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應用實例2

靜態(tài)爆破在結構改造工程中的應用

北京洲際大廈位于北二環(huán)外中軸路東側，建筑面積66000m2、框－剪結構，地下3層，地上15層。結構施工過程中由于規(guī)劃要求需對其5～15層部分現(xiàn)澆混凝土梁及頂板進行破碎、植筋或拆除。由于混凝土為C40、樓板鋼筋為Φ12@150雙排雙向、梁截面較小、鋼筋密集、混凝土強度等級較高、且均為高空作業(yè)，故破碎施工危險性大、技術要求高。

1、方案選擇

（1）施工要求

1) 拆除破碎時應盡可能保留、保護鋼筋，以減少植筋作業(yè)量，為此只能采用風鉆，不能采用水鉆。

2) 要保證不擾動未拆結構，不影響其強度。

3) 盡可能減少現(xiàn)場其他機械設備(如塔吊、室外電梯)配合作業(yè)的時間。

4) 施工工序為5～15層自下而上，但其中第10、11層自上而下施工。

5) 破碎時禁止高空墜物并杜絕大塊混凝土墜落，以免擾動下層結構。

（2）方案選擇

根據(jù)施工要求及現(xiàn)場情況，經比較采用先預裂后靜態(tài)爆破破碎的方案，即利用預裂爆破原理，在距離需保留結構125px外先鉆1～2排密集空孔，為靜態(tài)破碎提供破碎自由面，減少后續(xù)作業(yè)對保留結構的擾動，然后對需拆除部分鉆孔，灌注靜態(tài)破碎劑。在混凝土開裂后，用風鎬集中破碎清運并保留其中的鋼筋。該方案具有工期適宜、造價低、能保留其中的鋼筋、占用塔吊時間短及對結構擾動較小的優(yōu)點，但對施工技術要求較高，施工時需密切注意。

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2、靜態(tài)爆破的設計

（1）靜態(tài)爆破的原理

靜態(tài)爆破是利用裝在炮孔中的靜態(tài)破碎劑的水化反應，使晶體變形產生體積膨脹，從而緩慢又安靜地將膨脹壓力施加給空孔壁。由于受到空孔壁的約束，這種膨脹壓力轉化為拉伸應力，一般混凝土抗拉強度僅1.5～3MPa，在這種拉伸應力作用下易引起破碎。測試表明，靜態(tài)破碎劑在炮孔中產生的膨脹壓力一般可達30～80MPa，能充分保證混凝土在無震動、噪聲、飛石及毒氣的情況下裂縫破碎。

（2）炮孔設計

1) 樓板破碎。樓板厚170，內配雙排雙向Φ12@150鋼筋，密集空孔孔深在15～17，間距A=250px，排距B=250px，孔徑40?？刹捎眯便@的方法使孔的長度加大，通過開V形槽造成雙自由面作業(yè)(圖1)，斜孔深20 cm，孔距A=20 cm；排距B=20 cm。 (a)斷面圖；(b)平面圖(圖中箭頭所指為鉆孔方向)

2) 梁破碎。梁上、下配筋均為Ф25，可根據(jù)情況局部剝離上下兩層鋼筋，然后再鉆孔破碎；孔深L=0.9 ×梁高，間距A=B=15；孔徑為40mm。

3) 墻破碎?？刹捎米陨隙裸@孔或采用墻面鉆斜孔的方法破碎。

（3）破碎劑的配制及充填

根據(jù)不同季節(jié)選用不同的靜態(tài)破碎劑，水灰比越大，膨脹壓力越小，反應膨脹時間越長。考慮到施工時破碎劑的流動性，拌制時水灰比為30％。用人工攪拌漿體，水平孔用較小的水灰比，并在孔口用海綿塞封填，或用干稠的膠泥狀的破碎劑搓成條塞入孔中搗實并從外部堵塞。下斜孔或向下孔可直接灌注。

3、破碎施工

使用9m3電動空壓機1臺，7655型鑿巖機1臺，G10型小風鎬若干。

（1）施工工序

鉆密集預裂炮孔鉆充填破碎劑炮孔拌制破碎劑灌注充填破碎劑小風鎬破碎對保留結構采用人工或小風鎬剔鑿處理。

（2）施工措施

1) 因系高空作業(yè)，作業(yè)人員需系帶，戴帽。

2) 嚴格按布孔要求鉆孔作業(yè)，以保證前期預裂縫的產生及破碎充分完全。

3) 拌制、充填、灌注破碎劑及使用風鎬破碎時，需佩戴防護鏡，拌制人員需戴橡膠手套作業(yè)。

4) 做好破碎樓板梁的下部支撐及護攔圍擋工作，以免碎塊墜落。

無損靜力切割拆除技術

針對在筋混凝土結構上開孔洞及局部構件拆除，如何避免錘擊等破壞性常規(guī)施工方法造成結構的損傷這一難題，我公司引進多種施工機具，通過專業(yè)施工機具局部處理不會對周邊結構造成任何損傷，并根據(jù)實際情況對其洞口周邊構件進行加固的一種技術。

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[ 應用實例3]

1 、拆除方案的選擇

綜合考慮工程質量、和環(huán)境保護的要求，確定用靜態(tài)破碎劑脹碎法結合人工機械拆除，用破碎劑脹碎法，施工過程中無爆破聲響、無飛石、無震動、氣，對周圍環(huán)境無干擾，滿足工程和環(huán)保要求，為此進行試驗段施工，在確保施工方案可行后方可進行大面積拆除。

圖 1 2+774 2+386段原擋墻拆除及重建示意

2 、無聲破碎劑拆除試驗

2.1 試驗段及破碎劑選擇

為保證拆除方案的可行性和拆除質量，確定施工各項參數(shù)，決定在 2+306.7~2+317.7(I 試驗段 ) 和 2+317.7-2+327 ． 7( 試驗段 ) 取兩個試驗段進行試驗，通過現(xiàn)場試驗選用合適的施工方案及參數(shù)。擋墻拆除高度 0.7~ 1.7m ，使用無聲破碎劑配合分裂機、液壓破碎錘進行拆除。

原擋墻完整性較好，且在開挖過程中只有一個自由面，因此，必須選用能提供較大膨脹力的靜態(tài)破碎劑，經比選后采用了中巖牌靜態(tài)破碎劑 (HSCA) ，其技術參數(shù)見表 1 。

表 1靜態(tài)破碎劑技術參數(shù)

型 號適用溫度 / 膨 脹 壓 /MPa8h24h48hHSCA-I35 ± 5 30 55 90HSCA-II25 ± 5 20 45 60HSCA-III10 ± 5 10 25 352.2 無聲破碎劑破碎機理和特點

無聲破碎劑是一種粉狀能破碎材料，用以拆除混凝土建筑和開采切割大理石、花崗巖。用水將 HSCA 調成漿體灌入巖石或混凝土鉆孔中，經 8~48 h 產生的膨脹壓可使被破碎體產生裂紋，隨著時間的順延裂紋會不斷擴大，利于鏟除作業(yè)。特別適用在不宜采用爆破的場合，進行破碎或拆除作業(yè)，使用，效率高，不中斷交通，不停工停產。

2.3 鉆孔參數(shù)設計

根據(jù)已有施工經驗的鉆孔參數(shù) ( 表 2) ，設計兩個試驗段的鉆孔參數(shù)如圖 2 ，其中 I 試驗段鉆孔孔口位于拆除高程以上 125px 處，孔向水平下傾 30 °，孔距 750px ，孔徑 75px ，孔深 1000px ； II 試驗段鉆孔孔口拆除高程以上 125px 處，孔向水平下傾 30 ，孔距 1250px ，孔徑 100px ，孔深 1250px 。

表 2鉆孔參數(shù)

被破碎物體孔徑 /mm孔距 /cm孔深抵抗線 /cm用量 / （ kg · m -3 ）軟質巖破碎35~5040~60H40~608~10中硬質巖破碎35~6530~601.05H30~5010~15巖石切割30~4020~40H100~2005~15素混凝土破碎35~5040~600.8H30~408~10鋼筋混凝土破碎35~5015~30H20~3015~252.4 拆除步驟

a) 布孔：如圖 2 。

b) 清孔：鉆孔完成后，采用高壓風清孔。在充填漿體前清除干凈孔內雜物，禁止有水進入孔內稀釋漿體，影響破碎效果，延長破碎時間。

c) 填充：將孔內雜物用氣泵吹干凈后，將攪拌好的 HSCA 漿體在短時間內灌入孔中，經過 3~20h 后 HSCA 產生膨脹壓，可使巖石產生裂紋，隨著時間推移裂紋會不斷擴大。后用挖掘機挖裝鏟除作業(yè)。

d) 在水平的裂縫形成后，使用人工風鎬和分裂機將待拆除的混凝土墻破碎后裝車外運。

3 、試驗結果

統(tǒng)計下來， I 試驗段鉆孔共 34 個， II 試驗段鉆孔共 21 個。水和破碎劑均按 1 ： 2.85 的比例配制，共用 2 箱 ( 40kg ) 無聲破碎劑。．在 2005 年 9 月 11 日 上午 8 點開始填無聲破碎劑， 10 點 45 分填完。次日凌晨 3 點開始裂縫，上午 8 點檢查裂縫的結果。

檢查結果如下： I 試驗段的混凝土擋墻全部在設計拆除高程附近裂開，開裂線與設計拆除線偏差 2 -3 cm ，符合設計要求 ( 圖 3) ；試驗段 2 十 317.7-2+324 范圍，已經裂開，開裂線與設計拆除線偏差 3~ 4 cm ，比 I 試驗段的偏差稍大但仍符合設計要求，而 2+324 2+327.7 范圍內的混凝土擋墻卻沒有開裂 ( 圖 4) ， 2+324 2+327.7 段未開裂的原因可能與鉆孔間距過大池工過程中水和破碎劑未嚴格按廠家推薦的比例配制 ( 漿體偏稀 ) 或充填不夠密實有關。

根據(jù)試驗結果，在確保鉆孔間距既便于拆除施工又不影響剩余部分結構使用功能的前提下，經現(xiàn)場監(jiān)理確認，項目部確定了按 I 試驗段的施工參數(shù)進行全施工段內的擋墻拆除的施工方案。

4 、施工效果

項目部按照以上試驗參數(shù)，用靜態(tài)破碎劑對原擋墻進行破碎，施工中無震動，無沖擊波，無飛石，既保證了施工和工期，又保證了未拆除結構的完整性和強度，取得了較好的效果 ( 圖 5 、圖 6) 。

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