大唐陈村水力发电厂 安徽省 宣城市 242500
摘要：在施工作业条件受到限制且被爆破物离大坝及主要建筑物很近，普通炸药爆破影响其安全的条件下，采用静态爆破技术，利用被爆破物的临空面，通过药剂水化反应使被爆破物开裂、破损，从而达到拆除被爆破物的目的。通过静态爆破技术在陈村水库底孔扩机围堰拆除中的应用，证明该技术可以加快施工进度，提高作业效率、节约工程费用，值得在类似工程中推广运用。
关键词：静态爆破 大体积混凝土 围堰拆除
1项目概况
陈村水库位于安徽省宣城市泾县境内，长江支流青弋江上游的舒溪河上，水库控制流域面积2800km2，总库容27.06亿m3，工程以发电为主，兼有防洪、灌溉、航运和水产养殖等综合利用功能。
2002年12月，陈村水库对原大坝底孔进行改造，在保留原放空功能前提下，安装一台30KW水轮发电机组。扩机工程厂房临时围堰布置在原安装间下游侧1号机尾水区与底孔出口段之间。由于受现场条件的限制,工程施工采用重力式水下整体浇筑混凝土围堰，围堰上部宽度约3.5米，下部宽约7米。挡水标准按下游水位61.2m进行设计,堰顶高程为62m。
底孔扩机工程已于2004年8月投产发电，但临时围堰只对横向进行了部分拆除，纵向围堰未进行拆除工作，混凝土围堰内添加了水下砼不扩散剂并有拉结钢筋和部分脚手架钢管。当电厂两台机组同时发电时，纵向围堰对尾水出口形成雍堵，影响机组发电出力。2012年11月，大唐陈村水力发电厂利用冬修停水期，对底孔扩机围堰58.5米以上高程进行拆除施工。
图一 围堰原状图
2静态爆破作用原理及技术特点
2.1 作用原理
在拆除物上按设计布设钻孔，将经过水处理的静态爆破剂填入孔内静置，随着水化反应的进行，膨胀与硬化同时发生，产生膨胀压力，对孔壁施加压力，使被拆除混凝土开裂，破碎。
2.2 技术特点
（1）膨胀力大。最大可达到120兆帕（1200kg/cm2）。
（2）反应时间短。最大膨胀力可在1小时内出现。反应时间还可在1小时至12小时之间调节。
（3）施工简单，易操作。本品用洁净水搅拌后灌入钻孔中捅紧即可，操作人员培训时间很短即可操作。
（4）使用时无噪音、无振动、无飞石（不排除冲孔现象的发生）、无毒气、无冲击波，无有毒有害残留物，属无公害环保型产品。
（5）不属易燃、易爆物品。运输、保管安全可靠，使用方便，材料在包装无破损，存储地干燥，基本恒温（16℃-32℃）的条件下，保质期约一年。
3施工要点
3.1 施工条件及方案选择
因围堰所处位置为厂房下游侧，且围堰附近水下有水库已探明的F35地质断层，考虑到对水电厂厂房基础和机组运行安全性及大坝坝基稳定性影响，故不能采用普通钻孔爆破方法；采用机械切割（锯切法）因工作量不大，造价过高不经济；采用挖掘破碎机或人工风钻拆除混凝土围堰方法满足不了施工工期短的条件。基于以上几点考虑，综合分析各种方案，最终确定采用静态爆破配合机械拆除法对纵向围堰实施拆除的方案。拆除方案同时对细节进行了优化，对要拆除的混凝土，采用二次钻孔破碎方案。既第一次钻孔破碎、清除部分混凝土后再进行二次钻孔破碎，每次钻孔深度1.8米。
3.2 施工程序
（1）施工前准备：
根据施工现场情况作以下施工准备：搭设水上防护围栏；空压机一台、钢筋钳一把、风钻三台、钻杆钻头、测量水准仪；静态爆破药剂及水桶、拌和盆、防护眼镜、封孔毛巾等用具；小型挖掘破碎机一台； 同时设计钻孔孔位、孔径、孔深和用药量。
（2）施工工艺流程
完成施工准备后，确定工程施工工艺流程：搭设水上防护围栏→架设电源、空压机→孔位放样→钻孔→清孔→装药→封孔→养护→混凝土膨胀、开裂→人工配合小型机械解体混凝土
（3）放样钻孔
施工人员使用风钻，根据设计孔距、孔深、排距定位钻孔。
（4）清孔、填药、封孔、养护
钻孔完成后使用风枪清理孔内石屑、浮灰，用细钢筋绑扎小毛巾蘸水对孔内进行清洗，在填药前封孔保护。
本项工程中水与药剂的重量之比为0.34比1，即5kg的药剂兑1.7kg的水。如果现场气候温度低于5℃，建议在混合前对水进行加热至20℃-30℃左右。搅拌时可用木棍或手提式搅拌机搅拌，待搅合均匀，使之成为流质糊状或胶泥状后，迅速倒入孔内，并用毛巾头堵住孔口。在药剂经水化反应混凝土出现裂缝后，可向裂缝处加水，支持药剂的持续反应。
图二 静态爆破立面图
（5）混凝土解体
混凝土表面开裂膨胀后，因混凝土内由钢筋部分相连，利用挖掘破碎机和钢筋钳将钢筋破坏，便于挖掘破碎机清除破碎混凝土。破碎效果见下图：
图三 静态爆破平面图
3.3 施工中应注意的问题
（1）药剂搅拌
根据季节及气温选择相适应的爆破型号药剂，按实际膨胀剂用量多少，将粉末状药剂与水倒入盆中混合在一起迅速搅拌成具有流动性的稠浆为止。搅拌时应将药剂慢慢倒入已经配兑好的水中，而不是将水慢慢倒入药剂中。在倒入时应不停地搅拌。倒入和搅拌的速度要快，从药剂加入水中至灌入钻孔结束的时间应控制在5-10分钟以内，否则易冲孔。
（2）药剂灌注
在装药前应该保证钻孔孔内和孔旁洁净，余水和余渣用高压风吹洗干净后直接将混合物倒入孔中，使混合物体填充密实，灌满为止。灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂（表现开始冒气和温度烫手）不允许装入孔内。从药剂加入水到灌装结束，这个过程的时间不能超过五分钟，否则容易冲孔。混凝土在爆破剂反应开裂后，可向裂缝中加水，支持药剂持续反应,可获得更好效果。
（3）安全防护
施工中为安全起见，在静态爆破药剂搅拌与灌孔时，必须佩带防护眼镜和橡胶手套。如操作不当有可能引起喷孔，所以在灌浆后到裂缝发生前施工人员不能对孔口直视，以防万一发生喷孔对人员造成伤害。
（4）材料存放
因静态膨胀剂遇水即发生化学反应，所以一定要选择干燥、通风的材料堆放地，防止受潮影响药剂的性能。
（5）钻孔位置的控制
钻孔方向应尽可能做到与自由面平行；切割破坏混凝土时同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上，静态破碎效果才更好
4 施工设计参数要点
静态爆破技术在混凝土拆除过程中首先要确定至少有一个以上自由面（临空面），自由面越多，单位破石量就越大，经济效益也更高。施工中钻孔孔径、孔距、排拒、孔深和药剂的使用量、温度对静态爆破效果有着较大的影响。
（1）钻孔的直径确定
钻孔直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔。本次施工选用直径为45mm的风钻钻头。
（2）孔距、孔深和破碎设计
孔距、孔深和破碎设计应根据被破碎物的具体情况而定。如：混凝土结构：有无钢筋、钢筋直径、排列情况；岩石结构：性态、节理、被破碎物的大小等。孔距与排距（抵抗线距离）布置：孔距与排距的大小与岩石硬度、混凝土强度及布筋有直接关系，硬度越大、混凝土强度越高、布筋密钢筋粗时，孔距与排距越小，反之则大，孔距和排距均定位30cm。静态爆破钻孔各项数据参考可见下表
（3）药剂温度的控制
药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。实际操作中，控制药剂反应时间太快的方法有两种，一种是在拌合水中加入抑制剂，另一种方法是严格控制拌和水、药剂和破碎对象的温度。
夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处，避免曝晒。将拌合水温度控制在 15℃以下。冬季气温较低，药剂反应时间会相应延长，给施工带来不便，一般解决办法是加入促发剂和提高拌和水温度。促发剂加入过多，也会降低药剂膨胀力。拌和水温可根据实际适当提高，但最高不可超过30℃。
4结语
静态爆破技术在陈村水库底孔扩机围堰拆除工程中的应用，取得了显著的效果，通过这一工程的实验证明：在水利水电改建、扩建及修复工程需要全部或部分拆除大量的混凝土结构，特别是在施工作业条件受到限制且被爆破物离大坝及主要建筑物很近，普通炸药爆破影响其安全的条件下，采用静态爆破技术，可以加快了施工进度，提高了作业效率、节约工程费用、减轻劳动强度，值得类似工程的施工推广。
参考文献
[1]苗胜坤.大体积混凝土部分拆除方法综述.《人民长江》,2000年5期.
[2]蔡翔.静态破碎剂在荆江分洪南闸支墩拆除中的应用.《水电与新能源》,2010年5期.
[3]张雄华，张裕宏.无声爆破技术在大圳水库钢筋混凝土拆除中的应用 《湖南水利水电》,2011年2期.
论文作者:赵元
论文发表刊物:《防护工程》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/4
标签：药剂论文; 钻孔论文; 围堰论文; 混凝土论文; 静态论文; 底孔论文; 钢筋论文; 《防护工程》2017年第23期论文;