爆破掘桩损伤防范措施.pdf

第1 8 卷第3 期爆破V纠j8 N 。．o 1 1 0 】年9 月 B L A 趼l N GS e P2 J “1 文章编号1 0 0 l 一4 8 7 x 2 0 0 1 0 3 0 0 L 5 一0 3 爆破掘桩损伤防范措施 孙少烨1 ．郑炳旭2 】．广东省煤炭建设集团有限公司．广东广州5 1 0 0 3 4 ；2 广东省宏大爆破工程公司，广东广州s 【0 4 0 n 摘要依据太量掘桩妾战，掩述丁掘柱爆破对持力岩层、护壁、桩阍岩拉、邻桩支护币口新浇砼损伤的原目 条件扣防范措施。 关键词爆破掘桩；持力岩层；岩柱 中固分类号；T D2 3 s ．4 7文献标识码A P r o t e c t i v eM e a s u r e sf o rD a m a g eo nP i I e sb yP i l eB l a s t i n g s U Ns h ∞一妒，z H E N GB i n g z 0 1 ．G u a n g d o “gP r o v i n c i a lc o a lC o n s t r u c t i o nG r o u p1 ．i m i tc o ．，G u a n g z h o u5 1 0 0 3 4 C h 【n a 2 ．G u a “g d o n gP r o v i n c i a lH o n g d aB l a s t i n gE n g l n e e r i n gc o ．G u a n g z h o u5 1 0 4 0 0 c h i n a A b s t r a c t B a s e do op 住c t l c eo fe x c a v a t l n gp l k s ．t h 已r e a s 叽sc o n d m o n sa n dp r e v e n tL v em e a ㈣sa b o u td a m 一 8 卵b yb 【8 s ”“go ns “p p o r t l o gr o c k y1 a y e r ．p m a r - g r o u n ds u p p o r ta n d ∞n c r e t el np i l eh v eb e e np m p 。s e d K e yw o r d s e x c a v a t i o n “p I l eb yb h s t ，“g }叫p p o m n 窖唧k y1 a y e r ； c o n c r e t es u p p o r t l n ga n dp r o t e c t m g l 概述 近年来，高层建筑普遍采用了大直径嵌岩桩墩。 当孔桩进入岩层时，一般采用钻爆法掘桩工艺。但是 土建行业亟为关切爆破的冲击波、应力波、抛石流和 地震波引发群桩的破坏和裂隙 以致危及安全和质 量的问题。为此，专门研究了爆破对桩间岩柱、邻桩 支护、本桩护壁、新浇砼的质量和持力层的影响问 题．从而采取了相应的防范措施，推动孔桩爆破工艺 迅速在广州市各建筑工地广泛使用。 2 爆破对邻桩支护和桩问岩柱的影响 孔桩爆破在围岩中必产生裂隙和破坏。近距离 桩、同承台桩，护坡桩间距都很近，有时岩柱可小至 o ．jm ，掘桩爆破对桩问岩柱和邻桩支护的伤害，主 要由两桩岩柱宽度决定n ] 。当岩柱宽度小于周边眼 至辅助眼距 o ．3 5 ～0 ．4m 时，近删周边炮眼的最 小抵抗线将指向邻桩，因此岩柱势必被爆压的击穿； 当岩柱宽度增加，但小于周边眼爆破漏斗破裂线时． 虽然周边眼最小抵抗线W 转而指向本桩，但根据钻 孔爆压各向均等原理，当岩柱宽为0 ．4 2 ～o ．4 0m 时．还将被炮孔爆破作用炸穿而丧失稳定当岩柱宽 度大于o ．5m 后，爆生气体膨胀压还来不及击穿岩 柱，爆压已随岩石开裂、抛离而消失，此时邻桩主要 承受爆破冲击荷载破坏作用，桩近侧周边炮眼的爆 破冲击激发的台成应力渡，将在径向与邻桩舶切点 附近发生最大集中动压应力，而在两桩连心线上产 生集中最大动拉应力。当集中最大动压应力大于邻 桩支护和围岩的动抗压强度时，邻桩支护压塌．表I 为部份近距桩爆破危害状况实例。当炮孔采用辛。2 m m 乳胶炸药不耦合装药爆破时．由径向弹性渡在 园孔的反射和绕射动应力集中数值分析可知“。．对 微中、微风化围岩 岩柱大于O ．6 5m 时．就很难出 现炸塌邻桩围岩和支护的现象；对较软中风化砂岩． 收稿日期2 0 。1 0 7 3 0 ． 作者简介孙少烨 1 9 6 6 一 ．男；广州广东省煤炭建设集团有限公司工程师 万方数据 1 6 爆破 当岩柱大于1 ．2m 也不致炸塌邻桩支护。为了保持 围岩支护支撑能力，布置周边眼时，应增大与邻 桩距离；护坡桩采取跳爆，工程桩尽可能采用“梅花 间竹”施工；使用不耦台装药．降低峰值爆压，缩短装 药长度，加快应力波在传播过程中衰减；减少近侧单 段周边炮眼数，减少掏槽眼单响起爆药量等措施．从 而有效地保护桩问岩柱和邻桩支护，见表l 。 表l 近距井桩爆破危害状况与处理措旖 倒序工程名称井桩净径／m地层状况 岩柱宽度／m 爆后情况处理措施 注* 为掘进断面岩壁厚度 表2 不耦台装药爆破围岩支护抗塌岩柱宽 拄【l _ 为炮孔内爆生气体与孔壁碰撞时压力增大系数，中风化砂岩中土质稍多、塑性稽大．取7 ．j ；，为龄期2d c ，砼护壁动抗压强度；衰减 系数取应力传播距离大干2 倍装药长度后，装药长度为0 ．3m 。 衰3 不耦古装药不同桩径抗塌岩柱宽单位m 3 爆破对随砌护壁的影响 在采用随掘随护壁的钻爆法施工中，由于爆破 面紧接护壁，爆破和护壁两工序又只隔1 2h ，所以 下循环爆破对上循环已护井壁必产生强烈作用。当 井壁围岩为软粘土、淤泥等低弹、高泊松比土层时， 或者壁后充填不严、渗流严重而有空洞、空隙时，新 浇护壁砼将在临近岩面爆生气体冲击波峰值压力作 用下产生较大爆炸动载而破坏一“，部份桩护壁炸坏 实例如表4 。当孔桩从软粘土、淤泥层进入灰岩、花 岗岩或砾岩地层时，多有上述护壁炸塌现象发生。为 了防范护壁破坏，经园筒弹性地基粱数值模拟分 析o J ，应采取以下防范措施。即多加护壁圈钢筋．减 少桩底水深，采用毫秒雷管爆破并减少单响药量．严 密堵塞炮孔，增大护壁至爆破工作面的距离等措施． 都能有效地防范炸塌护壁。但是，数值计算表明，在 对大多数页岩、砂岩、花岗岩地层，当孔桩从强、中风 化逐渐过渡到微风化岩层时，近爆破工作面壁后是 万方数据 第1 8 卷第3 期 孙少烨等爆破掘桩损伤防范措施 高弹模、低泊松比岩层，没有空洞、空隙，爆生气压在 新浇砼护壁上冲击波动载产生的拉应力并不大。因 此，一般不需在护壁中特别加置钢筋，只需采取其他 措施，就可防止护壁炸塌。 衰4 爆破炸坏护璧实例 工程名称 桩数 ／千 地层状况壁后状况 爆后情况备注 桂城民企工程桩 ，。 - s ～。。荽篓茬萋霎茎在部俯壁后水授垮空喜呈蓑瑟亲近霎蒙i 茎措施 广州银华挡土桩s ⋯z 叫s ≯毗棚粗詈萋 茎蜘桩桩间炸穿 有操桩井矾岩石穿 过土夹层，爆破岩 石时土壁未塌落 黼工商行大楼z s Ⅵ乩s 芸魁蚍艏孤罢等篓蛩壁慧姜嚣胜洞嘉j ≯煳化 富信广场挡土桩2 01 ．2 竺竺孝亭接覆盖在抽水时壁后涌砂 炸坏护壁 砂砾岩土 ” 。一 。‘ 4 爆破对邻桩新浇砼的影响 邻桩浇灌砼后，水泥的水化热将加热砼[ 3 J ，在膨 胀热应力上爆破再叠加应力波应力，会使近距离邻 桩中的新浇砼产生裂隙。但是，对于多数桩礅，是按 ”极限状态”设计的。因此．允许产生应力裂缝。而爆 破应力波过后，桩墩的爆生裂隙将重新闭合而余留 很少．所以在建筑结构上是许可的。只要桩问岩柱宽 度大于周边炮眼的粉碎区，即炮孔半径的1 ．6 5 ～ 3 ．0 5 倍．并留有足够大的安全余地，岩柱宽约O ．3m 以上，砼龄期3d 以上，均可满足桩礅极限承载的要 求。至于在按“抗裂条件”设计的建筑结构旁掘进爆 破孔桩，爆破振动仍是邻桩新浇砼产生裂隙的主要 荷载．对十1 ．4 ～3 ．om 孔桩，采用} 3 2m m 药卷岩石 乳胶炸药不耦台装药爆破时。当桩间岩柱太于o ．8 ～l3m ，经径向弹性波透射砼内动应力数值计算 分析，爆破应力波将不致引发3d 龄期以上新浇C 。 砼的裂缝。为了防止新浇砼中出现爆生裂隙，可根据 孔桩直径和围岩性质，采取不耦合装药，增大不耦舍 系数，减少近砼侧同段周边眼数，延长砼龄期．增加 爆源与砼的距离等措施，以防范砼中产生爆破裂隙。 5 爆破对桩礅持力岩层的影响 炮孔爆破后．在其围岩中必产生裂隙。在炮孔径 向裂隙圈一般为炮孔半径的15 ～4 0 倍，视围岩硬软 情况决定；而在炮孔轴向裂隙圈一般为径向的1 j 2 为了减小桩底裂隙区的厚度，采用反向起爆和孔底 空段装药o ] ，让更多的爆能指向桩内欲爆的岩石．从 而减弱对桩底围岩的损伤。一般裂隙厚度都将减小 并控制在2 0 0 ～3 0 0m m 。当掘进到终桩位置时．留 足厚2 0 0 ～3 0 0m m 的保护层，爆破后再用风镐修 整，将产生微裂隙的岩石清掉．从而保证了持力层强 度。同时使掏槽以外的炮孔底处于同一设计面上．使 风镐修整后的桩底平整，承载时应力均匀，避免应力 集中引起的桩底岩层破坏。当采取以上措施后，经多 次桩砼抽芯检查．砼和桩底岩石粘结良好，桩底围岩 完整，未见岩芯断裂。由此可见，清除了桩底爆生裂 隙，能保证持力层的支撑强度。 参考文献 1 魏晓林．掘桩爆破炸坏随砌护壁力学分析及防止措施 [ J ] ．爆破，1 9 9 7 ．2 ． 2 易长平，卢文波．舒太强等．爆破振动对新浇砼灌注桩影 响的数值模拟[ 刀．爆破．2 0 0 1 ．1 ． 3 杨军。金乾坤，黄风雷．岩石爆破理论横型及数值计算 [ M ] ．科学出版社，1 9 9 9 ． 万方数据