上海中心大厦超深基坑爆破探讨

上海中心大厦超深基坑地连续墙爆破拆除

李介明

上海消防技术工程有限公司 上海 200081

摘 要：针对在城市中心复杂环境下地下室内深基坑地连续墙及环梁爆破拆除，爆破参数选择、网路敷设、安全防护措施，加强对振动速度的监测，校核数据进行分析，成功爆破拆除提供类似工程借鉴。

关键词：超深基坑地连墙 复杂环境地下室内爆破 安全防护措施

Li Jie Ming

(ShangHai Fire Technolohy Engineering CO.,LTD,ShangHai200081)

Abstract: According to the deep pit in the basement of the complex environment of the city center, continuous wall and ring beam blasting demolition, blasting parameters to select the laying of network, security measures to strengthen the monitoring of the vibration velocity, checking the data for analysis, successful blastingThe dismantle provide similar projects.

Keywords: Deep foundation wall;Blasting within the complex environment of the basement;Safeey protection 1、引言

随着城市建设的飞速发展，城市用地逐步紧缩，为充分利用地下空间，城市高楼及地下建筑不断增加；近年来，高层建筑基坑工程在上海等地区呈现是面积大，基坑深；基坑围护支撑在90年代初就开始爆破拆除，经过20多年的发展，体现出其显著优点：安全可靠、速度快捷、劳动力节省、有效控制有害效应；因此在基坑支撑爆破拆除技术正向安全、高效、经济环保发展。 本文结合了上海中心大厦地下连续墙及环梁爆破拆除实例，针对超深基坑封闭式地下室内地连续墙及环梁折除，合理的选择爆破拆除方案、爆破参数、网路敷设，控制有害效应提供很好的参考价值。2 、工程概况 2.1工程环境状况

总投资达150亿元，设计高度632米的上海中心大厦将有121层，于2008年11月29日开工。大厦建成后，将与金茂大厦、环球金融中心组成在世界上也绝无仅有的超高层建筑群，并作为上海小陆家嘴中心区的新标志性建筑。

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本工程位于上海市浦东新区陆家嘴地区，距离西侧银城中路60米、距离南侧花园石桥路金茂大厦33米，距离东侧东泰路环球金融中心30米，距离北侧陆家嘴环路盛大金磐花园25米。基坑平面呈不规则梯形，东西方向长约225米，南北方向宽约187米，基坑中间有一直径121米的圆形小基坑，为塔楼部分，用厚1.2米地墙与外围基坑分隔开，采用顺作法施工，内有圆形撑。外围为逆作法裙房基坑无支撑；爆破范围为沿内基坑圆形地墙一周内侧5米以内。总工程量为2.3万m3 (地连续墙1.1万m3、环梁1.2万m3)，地墙标高（－2.5~-27.2m）,厚度为1200mm;环梁标高（-28.9m），截面为3000*（1500~1800mm）。

绿地花园石金茂大厦北桥路东泰路环环金融中心在建工程银城中路外侧为地连墙内侧为环梁盛大金磐花园

工程环境图（1）

Fig.1 Surrounding of the blasting area

2.2工程难点分析

本工程为地下室内地连续墙与环梁爆破拆除,在裙楼逆做法施工同时,错开时间段将其爆破,时间紧,任务重,作业空间受限,地下室内爆破给安全管理带来很大困难；在上海等长三角地区这样逆做法施工爆破降低标高尚为首次；为防止飞石损伤结构安全, 只能在顺作法侧面作防护，防止飞石飞入顺作法的结构内；为提高爆破效果，采用控制爆破分段技术措施，确保相邻已建成结构的安全。 3 、爆破技术设计 3.1总体方案

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根据周围环境，工程要求，大多数基坑工程支撑拆除都从下往上拆除，本工程由于其特殊性，待塔楼地下室结构建好后，在裙楼逆做法施工的同时，在地下室内错开时间段从上往下逐层爆破环梁及地连续墙，以达到土建预定标高，然后使用机械破碎、清理装运碎渣的方案。 3.2爆破等级的选择

针对不同层次支撑系统和地连墙，所处位置的不同，选择不同爆破等级，确保周边环境的安全，同时又要尽量缩短施工工期；环梁采用强松动爆破，地连续墙采用分离爆破，爆破后钢筋和砼体彻底分离，基本不需人工清凿；这种爆破爆后清凿工作量小,工期短，但爆破震动较大，产生飞石多。 3.2.1 布孔方式

环梁爆破炮孔采用预埋孔方法。炮孔孔距1000mm、排距25cm～40cm，孔径为40mm。平均每立方米支撑埋孔 5~8个。由操作工人根据各类支撑爆破设计的孔深、孔距与排距的具体尺寸。预埋方法是在浇灌混凝土后及时将直径40mm的pvc管插入逐步凝固的混凝土支撑中．固化后即形成有序的预埋孔；地连墙采用凿岩机在室内垂直钻孔，局部离楼板较近无法钻到实际标高，在地连墙钻水平孔。 3.3.2平面布孔图

环梁、地墙布孔示意图

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（2）

3.3地连续墙、环梁爆破参数 3.3.1根据公式： Q=qaS/n

Q为位用药量，单耗一般在600～1300g/m3 ；S为环梁截面，m2；n为排数； a为孔距，mm，孔距a取1000~~1200mm；排距b取 250~~350mm；抵抗线取 w 取250~~300mm；地连墙根据施工进度要求确定实际的孔深。

项目 第一道环梁 第二道环梁 第三道环梁 第四道环梁 第五道环梁 第六道环梁 地墙 规格 3700mm*1500m2800mm*1500m2800mm*1600m3000mm*1600m3000mm*1800m3000mm*1800m1200mm*3000m排数 7 8 8 8 8 8 3 孔距 1000 mm 1000 mm 1000 mm 1000 mm 1000 mm 1000 mm 1200 mm 单耗 650g/m3 900/m3 982g/m3 910g/m3 965g/m3 965g/m3 1250g/m3 单孔药量 500g 470g 550g 550g 650g 650g 1800g 爆破技术参数表

3.4总火工品数量

本工程使用火工品数量：乳化炸药20T，非电毫秒延期雷管30000发，非电半秒延期雷管150000发，导爆管20000米。 3.5延期起爆网路

本工程采用安全性能好的塑料导爆管得式毫秒微差起爆系统，杜绝施工现场的杂散电流、射频电流引发意外爆炸事故。鉴于地下室内爆破作业的原因，与塑料导爆管起爆系统配套的孔内药包的半秒延期导爆管雷管（段别为HS-5延期时间2秒），孔外采用毫秒延期雷管起爆装药雷管，段别为MS-3（延期时间0.05秒）和MS-5（延期时间为0.1秒），从而达到逐段延期的起爆顺序。为保证一次起爆的可靠性，段与段的网络之间采用双雷管桥式连接延期传爆，形成可靠的导爆管复式延期传爆网路（如图3）。

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孔内装药雷管延期时间为2秒塑料导爆管脚线环 梁连接起爆点0.1秒传爆0.2秒传爆0.3秒传爆0.4秒传爆继续传爆方向绑扎传爆孔外延期雷管0.1秒

爆破网路图（3）

3.6试爆：

由于各种钢筋混凝土环梁及地连墙的分布结构，钢筋数量、箍筋数量、箍筋分布、混凝土强度各有差异。单靠经验公式推算是很难达到爆破参数的最佳化，为了既保证爆破质量使钢筋与砼分离，又避免用药过多产生更大的振动影响，将在首次爆破前选择典型数米环梁及地连墙进行小范围的试爆，以调整药量达到爆破最佳效果。 4、爆破安全设计 4.1爆破飞石控制

计算公式S飞石=70K0.58 其中：

S飞石－飞石最远距离；K－折合成2＃岩石硝铵炸药的炸药单耗，当K取1.0时；S飞石=70K0.58=70*10.58=70米 (无防护状态)，因此必须搭设全封闭的防护脚手架控制飞石。

本工程采用是逆做法，只是靠环梁一侧有结构，另一侧没有结构；根据以往支撑爆破工程经验，地下室环梁爆破砼渣的掉落对支撑下方的圆形支撑、大底板没有影响；但是，由于支撑爆破破碎后，细小石块的数量非常多，对位于支撑下（基坑内）的其他施工设备、钢管脚手架或者排架、模板等仍有影响。可能受到落石影响的设备、材料需要吊离基坑或者安置到其它安全地点。靠环梁一侧搭设双排钢管立架，挂双层竹笆，待爆体正上方所有吊物通道须全部用钢管搭设好防护棚，阻止飞石从孔洞飞出。 4.2爆破振动控制

4.2.1爆破振动按下式进行理论计算：爆破振动：V＝K(Q1/3/R)1。67 (cm/s) K—为土质系数，取50；Q—为毫秒微差爆破的各段药量中最大一段起爆药量，

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取4Kg；R—为被保护建构筑物距离爆炸中心的距离，取25米；可以计算出爆破振动为0.5cm/s。根据国家爆破安全规程GB6722-2003规定：一般框架结构房屋的抗震数值V<5.0cm/s。本工程爆破振动小于控制振动的，本工程在地下室内爆破，待爆体一侧为松散泥土，本身就有使震动衰减了，因此由爆破引起的爆破振动是可以确保安全的。

4.2.2根据基坑地连墙、环梁的特点：在环形支撑爆破上可以采取减小最大一次起爆药量的方法，控制对顺作法一侧的结构影响。控制最大一次起爆药量小于4kg。对于地墙的爆破，其距离逆作法地下室顶板较近，为控制对逆作法结构的影响，控制最大一次起爆药量小于3kg。 4.3粉尘控制

支撑和地墙爆破时会产生少量的粉尘，一般都被限制在防护架以内，灰尘较房屋爆破要少得多，但也要注意控制，具体办法是：

4.3.1环梁爆破时防护架搭设要规范、严密，竹排上方要覆盖一层密目安全绿网，能够起到降粉尘作用。

4.3.2在待爆体敷盖一层水袋减少粉尘的产生。 5 、爆破效果与结论

因在地下室封闭式爆破施工，作业空间受限，工期紧的特点，每道环梁离上层楼板0.8~~1.5 m之间，内侧为已建好的塔楼主体结构，每道爆破量受限，一次爆破拆除方量约500~~600m3，整个爆破过程持续约3~~5秒钟。由于此次爆破网络设计可靠，分段装药可行，每次爆破作业面及孔内都有水的情况下进行，没有出现网络传爆中断现象。实现了国内城镇控制爆破基坑最深、施工难度最大、地下室内逆做法施工可进行爆破的突破。

本工程经过专家认论证和试爆后，爆破参数选取合理（对于合理选择爆破参数、单耗根据公式计算是远远达不到效果，还需考虑类似经验与配筋的不同来调整），钢筋分离、砼破碎块度都很理想，防护可靠，飞石没有出基坑，周边爆破振动速度也不十分明显，没有对周边建(构)筑物造成损伤；

通过监测结果比验算结果都要小得多，爆破振动波如遇到空气，就会向空气中传入一压缩波，衰减后变成声波，同时振动波向介质内传播一稀疏波，进一步衰减原振动波，最明显的就是弹性波在柱状、管状体中传播时。再就是环梁爆

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破振动就是首先通过格构柱传人地下，考虑多泥土的衰减因素，因此振动随距离的增加迅速衰减，爆破安全验算结果与爆破实时监测结果都表明此次爆破产生的振动对周边建(构)筑物不构成损伤。

爆破震动监测表

距爆点 爆破振动序号 1 2 3 4 监测位置 （m） 项目部底楼办公室 金茂大厦 环球金融中心 盛大金磐花园 60 33 30 25 (cm/s) 0.0812 0.2652 0.3361 0.4203 （cm/s） 0.12 0.31 0.37 0.51 预制板房（0.9～1.5） 钢筋混凝土、钢结构（3.5～5.0） 钢筋混凝土、钢结构（3.5～5.0） 钢筋混凝土框架（1.5～3.0） 计算振动建筑物结构允许值 参考文献：

[1]陶顺伯.深基坑钢筋混凝土支撑撑爆破拆除技术.工程爆破文集.第六辑[M].北京：海天出版社，1997

[2]顾毅成，史雅语，金骥良.工程爆破实践[M] 2002

[3]刘殿中.工程控制爆破[M].北京：中国铁道出版社，2000 [4]冯叔瑜.城市控制爆破[M].北京：冶金工业出版社，1999

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