下大直径人工挖孔桩爆破成孔振速预测分析

下大直径人工挖孔桩爆破成孔振速预测分析

郭磊磊

中铁建设集团有限公司

提要：结合广西九洲国际工程大直径人工挖孔扩底灌注桩的施工，介绍复杂地质条件下大直径人工挖孔扩底混凝土灌注桩的爆破成孔施工工艺、并通过“爆破测振仪”对爆破成孔施工过程中土体质点的振速进行了系统的监测、数据搜集、统计计算。成功预测了爆破产生的水平振动对周边建筑物的影响程度，保证了本工程新浇大体积混凝土和临近建筑物的安全。

关键词：大直径人挖孔扩底灌注桩；浅眼爆破；振速；主振频率

1工程概况

广西九洲国际工程结构体系为钢管混凝土柱框架-钢筋混凝土核心筒混合结构，项目地上71层，地下6层，建筑高度317.6米，塔楼核心筒基础采用大直径人工挖孔扩底灌注桩，共计36根，最小桩身直径为2.6米扩底直径3.6米，最大桩身直径为4.0米，扩底直径5.6米，单桩设计最小承载力55000kN，最大承载力128000kN。核心筒范围内桩顶标高最低-32.50m，最高-26.40m，其余范围内桩顶标高为-26.00m，最低桩底标高-36.60m，最长有效桩长9.2米。

2工程地质条件

本工程位于南宁市琅东开发区，场地地貌上属于构造剥蚀丘陵地貌。根据钻探结果及区域地质资料，场地岩土层在钻探深度范围内，全风化泥岩、强分化泥岩、中分化泥岩）、泥质粉砂岩③层、砂岩④层（强分化砂岩④-1层、中分化砂岩④-2层）。桩端持力层坐落在泥质粉砂岩③层、中分化砂岩④-2层。

3超大直径人工挖孔扩底灌注桩爆破成孔振速预测

设计桩端持力层坐落在泥质粉砂岩③层、中分化砂岩④-2层，压缩模量高达25MPa，现场风镐已成孔，根据南宁市施工经验，采用爆破成孔。华润在建2层地下室距本工程红线仅3m，在建1楼高层（45层）住宅楼距本工程红线14.80m，此时爆破成孔产生的振动对华润基础产生的影响、以及对已浇筑的桩身混凝土的产生的影响成为爆破施工的关键。

土体质子峰值振动速度径向（x）Vx（max）、切向（y）Vy（max）、垂向（z）Vz（max）、的最大值以及主振频率。

根据《爆破安全管理规程GB6722-2011》规定，新浇大体积混凝土不同龄期时地基基础质点峰值振动速度和主振频率的允许值范围。

综上，此次爆破径向、切向、垂向质点峰值振动速度如下：

根据上述实验结果，加大爆破药量至4kg、6.4kg。同上使用测振仪测得相应径向、切向、垂向质点峰值振动速度，均符合《爆破安全管理规程GB6722-2011》关于大体积混凝土爆破振动安全允许标准。

测振仪插入数据项，根据萨道夫斯基回归公式V=参数拟合如下：

首先，将三次现场实际收集数据按照序列号0、1、2插入数据项，并相应录入爆破药量、振源距待测土体质点距离，各方向最大振速，样本数据列表。

代入萨道夫斯基回归公式V=得：

得a=1.45；k=73.26；（随着爆破次数增多，实验数据随之增多，绘制参数拟合曲线，不断优化与地质条件有关的系数k和衰减指数a）将a=1.45；k=73.26代入萨道夫斯基回归公式V=得出质点振速V关于药量Q和距离R的函数.V==73.26此时控制其中的一个变量R，便可得出另一变量Q与振速V的关系。即可得出：已知振源与待测点距离的情况下，不同的药量爆破会引起多大的振动效应。从而达到预期控制的目的。

华润1#楼基础距本工程最近人工挖孔灌桩28米，将R=28m代入萨道夫斯基回归公式，得表6。

表6广西九洲国际工程28米处药量值与振速值

根据《爆破安全管理规程（GB6722-2011）》中规定：一般民用建筑在主振频率f>50Hz时允许的质点振速范围V∈[2.5cm/s,3.0cm/s]。根据上图“28米处爆破震速预测曲线图”得知：华润1#楼基础在质点振速范围V∈[2.5cm/s,3.0cm/s]内最大允许的药量约在29kg左右，“图5”是本工程装药量Q∈[8.0cm/s,10.0kg]时的爆破效果（自钻孔面向下1米的基岩完全松散），已完全到达爆破成孔的效果。

结论：本工程人工挖孔灌注桩爆破施工对华润1#楼基础产生的质点振动影响远小于《爆破安全管理规程（GB6722-2011）》中规定的爆破振动安全允许标准范围。

同上，本工程最近的人工挖孔灌注桩的桩中距为6.817m，将R=6.817m代入萨道夫斯基回归公式V=（其中a=1.45；k=73.26），得表7。

表7广西九洲国际工程6.817米处药量值与振速值

根据《爆破安全管理规程（GB6722-2011）》规定：新浇大体积混凝土（7d至28d龄期）在主振频率f>50Hz时允许的质点振速范围V∈[10.0cm/s,12.0cm/s]。

结论：本工程如有人工挖孔灌注桩已浇筑桩身混凝土，则相邻的人工挖孔灌注桩爆破时装药量Q≤6.940kg。

4结语

现本工程人工挖孔灌注成孔施工已完成，其中桩身混凝土已浇筑完成22根（总计36根）。通过本工程的施工实践得出：在中分化岩层的地质情况下，人工挖孔灌注桩成孔施工采用浅眼爆破的施工工艺时装药量Q（kg）与土体质点振速V（cm/s）d的关系，并通过“爆破测振仪”对爆破过程中土体质点进行振速监测、数据搜集、统计计算，成功预测了爆破产生的水平振动对周边建筑物的影响程度，保证了本工程新浇大体积混凝土和临近建筑物的安全。

参考文献:

[1]《爆破安全管理规程（GB6722-2011）》

[2]《岩土工程勘察规范》GB50021-2001

[3]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008

[4]DB33/T1008-2000，建筑基坑工程技术规程[S]

[5]《民用爆破器材工程设计安全规范》GB50089-2007

[6]《大直径扩底灌注桩技术规程》JGJ/T225-2010