵孑L一连线和导通一防护覆盖一线路导通一爆破警戒一起爆一爆后检查一解除警戒一清理余渣碎石。
四、爆破拆除中的技术难点和技术措施
爆破安全是施工中特别关注的问题,特别是大型深基坑支撑爆破拆除,主要有两方面担忧一是爆破对基坑稳定性的影响,二是对基坑内半成品、周围建筑物和人员的影响。例如围檩紧贴着支护桩,围檩爆破会不会损坏支护桩;由于存在交叉作业,有的构件浇筑时间不长,爆破振动会不会破坏构件强度等等问题,因此应采取相应的技术措施和保护措施,使爆破不良影响控制在最小范围内。
4.1爆破拆除技术措施
（1）毫秒延期起爆技术控制爆破震动 采用毫秒延期起爆技术将总装药划整为零,分段爆破支撑梁,减小一次起爆药量,控制爆破震动。
（2）分区域、逐段爆破、换撑 在底板和换撑结构达到强度要求后,开始拆除底下第一层支撑;爆破时可分区域、逐段爆破,从而使换撑在相对较长长的时间完成,具体区域划分和分次爆破情况应与建筑施工单位多协商确定。
（3）采用合理布设药孔、优化爆破参数和严密防护来控制爆破飞石。根据计算和实际经验,可以将飞石控制在一定范围内,对周围不造成危害。
4.2保护措施
（1）对支撑立柱的保护 由于在拆除底下一层支撑时,立柱暂不拆除,因此在爆破时采取以下措施进行保护,一是靠近立柱预留约30 cm支撑不爆破,二是在爆破时立柱两侧对称爆破,防止不对称的冲击力
（2）对底板的保护 爆破时不拆除底板混凝土表面的钢模,可在模板上铺设草袋等作为缓冲,减小部分碎石的冲击力,由于主要配筋主要在梁的上下面,飞石主要向两侧飞散,并非直接向下飞散,因此不会对底板产生较大的冲击力。同时为避免产生大块度混凝土,尽量多布孔,减小碎块块度。
（3）对围檩的保护 对靠近围护桩里侧可保留40 cm不布孔,采用松散爆破,尽量少装药;而外侧可正常装药,破坏部分围檩。由于布筋主要在围檩侧面,飞石的主要飞散方向是上下两侧,不会对围护桩一侧造成破坏。
（4）应力释放顺序 为避免一次性同时释放应力对围护体系产生不良影响,可先分步人工打凿方法在结点处切断支撑与围擦的连接,或者在支撑与围檩的结合部密集布设两排孔,其中一排不装药,另一排少装药,在支撑爆破前形成一条预裂缝,以削弱应力波的传递。
五、工程案例
案例一、杭州市某科研信息楼工程位于杭州市中心，周围环境十分复杂。地下室基坑东侧和北侧的围墙外为繁忙的交通道路，道路对面为住宅楼和商业店面；南侧距离某电子集团公司办公楼15 m；西侧距某上市公司电子产品生产车间25 m，该生产车间为砖结构简易房，抗震性能极差，且存在多处墙体裂缝。本工程地下室3层，地上22层，基坑开挖深度14 m，围护设计支撑为上、中、下三道，钢筋混凝土结构，支撑梁的断面为900 mm×800 mm和900 mm x600 mm两种。需爆破拆除的支撑梁位于地下室2层，夹在地下1层和地下2层楼板之间；支撑梁距离地下1层楼板和框架梁分别为1．15 m和0．65 111，距离地下2层楼板1．35 m，离框架柱最近约为15 cm，部分支撑梁还穿过该层电梯井的剪力墙。
1.爆破拆除设计
为确保爆破拆除工作顺利进行，工程技术人员共同攻关、认真研究，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、不同的混凝土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。水平支撑梁：选用直径为40 mm的炮眼孔径，纵方向炮眼孔距500 mm，横方向炮眼孔距450 mm，孔深450 mnl，单孔装药量和边孔装药量均为120g；炸药：采用2号硝铵炸药，当炮眼中有水时，采用乳胶炸药；雷管：采用毫秒电雷管；起爆法：支撑系统爆破拆除分几个区块进行，采用电力起爆法，大串联的电爆网络，用高能起爆器起爆。
2.爆破拆除法安全分析和控制措施
(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，产生的地震波与炸药的药量成正比，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2～3 em／s。作
业时，采用毫秒电雷管，并根据不同区段距离建筑物的远近来确定单段的装药量，严格控制每一区段雷管所起爆的炸药量，使地面质点的震动速度
(2)飞石控制：确保钻孔质量、孔距和孔深；控制药量，严格按设计要求装填药量；严密防护：每个炮口上压一个砂包，梁侧再用钢板包住梁顶与梁侧，在梁顶钢板上再压砂包；
(3)噪音控制：炮眼装好炸药之后，用炮泥堵密实，再压上砂袋，可减少噪音，另外用电力起爆法，时间短，噪音得到控制。试爆在正式进行爆破拆除以前，选择西南角上的一部分支撑环梁进行试验性的爆破，其量与炮孔的参数均是严格按照爆破设计来进行。起爆以后，经过检查无哑炮，解除警戒以后经现场勘察，支撑梁800 mm×800 mm的爆破效果相当理想。整条梁的混凝土碎裂得比较均匀，粒径大部分都在20 cm以下，而且梁上残余的混凝土不多，箍筋基本炸断，主筋全部剥离。环形支撑梁的爆破效果则不是太理想，环梁梁侧表面的混凝土基本上剥离，但是梁箍筋以内的混凝土只是炸开裂、松动，而未能炸开成较小的碎块，不能自动跌落或通过人工较易处理⋯ 。我们对试爆的结果和有关的数据进行分析以后，对环形梁支撑部分的孔距、药量孔深等等参数进行了调整。在调整以后，我们对环形梁进行了第二次试爆，第二次试爆以后，爆破的效果比第一次有了明显提高，环形梁外表面的混凝土基本炸松脱落，中间箍筋内部的混凝土也基本炸成较小、人工很易处理的小块混凝土，箍筋基本炸断，并同混凝土剥离，取得了比较满意的效果。
实例二、南京新城大厦位于河西新城中心区商务中心,南北侧5 m为在建高层建筑,东邻经四东路,由双塔楼及裙房组成,塔楼为高30层的框筒结构,设二层地下室,底板设计深度±0 m以下12. 8 m,基坑长220 m,宽80 m。南京地区大地构造单元属下扬子沉降带,根据勘探资料,开挖深度范围内主要为杂填土、淤泥质填土,含水量高,透水性弱,土质软弱,且周围为在建高层建筑,深基坑开挖时,极易产生侧向变形,应采取相应的支护措施。本项工程采用钻孔灌注桩挡土、深层搅拌柱作防水帷幕,中设两道钢筋混凝土支撑,第一道支撑标高为- 3. 00 m,第二道标高为- 9. 00m,自然地坪标高- 0. 60 m,支撑宽度约60～70 cm,高度约为70～80 cm,两道支撑方量约3 000多m3。
在实际爆破作业过程中,每层划分为4个小区,逐段分区爆破;采用非电导爆管孔外延期网路,孔外为毫秒10段延期雷管,孔内为毫秒3段延期雷管,相邻段间设置3～4个延期雷管并加强网路防护,保证网路可靠传爆;底层支撑梁上直接铺设防护材料,上层支撑梁实施全封闭严密防护;合理控制药量,加强协调与组织,有效地控制了爆破振动和飞石,得到了很好的效果。采用同样方案成功地爆破拆除了南京市楼高58层的第一高楼———金奥大厦支撑,取得圆满成功。
案例三、圆通广场位于南京市河西奥体中心区域, 目前该建设项目正在进行基坑施工, 基坑长度约235m、宽约108m, 基坑内有5 条大跨度支撑需一次爆破拆除, 基坑外西部50m 处有民工临时工棚, 其它方向临近公路和其它施工工地。基坑底板浇筑养护好后, 要求拆除上层支撑梁, 总方量约2000m3。
1.支撑结构钢筋混凝土支撑主梁断面70cm @ 80cm、辅梁断面50cm @ 80cm, 结构配筋为单层, 上下部配筋( 轴筋)为单层
2.爆破后效果
爆破后, 装药部位完全粉碎出笼, 未装药的钢筋混凝土梁柱全部断裂, 梁柱接口部位松动, 机械处理非常容易, 清碴十分方便。爆堆最大高度6m, 倒塌方向上爆堆边缘距西侧立柱58m, 两侧爆堆距机架南北侧柱3m, 背向侧距最后一排立柱115m, 个别飞石的距离未超出10m, 周围建筑物、高压线路和人员未受任何影响。160m 处居民房内震动相当轻微, 说明爆破震动及触地震动都得到了有效控制, 完全达到了预期的爆破效果。
六、结 语
支撑梁采用爆破法拆除大大提高了拆除效率，降低了工人的劳动强度，节约能源，保证施工进度。如果在浇筑支撑梁的同时预留炮孔，支撑梁的爆破拆除效率会更高，而投入人员和设备更少。爆破后现场检查，大部分混凝土与钢筋分离，没有分离的混凝土也被炸裂开，用风镐稍加破碎即可，极大地减轻了人工风镐凿除的劳动强度。
支撑爆破由于构件结构简单,柱规格单一,给作业简单容易的感觉,但由于需要对每一根梁柱实施充分破碎,作业量和作业强度都很大,施工组织比较复杂,应得到足够重视和研究。应根据环境理设计药量,药量过小会影响工期和后续清碴作业,药量过大存在飞石安全隐患。一次起爆雷管可达上万只,网路设计和连接应仔细研究,在保证可靠性的同时,应尤其关注爆破振动对周围建筑物,特别是对坑内正在施工的构件和结构的影响。防护量较大,不同的防护方案直接涉及到爆破安全和防护成本核算。所有这些都应根据具体环境和对象权衡调整,设计出多方满意的最佳方案,以体现出爆破作业快速高效安全的优势。
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