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应用实例2

静态爆破在结构改造工程中的应用

北京洲际大厦位于北二环外中轴路东侧，建筑面积66000m2、框－剪结构，地下3层，地上15层。结构施工过程中由于规划要求需对其5～15层部分现浇混凝土梁及顶板进行破碎、植筋或拆除。由于混凝土为C40、楼板钢筋为Φ12@150双排双向、梁截面较小、钢筋密集、混凝土强度等级较高、且均为高空作业，故破碎施工危险性大、技术要求高。

1、方案选择

（1）施工要求

1) 拆除破碎时应尽可能保留、保护钢筋，以减少植筋作业量，为此只能采用风钻，不能采用水钻。

2) 要保证不扰动未拆结构，不影响其强度。

3) 尽可能减少现场其他机械设备(如塔吊、室外电梯)配合作业的时间。

4) 施工工序为5～15层自下而上，但其中第10、11层自上而下施工。

5) 破碎时禁止高空坠物并杜绝大块混凝土坠落，以免扰动下层结构。

（2）方案选择

根据施工要求及现场情况，经比较采用先预裂后静态爆破破碎的方案，即利用预裂爆破原理，在距离需保留结构125px外先钻1～2排密集空孔，为静态破碎提供破碎自由面，减少后续作业对保留结构的扰动，然后对需拆除部分钻孔，灌注静态破碎剂。在混凝土开裂后，用风镐集中破碎清运并保留其中的钢筋。该方案具有工期适宜、造价低、能保留其中的钢筋、占用塔吊时间短及对结构扰动较小的优点，但对施工技术要求较高，施工时需密切注意。

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2、静态爆破的设计

（1）静态爆破的原理

静态爆破是利用装在炮孔中的静态破碎剂的水化反应，使晶体变形产生体积膨胀，从而缓慢又安静地将膨胀压力施加给空孔壁。由于受到空孔壁的约束，这种膨胀压力转化为拉伸应力，一般混凝土抗拉强度仅1.5～3MPa，在这种拉伸应力作用下易引起破碎。测试表明，静态破碎剂在炮孔中产生的膨胀压力一般可达30～80MPa，能充分保证混凝土在无震动、噪声、飞石及毒气的情况下裂缝破碎。

（2）炮孔设计

1) 楼板破碎。楼板厚170，内配双排双向Φ12@150钢筋，密集空孔孔深在15～17，间距A=250px，排距B=250px，孔径40。可采用斜钻的方法使孔的长度加大，通过开V形槽造成双自由面作业(图1)，斜孔深20 cm，孔距A=20 cm；排距B=20 cm。 (a)断面图；(b)平面图(图中箭头所指为钻孔方向)

2) 梁破碎。梁上、下配筋均为Ф25，可根据情况局部剥离上下两层钢筋，然后再钻孔破碎；孔深L=0.9 ×梁高，间距A=B=15；孔径为40mm。

3) 墙破碎。可采用自上而下钻孔或采用墙面钻斜孔的方法破碎。

（3）破碎剂的配制及充填

根据不同季节选用不同的静态破碎剂，水灰比越大，膨胀压力越小，反应膨胀时间越长。考虑到施工时破碎剂的流动性，拌制时水灰比为30％。用人工搅拌浆体，水平孔用较小的水灰比，并在孔口用海绵塞封填，或用干稠的胶泥状的破碎剂搓成条塞入孔中捣实并从外部堵塞。下斜孔或向下孔可直接灌注。

3、破碎施工

使用9m3电动空压机1台，7655型凿岩机1台，G10型小风镐若干。

（1）施工工序

钻密集预裂炮孔钻充填破碎剂炮孔拌制破碎剂灌注充填破碎剂小风镐破碎对保留结构采用人工或小风镐剔凿处理。

（2）施工措施

1) 因系高空作业，作业人员需系带，戴帽。

2) 严格按布孔要求钻孔作业，以保证前期预裂缝的产生及破碎充分完全。

3) 拌制、充填、灌注破碎剂及使用风镐破碎时，需佩戴防护镜，拌制人员需戴橡胶手套作业。

4) 做好破碎楼板梁的下部支撑及护拦围挡工作，以免碎块坠落。

无损静力切割拆除技术

针对在筋混凝土结构上开孔洞及局部构件拆除，如何避免锤击等破坏性常规施工方法造成结构的损伤这一难题，我公司引进多种施工机具，通过专业施工机具局部处理不会对周边结构造成任何损伤，并根据实际情况对其洞口周边构件进行加固的一种技术。

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[ 应用实例3]

1 、拆除方案的选择

综合考虑工程质量、和环境保护的要求，确定用静态破碎剂胀碎法结合人工机械拆除，用破碎剂胀碎法，施工过程中无爆破声响、无飞石、无震动、气，对周围环境无干扰，满足工程和环保要求，为此进行试验段施工，在确保施工方案可行后方可进行大面积拆除。

图 1 2+774 2+386段原挡墙拆除及重建示意

2 、无声破碎剂拆除试验

2.1 试验段及破碎剂选择

为保证拆除方案的可行性和拆除质量，确定施工各项参数，决定在 2+306.7~2+317.7(I 试验段 ) 和 2+317.7-2+327 ． 7( 试验段 ) 取两个试验段进行试验，通过现场试验选用合适的施工方案及参数。挡墙拆除高度 0.7~ 1.7m ，使用无声破碎剂配合分裂机、液压破碎锤进行拆除。

原挡墙完整性较好，且在开挖过程中只有一个自由面，因此，必须选用能提供较大膨胀力的静态破碎剂，经比选后采用了中岩牌静态破碎剂 (HSCA) ，其技术参数见表 1 。

表 1静态破碎剂技术参数

型 号适用温度 / 膨 胀 压 /MPa8h24h48hHSCA-I35 ± 5 30 55 90HSCA-II25 ± 5 20 45 60HSCA-III10 ± 5 10 25 352.2 无声破碎剂破碎机理和特点

无声破碎剂是一种粉状能破碎材料，用以拆除混凝土建筑和开采切割大理石、花岗岩。用水将 HSCA 调成浆体灌入岩石或混凝土钻孔中，经 8~48 h 产生的膨胀压可使被破碎体产生裂纹，随着时间的顺延裂纹会不断扩大，利于铲除作业。特别适用在不宜采用爆破的场合，进行破碎或拆除作业，使用，效率高，不中断交通，不停工停产。

2.3 钻孔参数设计

根据已有施工经验的钻孔参数 ( 表 2) ，设计两个试验段的钻孔参数如图 2 ，其中 I 试验段钻孔孔口位于拆除高程以上 125px 处，孔向水平下倾 30 °，孔距 750px ，孔径 75px ，孔深 1000px ； II 试验段钻孔孔口拆除高程以上 125px 处，孔向水平下倾 30 ，孔距 1250px ，孔径 100px ，孔深 1250px 。

表 2钻孔参数

被破碎物体孔径 /mm孔距 /cm孔深抵抗线 /cm用量 / （ kg · m -3 ）软质岩破碎35~5040~60H40~608~10中硬质岩破碎35~6530~601.05H30~5010~15岩石切割30~4020~40H100~2005~15素混凝土破碎35~5040~600.8H30~408~10钢筋混凝土破碎35~5015~30H20~3015~252.4 拆除步骤

a) 布孔：如图 2 。

b) 清孔：钻孔完成后，采用高压风清孔。在充填浆体前清除干净孔内杂物，禁止有水进入孔内稀释浆体，影响破碎效果，延长破碎时间。

c) 填充：将孔内杂物用气泵吹干净后，将搅拌好的 HSCA 浆体在短时间内灌入孔中，经过 3~20h 后 HSCA 产生膨胀压，可使岩石产生裂纹，随着时间推移裂纹会不断扩大。后用挖掘机挖装铲除作业。

d) 在水平的裂缝形成后，使用人工风镐和分裂机将待拆除的混凝土墙破碎后装车外运。

3 、试验结果

统计下来， I 试验段钻孔共 34 个， II 试验段钻孔共 21 个。水和破碎剂均按 1 ： 2.85 的比例配制，共用 2 箱 ( 40kg ) 无声破碎剂。．在 2005 年 9 月 11 日 上午 8 点开始填无声破碎剂， 10 点 45 分填完。次日凌晨 3 点开始裂缝，上午 8 点检查裂缝的结果。

检查结果如下： I 试验段的混凝土挡墙全部在设计拆除高程附近裂开，开裂线与设计拆除线偏差 2 -3 cm ，符合设计要求 ( 图 3) ；试验段 2 十 317.7-2+324 范围，已经裂开，开裂线与设计拆除线偏差 3~ 4 cm ，比 I 试验段的偏差稍大但仍符合设计要求，而 2+324 2+327.7 范围内的混凝土挡墙却没有开裂 ( 图 4) ， 2+324 2+327.7 段未开裂的原因可能与钻孔间距过大池工过程中水和破碎剂未严格按厂家推荐的比例配制 ( 浆体偏稀 ) 或充填不够密实有关。

根据试验结果，在确保钻孔间距既便于拆除施工又不影响剩余部分结构使用功能的前提下，经现场监理确认，项目部确定了按 I 试验段的施工参数进行全施工段内的挡墙拆除的施工方案。

4 、施工效果

项目部按照以上试验参数，用静态破碎剂对原挡墙进行破碎，施工中无震动，无冲击波，无飞石，既保证了施工和工期，又保证了未拆除结构的完整性和强度，取得了较好的效果 ( 图 5 、图 6) 。

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