无声膨胀剂在水电站钢筋混凝土拆除中的应用

摘要：无声爆破技术采用无声膨胀剂配合相关设备拆除钢筋混凝土，拆除过程中无振动、无冲击波、无噪声、无飞石粉尘及毒气，对相邻建筑物不会造成影响。竹篙滩水电站在厂房尾水管混凝土的拆除施工中，采用无声膨胀剂的施工方法，达到了尾水管底板无损坏、防洪墙及水泵房混凝土无裂缝、拆除的轮廓线完整的质量要求。同时为加快的施工进度，及该电站按期发电创造了条件。

关键词：拆除；膨胀剂；竹篙滩水电站

Abstract: the silent blasting technology using silent expansion agent cooperate with relevant equipment demolition of reinforced concrete, in the process of demolition no vibration, no shock wave, without noise, no flying rock dust and gas, to adjacent buildings will not influence. ZhuGao beach hydropower station in the plant the dismantling of the water pipe concrete construction, the silent expansion agent construction method, to the tail pipe floor without damage, flood control wall and water pump room without concrete cracks, the demolition of contour line complete quality requirements. At the same time to speed up the construction progress of, and the plant create conditions to power.

Keywords: removed; Expansion agent; ZhuGao beach hydropower station

中图分类号： TV74 文献标识码：A 文章编号：

概述

无声膨胀剂法实质是在岩体（混凝土）上钻孔，在钻孔中灌装膨胀剂，依靠膨胀力使岩石（混凝土）产生裂隙或裂缝，从而达到破碎岩石（混凝土）的目的。可在无振动、无飞石，无噪音、无污染的条件下破碎或切割岩石或混凝土构筑物。

竹篙滩水电站位于湖南省湘西自治州花垣县,属洞庭湖区沅水水系酉水支流下游。电站工程主要建筑物为混凝土重力坝、消力池、坝后式厂房、升压站及坝顶公路桥组成。主要以发电为主，装机容量3×10MW。本工程于2007年开工，至2009年3月厂房各机组混凝土工程已分别施工到：1#机226.5m，2#机224.5m，3#机228.5m，1#机右侧水泵房基础混凝土230.5m，3#机左侧防洪墙236.5m。2010年6月，由于原已定的发电机设备生产厂家所品不能满足业主要求，业主要求设计重新进行发电机设备选型，确定发电机设备生产厂家后，机组安装高程要求与原设计不符,已浇混凝土结构不能满足新机组的安装要求,为此,设计要求原已浇筑的混凝土需进行部分拆除，即:尾水管底板高程(222.6m)以下的混凝土应保留,上部尾水管墙体及机组上游水下防渗墙均应拆除。拆除区域见图1

2．拆除方案比选

根据设计要求，混凝土拆除过程中，不能破坏尾水管底板、3#机左侧防洪墙、1#机右侧水泵房的混凝土。尾水管底板以上混凝土拆除完成后，底板混凝土表面应平顺光滑，符合水轮机生产厂家单线图要求，防洪墙及水泵房基础混凝土应无裂缝。竹篙滩水电站尾水管混凝土设计强度等级为C25，受力钢筋为Φ25@200，本次拆除混凝土方量约为1200m3。施工工期为30天。

钢筋混凝土拆除所选择的方案有：

1采用爆破拆除

该方案优点为：拆除工期短，能满足施工进度要求。缺点为：受结构钢筋和混凝土内拉模钢筋的影响，爆震裂缝开展方向和深度难以控制，不利于尾水管底板及周边结构物的保护。

2采用人工风镐凿除

该方案优点为：能严格按设计边线进行混凝土凿除，尾水管底板不受到破坏。缺点为：施工工期长，不能满足施工进度要求；且混凝土龄期达一年多，强度高，人工、器材消耗大，施工成本难以控制。

3采用无声膨胀剂拆除

该方案优点为：可做到需要拆除的拆除，需要保留的保留，尾水管底板不受到破坏，不产生爆破声响、爆破飞石、爆破粉尘、爆破震动以及爆破所产生的有毒、有害气体，此方法能确保施工安全。缺点为：对较大体积和配有大量钢筋的混凝土拆除，投入的施工机械设备多，进度较为缓慢（但要优于人工风镐凿除），施工工期没有保障。

经业主、设计、施工单位评审和比较，最终确定采用无声膨胀剂拆除钢筋混凝土。

3．施工方法

3.1钢筋混凝土拆除试验

为保证混凝土拆除过程中对保留的混凝土结构不产生影响,拆除施工前,选择1#机尾水管左边墙作为试验区,拆除高度为2m,分二层进行施工, 试验区宽度为2.33m，长度为5m，采用Φ32手风钻垂直造孔，试验区布孔按距临空面边线15cm布边孔，距有约束的开挖边线30cm布孔，间距为20cm。中间按20cm的间排距布孔，孔深1m。施工期气温为30~36℃，选择岩石（钢筋混凝土）―I型无声膨胀剂，水粉比1：3.5，膨胀开裂后，对试验区进行检查，发现垂向裂缝超过钻孔深度，水平裂缝超过边孔，经分折，主要由混凝土内部钢筋约束引起，试验区第二层拆除时，风镐凿除钢筋保护层混凝土，切割机割断水平和垂向钢筋的联系，膨胀裂缝得到了有效控制。

3.2施工工艺流程及各工序施工方法

根据钢筋混凝土拆除试验区施工积累的经验，总体施工顺序为：1#机尾水管自左向右逐块拆除，3#机尾水管自右向左逐块拆除，各机组尾水管自下游向上游拆除。施工工艺主要流程为：拆除边线测量放样――手风钻造孔及钢筋切割――配制膨胀剂及装药――挖掘机清除弃碴――保护层风镐开挖。各工序施工方法如下：

3.2.1 测量放样

按设计院下发《尾水管二次开挖平面图》《尾水管二次开挖剖面图》的开挖区要求，对各边线特征点进行现场标注，对斜坡面各点钻孔深度向现场施工员、技术员进行交底。

3.2.2手风钻造孔及钢筋切割

选用Φ32手风钻垂直造孔，分层造孔，分层最大厚度为1m，当与尾水管底板不足1m时，按实际深度造孔，底部留20cm保护层。侧面有保留混凝土结构物的部位，造孔边线与结构物的距离为10cm。临空边线及中部孔的间排距均为20cm，与其它结构物有连接的开挖边线，孔的间距为10cm。尾水管底板以上10cm及与其它结构物有连接的钢筋均应在装药前切割完成。

3.2.2配制膨胀剂及装药

水粉比采用1：3.5，用水桶量好水量后按比例加入膨胀剂，搅拌成均匀的糊状后慢慢注入孔内，注满为止。装药顺序为先装靠近有临空面的孔，然后中部孔，最后装与保留结构物边的孔。装药完成后约8小时爆破物即可自然开裂。

破碎剂装填及操作过程比较容易，但操作过程易出现冲孔而造成对操作人员的眼睛伤害，因此，选择熟练的操作人员及合理操作程序及防护措施十分重要。应采用多分灌装小组的方式。每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责取药分量和搅拌，副灌装手负责确保药剂注灌，完成后旧麻袋覆盖孔口。各小组采用“同步操作，小拌勤装”的方式操作。即：每组施工工人在操作前必须穿戴好劳保用品，每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。各灌装小组在取药、加水、拌药、灌装过程中应基本保持同步和保持相对距离进行（以免相互影响和冲孔发生安全事故），可以每孔内药剂的最大膨胀基本保持同期出现，有利于混凝土的破碎。

每次装填过程中，已经开始发生化学反映的药剂（表现为开始冒气和温度快速上升）不允许装孔内。从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不超过五分钟。

药剂反映的快慢与温度有直接关系，温度越高，反映时间越快，反之则慢。实际操作中为防止药剂反映时间过快发生冲孔伤人事故，常用两种方法：一种是在拌和水中加入延缓反映时间的抑制剂，加入量为拌和水的5%~6%；另一种方法是控制拌和水、干粉剂和岩石的温度。如：夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处避免爆晒；冬季加入促发剂和提高拌和水温度，但拌和水温度不可超过50度。反映时间一般控制在30~60分钟较好，条件较好的施工现场可根据实际情况缩短反映时间，以利于施工。

3.2.3挖掘机清除弃碴

一层开裂完成后，挖掘机进行弃碴的清理，清理过程中，应对挖掘机行走区域内的混凝土表面进行保护，同时对侧面保留的结构混凝土不应扰动。

3.2.4保护层风镐开挖

挖掘机弃碴清除完成后，测量人员对设计边线进行检查，并向保护层开挖施工员现场交底。风镐开挖保护层时，应力求开挖面平整，以保证新尾水管及尾水闸墩的结构尺寸。

3.3相关安全注意事项

3.3.1无关人员不得进入施工现场

3.3.2必须戴好安全帽、防护眼镜、穿好劳保工作吸、工作鞋和橡胶手套。发生冲孔是正常现象。也是不可预见和不可完全控制的现象。

3.3.3在药剂灌入钻孔到岩石开裂前，不可将面部直接面对已装药的钻孔。药剂灌装完成后，盖上麻袋或棕垫，远离装灌点。观察裂隙发展情况时应更加小心。此外施工现场应专门准备好请水和毛巾，冲孔时入药剂溅入眼内和皮肤上，应立即用请水冲洗。

3.3.4在破碎工程施工中需要改变和控制反映时间，必须依照规定加入抑制剂或促发剂，并按要求配制使用，严禁擅自加入其它任何法学物品。

3.3.5则钻完的孔和刚冲洗孔的钻孔，孔壁温度较高，就确定温度正常符合要求并清洗干净后才能继续装药。

3.3.6膨胀剂在允许和存放过程中应防潮、防暴晒。开封后应立即使用。如一次未使用完，应立即扎紧袋口，需要时再开封。

4．无损爆破效果及总结

竹篙滩水电站尾水管拆除施工按期完成，拆除的边线平整，满足了新设计尾水管的布置要求，与之相临的水泵房基础、防洪墙、上游水下防渗墙及尾水管底板混凝土结构物未发现裂缝及损坏，充分说明采用膨胀剂进行较大体积钢筋混凝土拆的方案是合理的。

静力爆破剂属于非燃、非爆、无毒物品，是一种含有铝、镁、钙、铁、氧、硅、磷、钛等元素的无机盐粉末状破碎剂，用适量水调成流动浆体，直接装入炮孔中，经水化后，产生巨大膨胀压力，并施加给孔壁，将混凝土或岩石悄悄地破碎。静力爆破法是在新的建筑环境下产生的一种施工工艺，在不允许使用炸药爆破以及使用机械、人工作业施工方式费用较高、效率较低的状况下，替代进行破裂拆解施工的粉末状高效率工艺，具有操作简单、安全、工期短、成本低，弥补常规爆破受环境及具体条件限制不足等特点，其经济效益是不可估量的。

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[3]杨勇.  无声破碎剂在钢筋混凝土拆除中的应用[J]. 科技创新导报. 2011(08):102.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。