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技术领域

本发明属于深基坑土石方爆破技术领域。具体涉及一种深基坑爆破施工中围护桩 预留保护层最佳厚度的确定方法。

背景技术

随着城市建筑高度越来越高的需求，产生了大量的深基坑工程，基坑开挖过程中， 围护桩被用以保护基坑的稳定性而广泛使用。然而爆破开挖施工过程中爆炸瞬间所释放的 巨大能量，通常也威胁到围护桩的安全和稳定。因此在施工过程中，通常会在开挖部分与围 护桩之间预留一部分保护层，用来衰减爆炸所产生的冲击波。这一部分预留保护层在后期 施工中通过人工或者机械的方式来挖除。如果预留层厚度过小，则不能保护好围护桩的安 全，进而影响到基坑整体的安全；如果预留层厚度过大，则给后期人工或机械拆除带来巨大 的工作量，影响整体施工进度和周期。因此，合理的预留层厚度不仅能够保证基坑开挖过程 的安全，又能最大限度缩减施工周期，提高经济效益。

目前，对深基坑土石方爆破施工中围护桩最佳保护层厚度确定方法主要以施工经 验为主。这种方法往往具有一定的盲目性，无法保证施工的安全性和可靠性。过小的保护层 不能较好的保证围护桩的安全性，过大的保护层则不能使工程效益最大化。

发明内容

本发明旨在克服现有施工技术缺陷，目的是提供一种能满足实际承载需要、能保 证基坑开挖整体安全、符合爆破施工特点和使爆破施工效益最大化的深基坑爆破施工中围 护桩预留保护层最佳厚度的确定方法。

为实现上述任务，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

步骤1

1.1、确定预留保护层最佳厚度δ的优选范围为0.3～0.8a，a表示炮孔孔距，mm。

1.2、确定预留保护层最佳厚度δ的待优选厚度为n+1个，n为5～20的自然数，预留保护层最佳厚度δ的第i待优选厚度δi与相邻的预留保护层最佳厚度δ的第i-1待优选厚度δi-1的厚度差预留保护层待优选厚度依次为δ0、δ1、δ2、……、δi、……、δn，i≤n，其中：

δ0为预留保护层最佳厚度δ的初始待优选厚度，δ0＝0.3a；

δ1为预留保护层最佳厚度δ的第一待优选厚度，δ1＝0.3a+Δ；

δ2为预留保护层最佳厚度δ的第二待优选厚度，δ2＝0.3a+2Δ；

……；

δi为预留保护层最佳厚度δ的第i待优选厚度，δi＝0.3a+iΔ；

……；

δn为预留保护层最佳厚度δ的第n待优选厚度，δn＝0.3a+nΔ＝0.8a。

1.3、根据《中华人民共和国国家标准(GB 50010-2010):混凝土结构设计规范》，确 定围护桩的抗压承载力[Fc]和抗拉承载力[Ft]。

步骤2

2.1、采用ABAQUS有限元软件或采用ANSYS有限元软件，建立炮孔、炸药、预留保护 层的n+1个待优选厚度和围护桩的有限元模型。

2.2、根据炮孔、炸药、预留保护层最佳厚度δ的n+1个待优选厚度和围护桩的有限 元模型，依次得到：

当预留保护层的最佳厚度δ为初始待优选厚度δ0时，围护桩在爆炸荷载作用下所 受到的压力峰值Fc0和拉力峰值Ft0；

当预留保护层的最佳厚度δ为第一待优选厚度δ1时，围护桩在爆炸荷载作用下所 受到的压力峰值Fc1和拉力峰值Ft1；

同理：

当预留保护层的最佳厚度δ为第二待优选厚度δ2时、……、当预留保护层的最佳厚 度δ为第i待优选厚度δi时、……、当预留保护层的最佳厚度δ为第n待优选厚度δn时，围护桩 在爆炸荷载作用下所受到相应的压力峰值Fc2、……、Fci、……、Fcn和相应的拉力峰值 Ft2、……、Fti……、Ftn。

步骤3

根据步骤1.3和步骤2.2，先将围护桩的抗压承载力[Fc]与当预留保护层最佳厚度 δ为n+1个待优选厚度δ0、δ1、δ2、……、δi、……、δn时围护桩在爆炸荷载作用下所受对应的压 力峰值Fc0、Fc1、Fc2、……、Fci、……、Fcn逐一进行比较；再将围护桩的抗拉承载力[Ft]与当预 留保护层最佳厚度δ为n+1个待优选厚度δ0、δ1、δ2、……、δi、……、δn时围护桩在爆炸荷载作 用下所受对应的拉力峰值Ft0、Ft1、Ft2、……、Fti……、Ftn逐一进行比较。

然后将n+1个所述待优选厚度δ0、δ1、δ2、……、δi、……、δn由小到大依次进行优选， 先满足下述条件的待优选厚度δi为预留保护层最佳厚度δ：围护桩在爆炸荷载作用下，受到 相应的压力峰值Fci小于所述抗压承载力[Fc]且受到相应的拉力峰值Fti小于所述抗拉承载 力[Ft]。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：

第一、能准确确定深基坑土石方爆破施工中围护桩保护层厚度的最佳值，准确指 导施工，保证了围护桩的安全和基坑整体的安全。

第二、避免了过大的围护桩保护层对后期施工带来的巨大工作量，可最大化提高 施工效率和效益。

因此，本发明既能满足实际承载需要、能保基坑开挖整体安全、符合爆破施工特 点，能使爆破施工效率和效益最大化。