靜力爆破技術(shù)在拆除鋼筋混凝土剪力墻煙道中的應(yīng)用

張　輝（福建龍凈環(huán)保股份有限公司）

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靜力爆破技術(shù)在拆除鋼筋混凝土剪力墻煙道中的應(yīng)用

張輝（福建龍凈環(huán)保股份有限公司）

靜力爆破技術(shù)是在混凝土等介質(zhì)上鉆孔，在鉆孔中灌裝靜力破碎劑，利用靜態(tài)破碎劑化學(xué)反應(yīng)，使破碎劑晶體變形，產(chǎn)生體積膨脹；通過膨脹壓力使混凝土介質(zhì)產(chǎn)生裂隙或裂縫，從而達到破碎的目的。某些特殊環(huán)境下，可實現(xiàn)混凝土構(gòu)筑物的無振動、無飛石，無噪音的破碎與拆除。

引言

隨著國家環(huán)保政策的改變，大氣污染治理成為當務(wù)之急。如何實現(xiàn)煙氣治理與生產(chǎn)兼顧，短工期內(nèi)完成影響生產(chǎn)的煙道改造接駁作業(yè)是煙氣治理改造工程施工中棘手的問題。一般而言，大型火力發(fā)電廠與煙囪連接的出口煙道均設(shè)計為厚鋼筋混凝土剪力墻煙道（墻體厚度300mm以上），如采用常規(guī)的機械破碎進行拆除施工作業(yè)工期很難滿足。然而，由于周邊鄰近建（構(gòu)）筑物的限制也會給爆破帶來很大的難度，控制爆破產(chǎn)生的振動、沖擊、飛石等將對鄰近建（構(gòu)）筑物造成影響（特別對鍋爐主機運行的影響）；因此，不允許使用爆破拆除方式。結(jié)合以往工程巖土工程經(jīng)驗，采用靜力爆破技術(shù)（預(yù)爆破形成貫通裂縫）并結(jié)合機械拆除輔助方案，實現(xiàn)短工期目標，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

1　工程概況

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司煙氣脫硫脫硝減排工程位于青海鹽湖集團綜合利用項目一期以南，鐵路專用線南側(cè)。該項目1#機組于2016年5月15日停機，并于6月10日完成鋼筋混凝土煙道改造接駁。原鋼筋混凝土煙道方形截面（3m×5m），剪力墻厚度350mm，需拆除長度30m；鋼筋混凝土煙道拆除工期5d，因靠近煙囪等高聳構(gòu)筑物，結(jié)合施工場地情況，采用靜力爆破技術(shù)（預(yù)爆破形成貫通裂縫）并結(jié)合機械拆除輔助方案。

2　靜力破碎劑及工作原理

靜力破碎劑是一種不使用炸藥就能使巖石、混凝土破裂的粉狀工程施工材料。其破碎原理就是對被破碎介質(zhì)，經(jīng)過合理的破碎設(shè)計（孔徑、孔距等的確定）及鉆孔，將粉狀破碎劑用適量水調(diào)成流動狀漿體，直接注入鉆孔中，利用靜態(tài)破碎劑加水后發(fā)生水化反應(yīng)，使破碎劑晶體變形，產(chǎn)生體積膨脹，從而緩慢的、靜靜地將膨脹壓力（可達30～50MPa）施加給孔壁，將介質(zhì)破碎。靜力破碎是一種新的破碎或切割巖石和混凝土的方法。其典型的化學(xué)反應(yīng)式為：

CaO＋H2O→Ca（OH）2＋6.5×104J

式中CaO——氧化鈣；

H2O——水；

Ca（OH）2——氫氧化鈣；

J——焦（熱量單位）。

3　施工方案設(shè)計

鋼筋混凝土剪力墻煙道拆除施工，施工方案設(shè)計的主要關(guān)鍵點為：①在不停機的狀態(tài)下，采用靜力爆破技術(shù)將整澆的鋼筋混凝土剪力墻煙道按橫向和縱向預(yù)先裂縫分割 （即產(chǎn)生貫穿性分割裂縫）。②后期在停機狀態(tài)下，采用機械免爆方式塊狀快速拆除鋼筋混凝土剪力墻。

靜力爆破鋼筋混凝土剪力墻煙道施工主要遵循以下施工流程：設(shè)計布孔→測量定位→鉆孔→填藥→藥劑反應(yīng)→破碎清渣。其中關(guān)鍵在于對構(gòu)筑物構(gòu)造、作業(yè)環(huán)境、破碎程度、工期要求、氣候條件、實體配筋進行詳細分析，以確定鉆孔參數(shù)、鉆孔分布。本工程鋼筋混凝土剪力墻拆除具體鉆孔設(shè)計及分布如下：將剪力墻煙道頂面及2側(cè)面，按預(yù)裂縫布置按1.2m× 2.1m區(qū)域分割考慮，其中立面墻體布孔：橫向（高5m）5行，孔距300mm，縱向（長30m）10列，孔距300mm；頂面布孔：橫向（寬3m）4行，孔距300mm，縱向（長30m）10列，孔距300mm；孔徑按40mm設(shè)計，共約1800個鉆孔。

4　施工質(zhì)量關(guān)鍵控制

影響靜力爆破施工效果的因素主要有：①鉆孔的直徑及方式；②藥劑的水灰配合比；③裝藥施工的順序及時間。

4.1鉆孔的直徑及方式

鉆孔直徑及方式與破碎效果有直接關(guān)系，鉆孔過小，不利于藥劑充分發(fā)揮效力；鉆孔太大，孔口難以堵塞。根據(jù)以往工程案例及施工工藝推薦鉆孔直徑，采用直徑為38～42mm的鉆頭。整體現(xiàn)澆的方形筋混凝土剪力墻煙道立面墻體成孔時，為確保裝藥的密實度及孔口封堵采用向下傾斜的眼孔。鉆孔完成后，孔內(nèi)余水和余渣用壓縮空氣風(fēng)吹干凈，并確保孔口干凈。

為不影響鍋爐機組運行，鉆孔需在發(fā)電機組運行狀態(tài)下進行，在實現(xiàn)剪力墻煙道預(yù)裂縫的同時又不能完全破壞煙道，而影響煙氣外排煙囪的功能；因此，對鉆孔深度有較嚴格的要求。結(jié)合原鋼筋混凝土煙道剪力墻厚度為350mm，并根據(jù)設(shè)計方案，要求施工時鉆孔深度和裝藥深度為300mm。

4.2藥劑的水灰配合比

為確保剪力墻破碎效果，靜力爆破裝藥施工前先進行試塊破碎效果驗證，從而確定達到最佳效果的藥劑水灰比。通過試塊驗證數(shù)據(jù)，并結(jié)合工程案例經(jīng)驗，確定細粉末藥劑（SDP1）水灰比在32%左右時流動性較好，灌孔后藥劑的自密性高。

4.3裝藥施工的順序及時間

靜力爆破裝藥施工的順序及時間尤為重要。一般采用“同步操作，少拌勤裝”的方式進行，各裝藥小組在取藥、加水、拌和、裝藥過程中要做到基本同步，以達到每個孔內(nèi)藥劑的最大膨脹壓同期出現(xiàn)的效應(yīng)。

在施工過程中要控制好藥劑反應(yīng)時間。藥劑反應(yīng)的快慢與溫度有直接的關(guān)系，溫度越高，反應(yīng)時間越快，反之則慢。施工過程中，已經(jīng)開始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的藥劑（表現(xiàn)開始冒氣和溫度快速上升）不允許裝入孔內(nèi)。從藥劑加入拌合水到灌裝結(jié)束，這個過程的時間不能超過5min。

一般來說，在施工中控制藥劑反應(yīng)時間有兩種方法：①在拌合水中加入抑制劑。②嚴格控制拌和水、干粉藥劑和混凝土的溫度。本工程地處于青藏高原的格爾木市，海拔3000m，由于白天日照時間長，氣溫較高。因此，在靜力爆破施工之間對原鋼筋混凝土煙道剪力墻進行遮陰，藥劑存放在陰涼處，施工時將拌合水溫度控制在15℃以下，從而避免藥劑反應(yīng)過快造成傷人事故。

5　安全、職業(yè)健康及環(huán)境保護措施

職業(yè)健康、環(huán)境保護及施工安全是不容忽視的問題。根據(jù)靜力爆破劑的原理及成分特性，施工時須做好安全措施，并制定相關(guān)操作技術(shù)規(guī)程：

（1）采用具有腐蝕性的靜力破碎劑作業(yè)時，灌漿人員必須戴防護手套和防護眼鏡。

（2）在相鄰的兩孔之間，嚴禁鉆孔與注入破碎劑同步進行施工。

（3）在藥劑灌入鉆孔到混凝土開裂前，不可將面部直接近距離面對已裝藥的鉆孔。觀察裂縫發(fā)展情況時應(yīng)格外小心。此外施工現(xiàn)場應(yīng)專門備好清水和毛巾，沖孔時如藥劑濺入眼內(nèi)和皮膚上，應(yīng)立即用清水沖洗。

（4）在破碎工程施工中需要改變和控制反應(yīng)時間，必須依照規(guī)定加入抑制劑，并按要求配制使用，嚴禁擅自加入去他任何化學(xué)物品。

（5）破碎劑運輸和存放中應(yīng)防潮，開封后請立即使用。

（6）在施工場地按照污水排放要求做好深沉池，施工用的污水經(jīng)沉淀合格后方可排外排。為防止土壤污染及其它構(gòu)筑物被腐蝕，要采取將未反應(yīng)完成的藥劑放在容器內(nèi)，待化學(xué)反應(yīng)充分完成后，隨碴土一起外運。

6　經(jīng)濟效益分析

在場地條件及工期等限制的情況下，如單純使用機械拆除鋼筋混凝土剪力墻煙道的施工方式施工效率低下，費用較高，工期長。同樣，高效的采用炸藥爆破的方式不被允許的。因此，采用高效的靜力爆破技術(shù)（預(yù)爆破形成貫通裂縫）并結(jié)合機械拆除的施工方式成為首選，不但能實現(xiàn)短工期目標，也產(chǎn)生良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

以本工程為例，拆除工程量為：鋼筋混凝土煙道方形截面（3m×5m），剪力墻厚度350mm，需拆除長度30m；采用機械免爆拆除方式與靜力爆破+機械拆除方式費用對比如下：

（1）機械免爆拆除的方式?？紤]施工降效因素及高原地區(qū)機械降效影響（施工機械降效調(diào)整系數(shù)1.45），初步估計需30臺班，當?shù)?50型挖掘機（帶破碎頭）租賃費用為2000元/臺班，拆除以上工程量費用為2000元/臺班×30臺班=60000元。

（2）靜力爆破+機械拆除方式。總孔數(shù)約1800個（孔深300mm）。人工成孔單價為20元/個，成孔費用為1800個×16元/個=28800元；靜力破碎劑約0.6kg/個，總重量為：0.6kg/個×1800個=1080kg；靜力破碎劑單價為2.3元/kg，該項費用為2.3元/kg×1080kg×1.1（損耗率）=2730元。后續(xù)機械配合拆除使用2臺班，2000元/臺班×2臺班=4000元。以上費用合計為35530元。

綜上，當僅考慮混凝土實體拆除時，采用靜力爆破+機械拆除方式費用比機械免爆拆除的方式節(jié)省24470元，經(jīng)濟效益顯著。

7　結(jié)語

在煙氣治理改造項目中，特殊情況和環(huán)境下不允許使用常規(guī)爆破來拆除構(gòu)筑物時，如何短工期內(nèi)完成鋼筋混凝土煙道的拆除及接駁，實現(xiàn)脫硫改造與生產(chǎn)兼顧一直以來都是困擾我們的難題。在炸藥爆破原理及施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，運用新材料實現(xiàn)靜力爆破在某些特殊情況下與常規(guī)機械拆除或炸藥爆破相比更具有優(yōu)越性，它既保證了安全要求，又縮短了施工工期，極大地降低了工程施工成本。通過在改造項目中鋼筋混凝土剪力墻煙道拆除工程應(yīng)用，為類似工程提供很好的經(jīng)驗借鑒。靜力爆破是一種新型的爆破方法，它是常規(guī)的炸藥爆破的一種發(fā)展、延伸，通過在改造項目中鋼筋混凝土剪力墻煙道拆除工程應(yīng)用，為類似工程提供很好的經(jīng)驗借鑒。

［1］史雅語，金驥良，顧毅成.工程爆破實踐［M］.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002.

［2］王文龍.鉆眼爆破.北京：煤炭工業(yè)出版社，1989.

［3］汪旭光.《爆破手冊》.北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

［4］陸春昌，林發(fā)榮.爆破施工.重慶：重慶大學(xué)出版社，2010.

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2016-5-20

TU746.5

A

2095-2066（2016）16-0224-02