一种机械切割与静力爆破联合拆除混凝土结构的施工工艺

一种机械切割与静力爆破联合拆除混凝土结构的施工工艺

文秋实

文秋实

深圳中铁二局工程有限公司广东深圳518034

摘要：机械切割能高效地切断混凝土中的钢筋，可方便快捷地分层分割混凝土，为分区静力爆破增加临空面，提高施工效率。而静力爆破拆除混凝土施工方便、操作简单、效率高，同时对保留的混凝土结构不会造成破坏。本施工方法联合采用机械切割与静力爆破拆除两种施工工艺，综合了两种施工方法的优点，施工安全性高、无振动、无污染，不需要投入大量人工及设备，施工机械化程度较高，在深圳地铁科技大厦深基坑工程中得到了良好运用，有效保证了地铁运营安全。

关键词：爆破；拆除；新技术

1前言

在城市建筑密集区，地下构筑物错综复杂，往往成为后续工程施工的障碍，如何安全拆除这些构筑物已成为业界重要课题。而传统的爆破施工难以控制爆破产生的巨大的冲击波，单一的机械切割或静力爆破又有效率低下等问题。在深圳地铁科技大厦深基坑工程中，应用了一种新的机械切割与静力爆破联合施工技术，成功拆除了地铁盾构加固区的钢筋混凝土结构，保证了施工安全、提高了拆除效率、节约了施工成本。

2工程概况

地铁科技大厦深基坑工程位于深圳市深南大道与科苑路交界处，是四十九层高的超高层商业建筑。基坑位于深大地铁站上部，地铁站右侧设计为塔楼基坑，左侧设计为裙楼基坑，基坑支护方案为围护桩加内支撑，开挖最大深度约22.30m，围护桩距地铁盾构区间最近处1.5m。

基坑内存在加固地铁盾构吊出井的C15回填混凝土及土钉墙支护结构。根据基坑咬合桩的设计情况，上述钢筋混凝土结构阻碍了基坑围护体系施工，需要进行拆除，且拆除量达2066m3，拆除量较大。如图1、图2所示。

图1地铁盾构加固区平面图

图2地铁盾构加固区剖面图

3施工准备

（1）施工前对原盾构加固区结构图进行认真分析和深入研究，对原盾构加固区的位置、埋深、结构形式等进行全面的摸排；

（2）主要材料：静力破碎剂，由铝酸钙、硅酸盐水泥、减水剂、缓凝剂组成，无毒、无味备用洁净水和毛巾；

（3）施工机具：钻机4台、空压机1台、切割机2台、风镐2台、装载机2辆、自卸汽车1辆。

4机械切割施工

4.1分隔设计与拆除方案

（1）对地铁盾构加固区的钢筋混凝土结构进行分隔设计，然后利用切割机按分割线位置切割出宽10cm、深50cm的槽作为施工工作面；

（2）先按1-11的分块顺序、每50cm一层的方法拆除到4.728m标高位置，再按1-7的分块顺序、每50cm一层的方法将地铁盾构加固区的钢筋混凝土结构全部拆除，分块8-11保持不动，详见图3。

图3原盾构加固区分块示意图

4.2切割设备固定与切割

（1）根据切割线选择合理的位置，固定切割设备。

（2）设备固定采用在混凝土实体上钻孔，用膨胀螺栓紧固设备底座的方法。

（3）目前国内常用为D1200mm的锯片切割地坪或基础，最大切割厚度达1m，本工程采用金刚石碟式锯片切割法。

5静力爆破施工

5.1静力破碎剂的选型

静力破碎剂的使用效果与温度、混凝土强度、孔距、水灰比、灌注时间和速度有关。为了控制破碎速度，被拆除混凝土开裂时间控制在8-12h之间，因此，在使用前对不同品种静力破碎剂进行破碎试验，以确定适合工程效果的破碎剂的品种。

5.2破碎参数的确定

根据被拆除混凝土的强度、结构形状和拆除要求，设计不同的孔径、孔距和孔深，本工程孔径42mm，孔距15cm，孔深50cm，装药量约10kg/m3。

5.3灌注静力破碎剂

（1）对于向下倾斜的孔眼，在药剂中加入重量比25%左右的水拌成可流糊药剂，将药剂迅速倒入孔内以确保药剂密实灌满孔眼；用药卷填孔应逐孔捅实。粗颗粒药剂应将水灰比调至0.22-0.25时为最佳，细粉末药剂则将水灰比调至0.32时为最佳；对于向上倾斜的孔眼，可把药剂装入比孔眼直径稍小的高强度长纤维纸袋，将纸袋放入盛有纯净水的水盆充分浸润30-50s左右，待纸袋完全不冒气泡时，可将纸袋取出逐孔装入并塞紧；

（2）钢筋混凝土结构开始开裂后，往裂缝处加入适当的水，可使药剂得到持续反应。装填药剂时，要细致观察混凝土结构、药剂和温度是否合乎要求。灌装过程中已开始化学反应的药剂绝不允许再使用，整个施工过程不得超过5min。

（3）药剂化学反应过快也容易发生药剂冲出伤人的事故，可适当加入延缓化学反应时间的药剂。一般情况下，化学反应时间保持在30-60min间比较好。

5.4人工破碎

等待膨胀剂充分反应后，混凝土已经裂开，见图4，此时可采用风镐机将混凝土打碎，安排钩机将二次破碎后的废渣装车外运，重复分层切割静爆作业，即可完成拆除工作，如图5所示。

图4静力爆破形成的裂缝图5成功拆除混凝土

6质量标准

（1）拆除区域外的老混凝土和钢筋保护层应无损伤，混凝土表面无残留振动裂隙、松动块体，以及多余的钻孔、锯槽；

（2）拆除后被保留的建筑物几何形状满足设计结构要求；

（3）拆除后用高压清水将保留部分的拆除面冲洗干净，并保持洁净直至盖新混凝土。

（4）拆除钻孔孔径不得大于42mm，钻孔倾斜度允许偏差为±1°，开口线允许偏差为5cm。

7质量控制措施

（1）在混凝土拆除作业前，应做详细的专项施工方案，并在施工中根据拆除实施效果，不断完善以达到更好的效果。

（2）加强施工技术管理，强化施工技术交底制度，做好现场技术指导；

（3）严格按照规定的参数进行施工，确保钻孔的精度，对所有的孔眼、浸泡、灌注等关键工序进行全方位的跟踪检查。

8结论

本工艺针对地铁盾构加固段混凝土拆除的技术问题，制定了拆除相关施工程序、施工方法和控制措施内容，并在拆除过程中保证了地铁的正常运营，具有一定的社会效益，主要表现以下方面：

（1）机械化的程度较高，减少劳动力

以往的混凝土基础拆除过程中，需要使用大量的人工配合空压机、风镐进行凿除。采用新工艺后，一个台班只需配置3-4人便可以完成计划工作量。

（2）功效高，工期短

在采用机械切割和静力爆破施工后，工效较以往人工凿除有了大幅度的提高，同时工期缩短。

（3）对环境的污染少

本施工工艺满足环保的要求，没有粉尘和废气产生，噪音可控，具有传统施工方法无法比拟的优越性。

参考文献：

[1]李增书.静力无声爆破剂在井下破除密闭和巷道贯通时的应用[J].煤矿安全，1989，（10）：20-21.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.爆破安全规程：GB6722-2014[S].中国标准出版社，2014.

[3]CSIC-YS.土方与爆破工程施工操作规程：YSJ401-1989[S].1989.

作者简介：文秋实（1986-），男，湖南益阳人，工程师，从事施工技术研究。