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有关城区岩石基坑爆破减振设计及支护的探究

2020-02-13 606 上传者：管理员

摘要：文中详细介绍了城区岩石基坑放坡开挖、城区岩石基坑非预应力锚喷支护、城区岩石基坑复合锚喷墙支护、城区岩石基坑预应力喷锚支护、城区岩石基坑锚杆肋梁支护五种有效的支护技术，同时还对城区岩石基坑爆破减振设计进行了探究和分析。

关键词：
城市岩石基坑
岩石基坑支护
支护技术
爆破减振设计
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城区岩石基坑施工中，基坑支护是一项重要内容，支护质量和效果决定了基坑及其边坡的稳定性，因此为保证施工安全，必须采取合理有效的支护技术，并为后续的爆破施工做好减振设计。

1、城区岩石基坑放坡开挖

放坡开挖指的是为了避免坑壁发生塌方，确保施工安全完成，按照设计确定的坡度实施基坑开挖。在工程条件允许的情况下，这是一种应优先考虑的施工方法。如果基坑深度在5m以上，对其进行放坡开挖的过程中，需要分级放坡，并在分级的部位设置一个过渡平台，宽度按1.0~1.5m控制。对于岩质边坡，其分级平台宽必须达到0.5m以上[1]。这种支护方法可在以下情况中使用：（1）在基坑的周围存在放坡的空间，没有既有建筑物及地下管线；（2）没有地下水或地下水不发育；（3）岩体有良好的整体质量，属II级或III级岩体，且没有产状和边坡表面为不利组合等现象；（4）可在二级和三级岩石基坑中使用。

2、城区岩石基坑非预应力锚喷支护

该方法是现在岩石基坑最常用支护方法之一，和土钉支护十分相似，都是在基坑岩体当中按照一定间隔距离设置成排细长杆件，而且在杆件的外围还包裹一层水泥砂浆，使岩钉和岩体充分结合到一起，同时在坡体的表面还施喷一层混凝土，喷射前加铺钢筋网，以此形成一个完整的组合体。这种支护方法可以在以下情况中使用：（1）存在足够放坡空间，且对基坑发生的变形提出的要求不高，基坑深度不能太大。（2）岩体有良好的整体质量，属II级或III级岩体，且没有产状和边坡表面为不利组合等现象。（3）岩体为破裂~散体的基坑，但不能有滑动结构面存在[2]。（4）岩体为强~微风化的基坑。

3、城区岩石基坑复合锚喷墙支护

对于复合喷锚墙，实际上就是将预应力与非预应力锚杆充分结合到一起的基坑支护方式。其中，非预应力锚杆类似于土钉，无预应力，或预应力十分微弱，仅当岩土体产生变形的现象才开始受力，但锚杆具有一定预应力，通过锚杆固定段实现锚固，通过对自由段的张拉实现预应力施加，以此对坡体发生的变形进行有效控制。在中~强风化岩石基坑中，当预应力相对较小时，可将槽钢构件视作整个锚固体系，但如果预应力很大，则应利用在横向与纵向上均有交错的肋梁，将其作为整个锚固体系，将锚固点布置在交叉点。对于槽钢的具体型号以及肋梁配筋，均应满足构造尧抗弯强度及抗剪强度等多方面要求[3]。这种支护方法可以在以下情况中使用：（1）存在足够放坡空间，且对基坑发生的变形提出的要求不高。（2）岩体有良好的整体质量，属II级或III级岩体，且没有产状和边坡表面为不利组合等现象。（3）浅部岩体处于全~强风化且碎裂~散体状态，下部岩体处于中~微风化状态的基坑。（4）主要的结构面与层面有向基坑滑动的倾向，但倾角不能比坡角大。（5）存在断层破碎带的岩石基坑。

4、城区岩石基坑预应力喷锚支护

对于预应力喷锚，实际上就是将预应力锚杆和钢混面层充分结合到一起的基坑支护方式，其锚固体系是经预制而成的锚定板，也可使用特制而成的锚索夹具。这一支护体系具有很大的预应力，但主要还是受基坑深度显著与影响，当采用锚定板作为锚固体系时，其配筋必须满足构造尧抗弯强度与抗剪强度等方面要求。这种支护方法可以在以下情况中使用：（1）存在足够放坡空间，且对基坑发生的变形提出的要求不高。（2）岩体有良好的整体质量，属II级或III级岩体，且有产状和边坡表面为不利组合等现象的基坑[4]。（3）浅层岩体处于中~微风化状态，有滑动面存在的基坑。需要注意，如果基坑的岩体处于强风化状态，则不可采用这一支护方式，否则会造成预应力释放。

5、城区岩石基坑锚杆肋梁支护

对于锚杆肋梁，实际上就是将预应力锚杆和肋梁充分结合到一起的基坑支护方式，以肋梁交叉点作为锚固点，其锚固体系为肋梁，也可采用特制锚索夹具与锚定板。这一支护体系具有很大的预应力，但主要还是受基坑深度显著与影响，当采用锚定板作为锚固体系时，其配筋必须满足构造尧抗弯强度与抗剪强度等方面要求。这种支护方法可以在以下情况中使用：（1）有足够放坡的空间，或近似达到直立状态的边坡，且对基坑发生的变形提出很高要求时。（2）岩体有良好的整体质量，属II级或III级岩体，且有产状和边坡表面为不利组合等现象的基坑。（3）浅部岩体处于强尧中和微风化状态，有发生滑动可能的层面时。（4）主要的结构面与层面有向基坑滑动的倾向，但倾角比坡角小，容易产生失稳现象的。（5）存在和基坑边坡走向以相对较小的角度交叉的破碎带的岩石基坑。（6）在基坑周围存在需要重点保护的既有建筑时。

6、城区岩石基坑爆破减振设计

城区岩石基坑开挖大多采用爆破的方法，但爆破对周围环境造成的影响很大，尤其是在城区环境中，基坑周围可能存在很多敏感的既有建筑物或构筑物。在这种情况下，爆破设计中必须高度重视和做好减振设计，采取能有效减小振动的方法，将爆破对周围既有建筑物及构筑物造成的不利影响降到最低程度。在实际的爆破设计中，应注意以下几点：（1）在条件允许的情况下采取微差爆破方法。实践证明，相较于齐发爆破，当采用微差爆破方法时，能减小近50%的振动，而且随着分段数量的增多，其减小振动的效果越明显，特别是在微差间隔超过100ms时，能达到最佳的减振效果。（2）预裂爆破与减振孔。即在岩体和待保护对象间设置没有装入炸药的孔洞，将其作为减振孔。从实践效果看，它能减小30%~50%的振动，其孔径一般为35~65mm，间隔距离不能超过25cm。而预裂爆破能起到比减振孔更好的减振效果，并且还能减少钻孔工作量。然而，需要对装药量进行严格控制，以减小预裂爆破过程中产生的振动。（3）设置减振沟。如果基坑和待保护对象间存在土层，则可采用这一方法来减振和防护。对于减振沟的宽度，按便于开挖的原则确定，在条件允许时适当加深，以保证减振的效果[5]。（4）使用爆速和威力相对较小的炸药。比如在硝铵炸药当中掺加添加剂，减慢其爆速，将爆速从3200m/s减慢至1800m/s。实践证明，只要在满足设计要求的基础上，减小炸药的威力与爆速，就能起到一定减振效果，幅度在40%~60%范围内。（5）对单段最大药量进行严格限制。在设计中，首先应根据基坑及其周围既有建筑实际情况，结合现行的爆破施工安全规程，确定安全振动速度，然后采用回归方程，代入之前确定的安全振动速度与测点和爆炸中心之间的距离，以此确定单段最大药量，最后在设计与施工中都严格按照这一要求执行。如果爆破工作面的数量较多，且爆破的次数比较灵活，则可通过多次爆破有效控制药量，起到减小振动的作用。

7、结束语

综上所述，在城区岩石基坑施工中可以采用放坡开挖尧非预应力锚喷尧复合锚喷墙尧预应力喷锚尧锚杆肋梁等支护方法，不同方法有不同的原理尧特点和适用条件，在实际工程中应根据基坑实际情况，结合施工条件确定适宜的支护方法，在条件允许的情况下，也可对多种支护方式进行整合使用。另外，由于城区中建筑较多，为减小基坑爆破施工对周围既有建筑造成的影响，必须做好减振设计，在设计中考虑或引入微差爆破尧预裂爆破与减振孔尧减振沟等方法。

参考文献：

[1]孙飞.双排预应力管桩与水泥土搅拌桩组合在基坑支护中的应用[J].廊坊师范学:学报:自然科学版,2019,19(01):76-79.

[2]孙铁.跨石德铁路特大桥主墩基坑支护设计与施工技术[J].国防交通工程与技术,2019(02):57-60.

[3]赵晓晓.钻孔灌注桩和预应力锚杆组合在基坑支护中的应用研究[J].科技创新与应用,2019(08):160-161.

[4]刘佳.真空预压软基处理法在深基坑支护工程中的应用[J].工程建设与设计,2019(05):201-202.

[5]徐传召,闫建文,张博.某坡前悬臂式支挡基坑开挖失稳案例分析[J].山西建筑,2019,45(07):104-106.

陈朝章,姜晓坤.城区岩石基坑支护及爆破减振设计研究[J].低碳世界,2019,9(5):46-47.