CN112985210A - 逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，包括如下步骤：S1.确定爆破岩石层的实际深度及爆破区每节爆破的实际深度；S2.基于爆破岩石层的实际深度和爆破区每节爆破的实际深度，进行分区爆破设计，自深基坑中心为基点向基坑外侧延伸依次划分为V字型沟槽中心爆破区、深孔爆破区、浅孔爆破区及静态爆破区；S3.在深基坑完成地下连续墙施工和土方施工至岩石层后，对V字型沟槽中心爆破区进行爆破施工；S4.V字型沟槽中心爆破区施工完成后，进行分区施工，施工顺序按照深孔爆破区、浅孔爆破区以及静态爆破区依次顺序施工；S5.将本节段的静态爆破区施工至设计标高后，浇筑内衬墙；S6.当本节段内衬墙施工完毕后，再进行下一节段的静态爆破区施工。
Description
技术领域
本发明涉及深基坑爆破施工领域，具体涉及一种逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法。
背景技术
随着城市和道路交通不断发展，可用的土地资源越来越匮乏。近年来，国内外的城市建设越来越重视往地下拓展空间，比如出现越来越多的地铁、地下车库和地下商场步行街等。在这些建设中往往涉及到不同深度的基坑开挖，而在深基坑开挖施工过程中，在土层开挖后常会遇到在岩石层开挖的情况，这就需要进行爆破施工。然而在基坑内进行爆破时会产生飞石和冲击波、地震波等有害效应，从而给周边的建筑和人员带来安全隐患和不利影响。现有技术中，为了降低上述不利影响，通常采用减少爆破药量，减少爆破施工钻孔孔径的方式。但是这极大地阻滞了施工的进度，而且对于深基坑四周的地下连续墙内侧存在内衬墙需要由上至下逆作法施工时，如何结合内衬墙施工节奏进行高效的爆破施工也是深基坑爆破施工中遇到的难题。
专利CN110864593A 公开了一种土岩结合基坑石方爆破开挖施工方法，其步骤为：（1）场地平整及测量放样；（2）控制爆破石方连续自由开挖为静爆区创造静态破碎自由面；（3）静爆区底板爆破排水；（4）机械配合静爆在静态破碎区开挖。该发明利用了静态破碎与爆破技术在石方开挖运用，解决了由于含水层原因导致无法静爆的难题；以及根据爆区台阶高度采取不同的静爆方式，通过分层开挖大幅提升施工效率。
专利CN111854549 A公开了一种大型岩质基坑爆破开挖体系施工方法，包括以下步骤：步骤一，对开挖现场进行施工放线，确定方形基坑开挖范围，然后对开挖场地内岩层进行取样分析，确定爆破岩层的施工方案；步骤二，在方形基坑的四角处爆破出弧形井以及在方形基坑的边坡中部爆破出长方形井；步骤三，沿着方形基坑边爆破出四个连通弧形井、长方形井的应力释放通道；步骤四，自所述圆弧井的弧形面至十字爆破通道的交叉处方向处具有斜向爆破通道；步骤五，按照施工方案布设竖向炮孔，沿着十字爆破通道和斜向爆破通道布设水平炮孔；步骤六，在炮孔中装填起爆雷管，采用非电导爆管击发针起爆技术，连接延期时间间隔相等的接力式起爆网络。
此外，专利CN110644494A公开了一种大直径深基坑组合式爆破施工方法，具体步骤如下：步骤一、对深基坑爆破区进行分区设计；步骤二、划分设置中心区、静态爆破区，环形沟槽、浅孔爆破区、深孔爆破区和十字沟槽；步骤三、施工十字沟槽与环形沟槽的连接点处对称的四个圆弧段，再施工中心区、分部施工环形沟槽和十字沟槽；步骤四、分区同步施工静态爆破区、浅孔爆破区和深孔爆破区；步骤五、将本节段的静态爆破区施工至设计标高后，在静态爆破区上搭设操作平台，对应的在安装操作平台上方浇筑内衬墙。该发明通过组合式爆破施工，满足了地下连续墙安全爆破扰动的需求，加快了施工进度，利于内衬墙与组合式爆破有机一体的施工。
然而，上述方法在实际爆破施工中仍然存在着需要进一步改进的地方，如施工工序非常复杂，施工分区多，增加了施工难度和施工时间，从而增加了施工成本，并且爆破精度难以控制。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，包括如下步骤：
S1.根据深基坑设计和岩层地质勘探资料以及三轴搅拌桩施工、地下连续墙施工的实际情况确定爆破岩石层的实际深度，并依据地下连续墙内侧的内衬墙每节施工高度来确定爆破区每节爆破的实际深度；
S2.基于爆破岩石层的实际深度和爆破区每节爆破的实际深度，进行分区爆破设计，自深基坑中心为基点向基坑外侧延伸依次划分为V字型沟槽中心爆破区、深孔爆破区、浅孔爆破区以及静态爆破区；
S3.在深基坑完成地下连续墙施工和土方施工至岩石层后，对V字型沟槽中心爆破区进行爆破施工；
S4.V字型沟槽中心爆破区施工完成后，进行分区施工，分区施工顺序按照深孔爆破区、浅孔爆破区以及静态爆破区依次顺序施工；
S5.将本节段的静态爆破区施工至设计标高后，浇筑内衬墙；本节段内衬墙施工时，同步进行下一节段的V字型沟槽中心爆破区、深孔爆破区、浅孔爆破区的爆破施工，并按照V字型沟槽中心爆破区、深孔爆破区、浅孔爆破区依次顺序施工；
S6.当本节段内衬墙施工完毕后，再进行下一节段的静态爆破区施工，待下一节段的静态爆破区施工完毕后，再次施工浇筑下一节段内衬墙，由此循环直至完成整体内衬墙和深基坑爆破施工。
在一优选实施方式中，步骤S3中，对V字型沟槽中心爆破区进行爆破施工包括：以深基坑圆心为基点，根据实际需要爆破面积确定V字型沟槽中心爆破区的宽度和垂直高度，进行斜向打孔，并在孔洞中装药，最后进行V字爆破。
在一优选实施方式中，对深孔爆破区施工包括如下步骤：将深孔爆破区划分为第一深孔爆破区和第二深孔爆破区，第一深孔爆破区和第二深孔爆破区对称设置在V字型沟槽中心爆破区的两侧，准备爆破阶段为第一深孔爆破区和第二深孔爆破区同时进行准备爆破，爆破时先进行第一深孔爆破区爆破，再进行第二深孔爆破区爆破。
在一优选实施方式中，V字型沟槽中心爆破区的深度大于第一深孔爆破区和第二深孔爆破区的深度，第一深孔爆破区和第二深孔爆破区的深度大于浅孔爆破区的深度，并且第一深孔爆破区的深度等于第二深孔爆破区的深度，浅孔爆破区的深度大于静态爆破区。
在一优选实施方式中，以深基坑圆心为基点，根据实际需要爆破面积确定V字型沟槽中心爆破区的宽度和垂直高度，进行斜向打孔，并在孔洞中装药，最后进行V字爆破具体为：以深基坑圆心为基点，根据实际需要爆破面积确定V字型沟槽中心爆破区的宽度为5m，垂直高度为5-8m，爆破预留高度为1-1.5m，随后以基坑圆心为基点，以V字型沟槽中心爆破区的宽度5m、装药孔洞的竖向长度为5-5.5m为基准，从两侧进行斜向打孔，以形成两侧夹角为30°的V字型装药孔洞，然后在装药孔洞中滑入炸药，进行V字爆破，待深孔爆破区施工完成后进行剔凿平整，使V字型沟槽底部距离深孔爆破区平面1-1.5m。
在一优选实施方式中，准备爆破阶段第一深孔爆破区和第二深孔爆破区同时进行竖直打孔装药，深孔爆破区装药孔洞的垂直高度为4-4.5m，孔径为80mm，爆破时先进行第一深孔爆破区爆破，再进行第二深孔爆破区爆破，深孔爆破的垂直高度为5-7m。
在一优选实施方式中，浅孔爆破区为环形沟槽结构，浅孔爆破区设置在V字型沟槽中心爆破区、第一深孔爆破区和第二深孔爆破区的外边缘的外侧，浅孔爆破区的范围在距离深基坑中心点25-45m内，静态爆破区的范围在深基坑中心点45m外。
在一优选实施方式中，浅孔爆破区的环形沟槽在爆破施工时采取分层施工，环形沟槽的宽度为5m，并进行竖直打孔装药整体爆破，浅孔爆破区装药孔洞的垂直高度为4-4.5m，孔径为80mm。
在一优选实施方式中，浅孔爆破区与静态爆破区分界线为地下连续墙安全允许震速和不同距离下浅孔爆破最大允许装药量综合计算得出的爆破振动安全允许距离值，在地连墙5m范围内采用静态爆破，其余采用炸药爆破。
与现有技术相比，本发明的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法的有益效果是：
1、本发明设置有V字型沟槽中心爆破区，并设计为中心低两侧高的结构，V字型沟槽可以作为雨季集水槽使用，方便抽水施工，减少抽水时间，并且减少施工时间。本发明的施工方法操作简便，中间掏V字型沟槽向两边扩爆，易于适应现场实际施工情况，且可有效节省施工时间，提高施工进度，保证施工质量。
2、本发明通过将深基坑的岩石爆破区划分为静态爆破区、浅孔爆破区和深孔爆破区，一方面通过静态爆破区施工满足了地下连续墙安全爆破扰动的需求，另一方面可在距地下连续墙不同距离处的实行不同的爆破方式，由此加快施工进度，并保证地连墙质量。静态爆破区的范围在基坑中心点45m外，浅孔爆破区的范围在距离基坑中心点25-45m内，除去先进行爆破的V字型沟槽中心爆破区，其余爆破部分均为深孔爆破区，另外由于本发明将深孔爆破区分为两个子区域（第一深孔爆破区、第二深孔爆破区），第一深孔爆破区、第二深孔爆破区施工准备为同时进行，施工爆破时先施工第一深孔爆破区，再施工第二深孔爆破区，利于在施工准备中分区同步施工，而且本发明的分区较少，增大了深孔爆破的区域进行一次爆破，进一步节省施工时间，提高施工效率。
3、本发明在组合式爆破施工时，靠近地连墙采用静态爆破施工，以最大化减小对地连墙的影响。
附图说明
图1为本发明的优选实施方式的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法流程图。
图2为本发明的大直径深基V字型沟槽中心爆破区、深孔爆破区、浅孔爆破区以及静态爆破区整体平面分区爆破工序示意图。
图3为本发明的大直径深基坑爆破区台阶分布施工工序示意图。
图4为本发明的大直径深基坑内衬墙下施工示意图。
附图标记说明：
1-V字型沟槽中心爆破区、2-第一深孔爆破区、3-第二深孔爆破区、4-浅孔爆破区、5-静态爆破区、6-内衬墙。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以某大直径深基坑工程为例，两个圆形大直径深基坑，基坑直径均为100m，深度均为50m。深基坑围护结构为厚度均为1 .5m厚的地下连续墙，地下连续墙内径均为100m，使用三轴搅拌桩作为地下连续墙范围内土体加固和槽壁加固的施工措施，竖向主体结构内衬墙6为紧贴地下连续墙施工，厚度为1 .5～2 .5m。同时需要考虑两个深基坑之间爆破的相互影响。
结合图1至图4，本发明优选实施方式的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，包括如下步骤：
步骤S1.根据深基坑设计和岩层地质勘探资料以及三轴搅拌桩施工、地下连续墙施工的实际情况确定爆破岩石层的实际深度，并依据地下连续墙内侧的内衬墙6每节施工高度来确定爆破区每节爆破的实际深度。
步骤S2.基于爆破岩石层的实际深度和爆破区每节爆破的实际深度，进行分区爆破设计，如图2所示，自深基坑中心为基点向基坑外侧延伸依次划分为V字型沟槽中心爆破区1、深孔爆破区、浅孔爆破区4以及静态爆破区5。
步骤S3.在深基坑完成地下连续墙施工和土方施工至岩石层后，对V字型沟槽中心爆破区1进行爆破施工。
步骤S4.V字型沟槽中心爆破区施工完成后，进行分区施工，分区施工顺序按照深孔爆破区、浅孔爆破区4以及静态爆破区5依次顺序施工；
步骤S5.将本节段的静态爆破区5施工至设计标高后，浇筑内衬墙；本节段内衬墙6施工时，同步进行下一节段的V字型沟槽中心爆破区1、深孔爆破区、浅孔爆破区4的爆破施工，并按照V字型沟槽中心爆破区1、深孔爆破区、浅孔爆破区4依次顺序施工；
步骤S6.当本节段内衬墙6施工完毕后，再进行下一节段的静态爆破区5施工，待下一节段的静态爆破区5施工完毕后，再次施工浇筑下一节段内衬墙6，由此循环直至完成整体内衬墙和深基坑爆破施工。
上述方案中，步骤S3中，对V字型沟槽中心爆破区1进行爆破施工包括：以深基坑圆心为基点，根据实际需要爆破面积确定V字型沟槽中心爆破区的宽度和垂直高度，进行斜向打孔，并在孔洞中装药，最后进行V字爆破。
具体的，以深基坑圆心为基点，根据实际需要爆破面积确定V字型沟槽中心爆破区的宽度和垂直高度，进行斜向打孔，并在孔洞中装药，最后进行V字爆破具体为：以深基坑圆心为基点，根据实际需要爆破面积确定V字型沟槽中心爆破区的宽度为5m，垂直高度为5-8m，爆破预留高度为1-1.5m，随后以基坑圆心为基点，以V字型沟槽中心爆破区的宽度5m、装药孔洞的竖向长度为5-5.5m为基准，从两侧进行斜向打孔，以形成两侧夹角为30°的V字型装药孔洞，然后在装药孔洞中滑入炸药，进行V字爆破，待深孔爆破区施工完成后进行剔凿平整，使V字型沟槽底部距离深孔爆破区平面1-1.5m，至此完成V字型沟槽的形成，以方便进行集水。
进一步的，浅孔爆破区4为环形沟槽结构，环形沟槽结构的设置，并进行现场预爆破试验沟槽有效起到减震效果，可有效的保证了在爆破施工中的减震和隔震效果，进一步保证地下连续墙和周边既有建筑的安全。浅孔爆破区4设置在V字型沟槽中心爆破区1、第一深孔爆破区2和第二深孔爆破区3的外边缘的外侧，静态爆破区5的范围在深基坑中心点45m外，浅孔爆破区4的范围在距离深基坑中心点25-45m内，除去先进行爆破的V字型沟槽，其余爆破部分均为深孔爆破区。对深孔爆破区施工包括如下步骤：将深孔爆破区划分为第一深孔爆破区2和第二深孔爆破区3，第一深孔爆破区2和第二深孔爆破区3对称设置在V字型沟槽中心爆破区1的两侧，准备爆破阶段为第一深孔爆破区2和第二深孔爆破区3同时进行准备爆破，爆破时先进行第一深孔爆破区2爆破，再进行第二深孔爆破区3爆破。
具体的，准备爆破阶段第一深孔爆破区和第二深孔爆破区同时进行竖直打孔装药，深孔爆破区装药孔洞的垂直高度为4-4.5m，孔径为80mm，爆破时先进行第一深孔爆破区爆破，再进行第二深孔爆破区爆破，深孔爆破的垂直高度为5-7m（此高度为爆破后高度并非装药孔洞高度），以实际施工为准，与以往的爆破方式的区别是在保证围护结构质量的同时，增大爆破面积，减少爆破时间。
具体的，浅孔爆破区4的环形沟槽在爆破施工时采取分层施工，环形沟槽的宽度为5m，与深孔爆破不同的是，浅孔爆破不在细分区域，环形的浅孔爆破区4为一个整体，可一步完成浅孔爆破，进行竖直打孔装药整体爆破，浅孔爆破区装药孔洞的垂直高度为4-4.5m，孔径为80mm。浅孔爆破区与静态爆破区分界线为地下连续墙安全允许震速和不同距离下浅孔爆破最大允许装药量综合计算得出的爆破振动安全允许距离值。根据《爆破安全规程》GB6722-2014，爆破振动安全允许距离计算公式：R＝K/V1/αQ1/3 ，推导出最大单段药量为：Q＝V/K3/αR3，式中R为爆破振动安全允许距离，单位为米（m）；Q为炸药量，齐发爆破为总药量，岩石爆破为最大单段药量，单位为千克（kg）；V为保护对象所在地安全允许质点振速，单位为厘米每秒（cm/s）；K，α为在爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。具体计算过程为现有常规方法，此处不再赘述。结合上述公式计算得到在地连墙5m范围内采用静态爆破，其余采用炸药爆破，为了更加减小对地连墙的影响，保守设置环形的浅孔爆破区，保证地连墙的质量。
进一步的，本发明的施工方法操作简便，采用中间掏V字型沟槽向两边扩爆的方式，V字型沟槽中心爆破区1的深度大于第一深孔爆破区2和第二深孔爆破区的深度3（第一深孔爆破区2的深度等于第二深孔爆破区3的深度），第一深孔爆破区2和第二深孔爆破区3的深度大于浅孔爆破区4的深度，并且浅孔爆破区4的深度大于静态爆破区5的深度，从而形成中间低两侧高的结构，既易于适应现场施工情况，且可有效节省施工时间，提高施工进度，保证施工质量，又能够在雨季有效收集雨季，方便抽水施工，减少抽水时间。
进一步的，步骤S5、S6中，本基坑中内衬墙6仍采用逆作法由上向下施工，上一节段混凝土浇筑完毕后，下一节段的内衬墙6浇筑时，在内衬墙模板上部打设浇筑孔进行混凝土浇筑施工。将静态爆破区施工后的施工面作为内衬墙的施工操作面为其提供了施工场地；并结合内侧墙的施工节奏，分别将静态爆破区和其他爆破区进行有序配合，利于内衬墙与组合式爆破有机一体的施工。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.根据深基坑设计和岩层地质勘探资料以及三轴搅拌桩施工、地下连续墙施工的实际情况确定爆破岩石层的实际深度，并依据地下连续墙内侧的内衬墙每节施工高度来确定爆破区每节爆破的实际深度；
S2.基于爆破岩石层的实际深度和爆破区每节爆破的实际深度，进行分区爆破设计，自深基坑中心为基点向基坑外侧延伸依次划分为V字型沟槽中心爆破区、深孔爆破区、浅孔爆破区以及静态爆破区；
S3.在深基坑完成地下连续墙施工和土方施工至岩石层后，对所述V字型沟槽中心爆破区进行爆破施工；
S4.所述V字型沟槽中心爆破区施工完成后，进行分区施工，分区施工顺序按照深孔爆破区、浅孔爆破区以及静态爆破区依次顺序施工；
S5.将本节段的静态爆破区施工至设计标高后，浇筑内衬墙；本节段内衬墙施工时，同步进行下一节段的V字型沟槽中心爆破区、深孔爆破区、浅孔爆破区的爆破施工，并按照V字型沟槽中心爆破区、深孔爆破区、浅孔爆破区依次顺序施工；
S6.当本节段内衬墙施工完毕后，再进行下一节段的静态爆破区施工，待下一节段的静态爆破区施工完毕后，再次施工浇筑下一节段内衬墙，由此循环直至完成整体内衬墙和深基坑爆破施工。
2.根据权利要求1所述的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，其特征在于：步骤S3中，对所述V字型沟槽中心爆破区进行爆破施工包括：以深基坑圆心为基点，根据实际需要爆破面积确定V字型沟槽中心爆破区的宽度和垂直高度，进行斜向打孔，并在孔洞中装药，最后进行V字爆破。
3.根据权利要求2所述的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，其特征在于：对所述深孔爆破区施工包括如下步骤：将所述深孔爆破区划分为第一深孔爆破区和第二深孔爆破区，所述第一深孔爆破区和所述第二深孔爆破区对称设置在V字型沟槽中心爆破区的两侧，准备爆破阶段为第一深孔爆破区和第二深孔爆破区同时进行准备爆破，爆破时先进行第一深孔爆破区爆破，再进行第二深孔爆破区爆破。
4.根据权利要求3所述的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，其特征在于：所述V字型沟槽中心爆破区的深度大于所述第一深孔爆破区和第二深孔爆破区的深度，所述第一深孔爆破区和第二深孔爆破区的深度大于所述浅孔爆破区的深度，并且所述第一深孔爆破区的深度等于所述第二深孔爆破区的深度，所述浅孔爆破区的深度大于所述静态爆破区。
5.根据权利要求4所述的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，其特征在于：以深基坑圆心为基点，根据实际需要爆破面积确定V字型沟槽中心爆破区的宽度和垂直高度，进行斜向打孔，并在孔洞中装药，最后进行V字爆破具体为：以深基坑圆心为基点，根据实际需要爆破面积确定V字型沟槽中心爆破区的宽度为5m，垂直高度为5-8m，爆破预留高度为1-1.5m，随后以基坑圆心为基点，以V字型沟槽中心爆破区的宽度5m、装药孔洞的竖向长度为5-5.5m为基准，从两侧进行斜向打孔，以形成两侧夹角为30°的V字型装药孔洞，然后在所述装药孔洞中滑入炸药，进行V字爆破，待深孔爆破区施工完成后进行剔凿平整，使V字型沟槽底部距离深孔爆破区平面1-1.5m。
6.根据权利要求3所述的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，其特征在于：准备爆破阶段所述第一深孔爆破区和第二深孔爆破区同时进行竖直打孔装药，深孔爆破区装药孔洞的垂直高度为4-4.5m，孔径为80mm，爆破时先进行第一深孔爆破区爆破，再进行第二深孔爆破区爆破，深孔爆破的垂直高度为5-7m。
7.根据权利要求4所述的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，其特征在于：所述浅孔爆破区为环形沟槽结构，所述浅孔爆破区设置在所述V字型沟槽中心爆破区、第一深孔爆破区和第二深孔爆破区的外边缘的外侧，所述浅孔爆破区的范围在距离深基坑中心点25-45m内，所述静态爆破区的范围在深基坑中心点45m外。
8.根据权利要求7所述的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，其特征在于：所述浅孔爆破区的环形沟槽在爆破施工时采取分层施工，环形沟槽的宽度为5m，并进行竖直打孔装药整体爆破，浅孔爆破区装药孔洞的垂直高度为4-4.5m，孔径为80mm。
9.根据权利要求8所述的逆作法大直径深基坑组合爆破施工方法，其特征在于：所述浅孔爆破区与静态爆破区分界线为地下连续墙安全允许震速和不同距离下浅孔爆破最大允许装药量综合计算得出的爆破振动安全允许距离值，在地连墙5m范围内采用静态爆破，其余采用炸药爆破。
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