莲阳桥闸重建工程旧闸底板无声破碎拆除施工技术

摘要：在本文中，首先简单介绍了澄海莲阳桥闸重建工程工程概况，其次分析了本工程的拆除工程技术难点，探讨各种拆除方案的优劣，经过对比分析，进而确定本工程的拆除方案；然后对介绍无声破碎拆除施工技术方案在本工程实践情况；最后结合工程实践对此技术进行合理的评价。希望本文所阐述工程实例能够为水利工程建设中涉及水工建筑物（构筑物）拆除的重建（扩建）工程和有关工作人员提供有益的借鉴。

关键词：莲阳桥闸重建工程；拆除施工技术；安全保障措施

1、工程概况

澄海莲阳桥闸重建工程位于韩江下游东溪支流莲阳河中部，距离出海口约12km，是韩江下游五宗出海拦河水闸（莲阳桥闸、东里桥闸、外砂桥闸、下埔桥闸、梅溪桥闸）中最大的一宗。桥闸东北侧为莲下镇，西南侧紧靠澄海城区，行政区域隶属汕头市澄海区。本工程是一宗御咸蓄淡，以防潮、灌溉、供水为主，兼顾交通和发电的综合利用工程。它与潮州供水枢纽、东里桥闸、外砂桥闸、下埔桥闸、梅溪桥闸以及连接它们的堤防一起，构筑成以御咸蓄淡、灌溉、城市供水为主要效益的水利系统工程。本工程属大(1)型工程，等别为Ⅰ等，建筑物洪水标准采用50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核；莲阳桥闸主要建筑物主要有拦河水闸（含消力池）、电站及与水闸两侧相连的堤防组成。

为使桥闸与两岸平顺连接，对桥闸两岸上下游与原堤防连接段（两岸各约200m）按50年一遇洪水标准进行新建或整修加固；对由于桥闸重建而影响的“一八”涵进水闸进行重建。

2、施工技术难点分析

莲阳桥闸原有旧闸90孔，单孔净宽5m，闸墩宽1m，墩顶高程＋5.8m，底板面高程＋0.2m，下游消力池底板面高程为－0.8m。根据招标文件提供的资料：水闸交通桥桥梁以及启闭机平台为砼结构，交通桥以下闸墩和闸底板为浆砌块石，底板以下为三合土基础垫层，闸墩以上结构已出现裂缝切割现象，有不同程度的竖向裂缝，整体性差；电站位于桥闸左岸，电站厂房为大体积钢筋砼结构，其上厂房为砼框架结构，结构破损情况比较严重。按照其结构特征和破损程度分析，具备实施机械拆除条件。但根据现场拆除情况，从51#孔至66#孔的闸底板与对应下游消力池底板与其他闸孔结构相异，其存在厚1.6m左右的钢筋砼板，经了解，是由于以前水闸加固修筑形成的，强度较大，针对之前已制定的旧闸拆除方案，现场操作存在很大困难，由于该段钢筋砼底板较厚且面积达2500，单纯靠大型凿岩机机械进行结构破坏继而拆除，拆除进度非常慢，将会对接下来汛期前新闸水下结构施工工期造成严重滞后，无法确保工程安全度汛。由于新桥闸是在旧闸原址重建，桥闸基础置于软基之上，且该工程靠近澄海市区，两岸民房、商铺林立，人烟稠密，人口集中，若旧闸底板采用明爆拆除，会对地基的承载力将造成影响，同时明爆对桥闸两岸的民房和过往行人安全也会造成较大程度的影响。经过各种方案综合比较分析研究，决定在本工程中采用无声破碎法对旧混凝土底板进行粉碎拆除。

3、无声破碎剂的破碎机理

无声破碎剂用作混凝土构筑物、岩石等脆性材料、窑炉衬里、沉井工程等其他特殊工程的安全破碎与拆除，以及花岗岩、大理石、玉石等石材的开采和切割。

无声破碎剂静力破碎技术是将一种含有铝、镁、钙、铁、氧、硅、磷、钛等元素的无机盐粉末无声破碎剂，通过用适量水调成流动状浆体，直接装入炮孔中，经水化后，产生巨大膨胀压力（可达30～50MPa）将混凝土（混凝土抗拉力学性能较差，抗拉强度通常为1.5～3.0MPa）或岩石（抗拉强度为4～10 MPa）胀裂、破碎。无声破碎剂进行破碎的机理与炸药破碎机理不同，它主要是靠破碎剂在被破碎体内发生缓慢的化学反应和物理变化而使晶粒变形、温度升高、体积膨胀，以致逐渐增大对孔壁的静膨胀压力作用，使介质产生龟裂而解体，静力膨胀破碎法也称静力迫裂和静力破碎技术。这种静力破碎技术的特点是：破碎剂非易燃、易爆危险品，运输、保管、使用安全；爆破无震动、声响、烟尘、飞石等公害；操作简单，不需堵炮孔，不用雷管，不需点炮等操作，不需专业工种。但该爆破技术也存在能量不如炸药爆破，钻孔较多，破碎效果受气温影响较大，开裂时间不易控制及成本稍高等问题。

无声破碎剂静态爆破技术主要用于混凝土、钢筋混凝土和砖石构筑物、结构物静态爆破拆除工程及各种岩石的破碎或切割，或作二次破碎，但不适用于多孔体和高耸结构。

4、施工方案设计

4.1、施工工序流程

（1）测量放样，布设孔位

根据施工要求，在进行施工前，组织测量人员对闸室底板与消力池底板进行测绘，并根据方案要求进行孔位布设。

（2）钻孔和填充破碎剂

开挖前，组织进行钻孔作业。I.钻孔机械为手风钻，施工时应注意钻孔的方向垂直水平面。Ⅱ.填充破碎剂前，应检查孔位、深度是否符合设计要求，孔内有无塞孔，孔壁是否有掉块，以及孔内有无积水和积水深度，如有发现孔位和孔深不符合设计要求时，应及时处理进行补孔、透孔或调整个别的破碎剂填充量或填充结构。

填充破碎剂采用人工方式，严格控制每孔填充量，并在填充过程中检查孔位堵塞情况，堵塞采用木塞。

（3）形成裂缝后机械破碎

待孔中破碎剂通过化学反应至使混凝土底板形成裂缝后，采用炮机进行进一步的粉碎。

（4）出渣

粉碎完成后，及时进行出渣处理，经验收合格后进入现场移交程序。

图4.1 施工工序流程图

4.2、方案设计

（1）施工机械和破碎材料设计

① 施工机械

底板为大体积混凝土，采用手风钻进行钻孔，由于所需的孔位较多，需配备6把手风钻。

② 破碎材料

破碎材料采用无声破碎剂SCA-Ⅱ型，堵塞钻孔用10cm高的木塞。

（2）参数设计

本工程无声破碎无声破碎剂静态爆破参数设计主要参考《无声破碎剂静态爆破施工工艺标准》（QB/ZJWS5223―2003），详见下表4.1。

表4.1静态破碎剂布孔参考表

注：H为物体计划破碎高度；排距b=0.6～0.9a。

① 钻孔直径

本工程根据表4.1，选用手风钻钻孔，炮孔直径为φ42mm。

② 钻孔深度

钻孔与底板面保持垂直，钻孔深度根据现现场闸室底板厚度的实际情况及表4.1而定，一般钻孔深度L控制在0.8m～1m，孔底距底板底面20cm。

③ 钻孔间距

根据现场实际情况及表4.1，控制钻孔间距a为0.3m以内，炮孔呈梅花形布置，钻孔行距为50cm。

④ 单孔填充量

破碎剂在填充前进行拌和，平均每5kg破碎剂拌1.3～1.5kg水，拌好的破碎剂在10分钟内填充至钻孔，平均每孔填充2.5kg拌好的破碎剂，填充好后立即采用木塞封孔。

⑤ 施工温度控制

本工程选用的无声破碎剂为SCA-Ⅱ，根据《无声破碎剂静态爆破施工工艺标准》（QB/ZJWS5223―2003），无声破碎剂适用温度为10～25℃，数据详见表4.2。在本工程实践中，由于受到气温的影响，在气温达到17℃以上时，破碎剂的反应时间为24小时，气温低于17℃时，反应时间相对延长，考虑采用碘钨灯加热，保证破碎剂化学反应所需的温度。

表4.2北京产SCA型无声破碎剂

型 号 SCA-1 SCA-2 SCA-3 SCA-4

适用温度 20～35℃ 10～25℃ 5～15℃ 5～8℃

⑥ 工期控制

根据现场实际情况，16孔旧闸底板拆除需要约15天时间。

5、旧闸拆除施工安全保障措施

根据《水电水利工程爆破施工技术规范》（DL/T 5135-2001）的有关规定，爆破施工必须贯彻“安全第一，预防为主”的方针。严格执行GB 6722，加强安全知识的教育，建立安全生产保证体系，确保安全生产。在本工程拆除施工过程，为确保施工安全，结合本工程的特点，实施了以下安全保障措施：

1、施工现场要挂禁止通行标志牌，严禁无关人员进入作业区。

2、操作人员必须经过培训，熟知本工种的操作规程，并取得有关部门颁发的上岗证，做到持证上岗，方可独立操作，学员必须在师傅的指导下进行操作。

3、机械进入作业地点后，施工班长应协同质安员向工人进行施工任务及安全技术措施交代。工人应熟悉作业环境和施工条件，听从指挥。遵守现场安全规则。

4、机械作业时，操作人员不得擅自离开工作岗位或将机械交给非本机操作人员操作。工作时思想要集中，严禁酒后操作。

5、机械操作人员和配合作业人员不得穿硬底鞋和拖鞋，严禁从高处往下投掷物件。

6、机械启动前，必须对机械各部份进行检查，各控制系统应处于正常状态，各部螺栓应紧固，确认全部机械完好后，才能开机。

7、电气设备和线路等应装漏电保护器，做到一机一闸、一漏电保护，以防止因潮湿漏电和绝缘损坏引起触电及设备事故。

8、投入作业的机械应检修完好，当机械发生故障时应停机检修，不准机械带病运行或超负荷运行。

9、经常注意上下左右周围施工情况，防止涉及相互危害事故发生。

10、操作机械时，应注意站在稳固的地方，禁止站在松动易跌落的地方。

11、对于已破碎将垮塌的构件、碎块应做好准备，提高警惕。

12、切割砼最后钢筋时，应做好吊挂、固定，防止突然掉落伤人。

13、成立专门的安全检查小组，每天通过涨潮时用小船进入桥闸底对桥面交通梁进行观察，如发现裂缝等现场立即展开相应的专项安全处理方法讨论会议，并根据会议确定的处理方案进行实施。

14、如需重型设备于桥面作业时应有专职安全员进行现场指挥及观测，对交通梁出现裂缝的部位应采用相应的补强措施，设备作业时应停放于墩顶部，避免出现交通梁承重后发生破坏。

15、桥闸拆除时联合桥闸管理处治安人员进行道路封闭工作。

6、效果及评价

本工程实践表明，无声破碎拆除施工技术能够有效解决了市区施工因建筑物密集、噪音限制等方面原因而无法采用常规爆破作业的难题，同时可以很好地保护原构筑物结构基础稳定和周边安全，确保了工程建设的工期和质量，取得较好的实践效果。

参考文献

[1] 无声破碎剂(JC 506--2008)

[2] 无声破碎剂静态爆破施工工艺标准(QB/ZJWS5223-2003)

[3] 水电水利工程爆破施工技术规范(DL/T 5135-2001)

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。