《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》是葛洲壩集團第二工程有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是周厚貴、馬江權、龔政休、丁新忠、熊劉斌；該工法的適用範圍是在水利樞紐運行工程正常運行的條件下，對原壩體及人口密集區其他混凝土建（構）築物的拆除。
《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》主要的工法特點是：採用靜裂拆除原建築物老混凝土；通過調節鑽孔的排距及孔向，可使被拆除的混凝土進行“可控預裂”；實施過程中安全性高、無污染、無振動、無衝擊波，能保證建築物被保留部位的老混凝土不受損傷。
2009年10月19日，《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法
- 工法編號：GJYJGF079-2008
- 完成單位：葛洲壩集團第二工程有限公司
- 主要完成人：周厚貴、馬江權、龔政休、丁新忠、熊劉斌
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家一級工法（2007-2008年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,材料,設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》的形成原因是：
隨著中國水利水電建設事業的發展以及部分水利樞紐的改造擴建，對原有水工建築物進行拆除的任務越來越多，拆除工程量越來越大，拆除的難度也越來越高。對於運行中的水利樞紐的某些特殊部位混凝土拆除，採用傳統的爆破方法很難將爆炸時所產生的振動、衝擊、飛石以及噪聲控制在安全的範圍內，而採用機械拆除又面臨施工面狹窄、設備無法布置等問題。為保證施工安全，節約成本，提高拆除效率，採用靜裂拆除施工成為水利樞紐改建擴建工程老壩體混凝土拆除的一種有效施工方法。
工法特點
《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》的工法特點是：
1.採用靜裂拆除原建築物老混凝土施工方便、操作簡單，能保證樞紐的安全運行。
2.採用靜裂拆除原壩體部分老混凝土，如與門塔機、起重機等配合時，可提高拆除效率，使較複雜環境下的老混凝土拆除施工順利進行。
3.通過調節鑽孔的排距及孔向，可使被拆除的混凝土進行“可控預裂”，對混凝土結構被保留的部分不造成破壞。
4.該工法在實施過程中安全性高、無污染、無振動、無衝擊波，能保證建築物被保留部位的老混凝土不受損傷。
操作原理
適用範圍
《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》適用於在水利樞紐運行工程正常運行的條件下，對原壩體及人口密集區其他混凝土建（構）築物的拆除。
工藝原理
《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》的工藝原理敘述如下：
施工工藝
- 工藝流程
《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》的工藝流程是：施工準備→測量放樣→靜裂拆除設計→鑽孔灌注靜態破碎劑→原壩體擬拆除部分的混凝土預裂分離→吊裝運輸。
- 操作要點
《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》的操作要點如下：
1.施工準備
（1）在施工區域建立危險區域隔離帶，並在平面鋪設0.8米毛石減振阻離帶，防止拆除的混凝土塊對運行的樞紐產生危害。
（2）對於獨立的建築物用粗細兩種不同的鋼絲繩編織成“安全網”進行圍兜，起到圍護作用，以防止混凝土破碎過程中碎塊的墜落，同時用手動葫蘆對鋼絲繩進行張拉，固定在壩體斜坡面上。
2.靜裂拆除設計
需要拆除的原壩體建築物，進行測量放樣，按建築物被拆除部分的方向和周圍環境因素進行靜裂拆除設計，要點如下：
（1）靜態破碎劑的選型
靜態破碎劑的使用效果與溫度、混凝土強度、孔距、水灰比、灌注時間和速度有關。為了控制破碎速度，被拆除混凝土開裂時間控制在30~60分鐘之間，因此，在使用前對不同品種靜態破碎劑的進行破碎試驗，以確定適合工程效果好的破碎劑的品種。
（2）破碎參數的確定
根據被拆除混凝土的強度、結構形狀和拆除要求，設計不同的孔徑、孔距、孔深，其中素混凝土孔徑38~42毫米，孔距15~30厘米，孔深2米，裝藥量約2.5千克/立方米左右；鋼筋混凝土孔徑38~42毫米，孔距10~15厘米，孔深2米，裝藥量10千克/立方米。
3.鑽孔及灌注靜態高效破碎劑
鑽孔與灌注破碎劑與能否形成一定寬度預裂縫隙有直接關係。鑽孔過小不利破碎劑充分發揮作用，鑽孔太大，易沖孔，裝破碎劑時必須密實，不然也達不到應有的效果，操作要點如下：
（1）鑽孔應嚴格控制同一排孔的孔斜，使其布置在同一平面範圍內，孔徑為38~42毫米。
（2）在孔內灌注靜態破碎劑前，應將孔內余水和余渣用高壓水沖洗平乾淨，孔口旁應乾淨無混凝土及浮渣。
（3）鑽孔深度為拆除混凝土構造物高度的80%~90%，一般在1米~2米較好，裝藥深度為孔深的100%。
（4）對向下和向下傾斜的鑽孔裝藥，將破碎劑重量比為25%~30%的水倒入容器中，然後加入破碎劑進行攪拌，成流質狀態後，迅速倒入孔內，並確保在孔內處於密實狀態。水平鑽孔裝藥按100千克破碎劑加水10~15千克在容器內拌成稠泥狀，以能捏成團、搓成條為宜，然後將拌好的破碎劑塞入預先打好的孔內並層層搗實。拌合水溫不能超過50℃。
（5）每次裝填破碎劑都要檢查確定混凝土、藥劑和拌合水溫度是否符合要求，灌注過程中已開始發生化學反應的破碎劑不允許裝入孔內。從破碎劑加入水拌合到裝藥結束，不能超過5分鐘。
4.原壩體被拆除的混凝土預裂分離吊裝
將破碎劑裝入孔內，待混凝土表面預裂裂縫出現後，在孔口上方噴灑少量溫水促使裂縫增大。
為保證拆除的原壩體混凝土能按設計線分裂開，在裂縫內插入超薄型液壓千斤頂，以加速被拆除混凝土的分離。在被拆除的原壩體混凝土分離後，利用塔機配合渣灌或者直接用運輸汽車轉運出工作面。
材料設備
材料
施工單位採用《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》所用的主要材料即為靜態高效破碎劑（膨脹劑）。
設備
施工單位採用《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》所用的機具見表1。
序號 | 名稱 | 型號 | 單位 | 數量 | 備註 |
|---|---|---|---|---|---|
1 | 空壓機 | 3立方米 | 台 | 1 | ╱ |
2 | 電錘 | TE-16 | 台 | 1 | ╱ |
3 | 手風鑽 | Y-28 | 台 | 4 | ╱ |
4 | 風鎬 | ╱ | 台 | 8 | ╱ |
5 | 攪拌桶 | ╱ | 個 | 1 | ╱ |
6 | 超薄液壓千斤頂 | 30噸 | 台 | 2 | ╱ |
7 | 手動葫蘆 | 2噸 | 台 | 4 | ╱ |
8 | （門）塔或起重機 | 10~30噸 | 台 | 1 | ╱ |
9 | 自卸汽車 | 10~20噸 | 台 | 5 | ╱ |
質量控制
施工單位採用《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》的質量控制要求如下：
1.質量控制標準
（1）拆除區域外的老混凝土和鋼筋保護層應無損傷，混凝土表面無殘留振動裂隙、鬆動塊體，以及多餘的鑽孔、鋸槽。
（2）拆除後被保留的建築物幾何形態滿足設計結構要求，平整堅實，無突起、鬆動塊體、虛鬆浮渣等缺陷。
（3）拆除後用高壓清水將保留部分的拆除面沖洗乾淨，並保持潔淨直至覆蓋新混凝土。
（4）拆除鑽孔孔徑不得大於42毫米，孔深不大於2米，鑽孔傾斜度允許偏差為±1°，開口線允許偏差為5厘米，水平尺寸允許偏差為+10厘米~0，高程允許偏差為+20厘米~0。
2.質量保證措施
（1）在老混凝土靜裂拆除作業前，均作詳細的專項拆除設計，並在施工中，根據拆除實施效果，不斷修正完善以達到更好的效果。
（2）對施工人員進行系統業務培訓，培訓合格後才能上崗。
（3）嚴格按照規定的參數進行施工，保證鑽孔精度，對所有施工部位的鑽孔、灌注破碎劑等工序進行全過程的質量檢查。
（4）嚴格執行質量三級自檢制度。在施工的整個過程中堅持質檢員旁站制，在現場進行質量跟蹤檢查，加強對各道工序的專職檢查，嚴格把關，發現問題及時督促有關人員糾正，對在施工中發現的問題作好記錄，達不到質量要求或工藝要求的工序不得進人到下道工序。
安全措施
施工單位採用《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.認真貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針，根據國家有關規定條例，結合施工單位實際情況和工程具體特點，建立安全生產管理網路，落實安全生產責任制，明確各崗位的職責，抓好安全生產。
2.合理布置風、水、電管線，夜間作業應保證足夠照明，施工現場臨時用電應符合《施工現場臨時用電安全技術規範》要求。
3.在吊運拆除混凝土塊前，對起重設備和起重機具進行檢查，若遇到大風等惡劣天氣，嚴禁吊裝運輸作業。
4.認真進行安全技術交底，對危險點配備專職安全員進行旁站監督。
5.現場布設安全哨，施工人員佩戴合格的勞保用品。
6.嚴格遵守靜態爆破施工的相關規定，防止破碎前“噴孔”對人眼造成損害或其他可能造成的傷害。
7.加強混凝土拆除過程中的安全檢查，發現安全隱患，及時排除。
環保措施
施工單位採用《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》的環保措施如下：
1.嚴格遵守《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《中華人民共和國噪聲污染防治法》、《中華人民共和國水土保持法》、《中華人民共和國森林法》等一系列國家及地方頒布的各項環境保護法律、法規、條例和制度，堅持“以防為主、防治結合、綜合治理、化害為利”的原則，制訂環境保護和水土保持的實施方案和具體措施，確保生態環境不受破壞。
2.建立環境保護與水土保持領導小組，由生產副經理、總工程師、各部門負責人及環保與水保專職監督員組成，嚴格按照環境保護、水土保持措施落實各項工作，確保生態環境不受破壞。
3.施工現場所有施工機械、材料、機電設備等全部實行定置化管理，定置地一律劃線掛牌，明確停放物的名稱；所有材料、設備的停放按規格、型號、專業分類，標識用標牌、字形、色標均按規定統一設定。
4.施工現場設定指定的垃圾收集箱和廢棄物堆放場，施工廢水，就近設沉澱、過濾箱，合格後排放。
5.對易揚塵的部位移動灑水、高噪聲作業採取封閉區域、調整施工時間或降噪等措施，將噪聲對環境的影響減少到最低限度。
6.加強噪聲的控制和管理，合理安排施工時間。
7.施工棄渣和固體廢棄物以國家《固體廢棄物污染環境防治法》為依據，按要求送至指定棄渣場。遇含有害成分的廢渣，經報請當地環保部門批准，在環保人員指導下進行處理。
8.拆除作業完成後沖洗的污水經排水溝沉澱池集中處理後排放，從根本上防止施工廢水的亂流。
效益分析
施工單位採用《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》的效益分析如下：
該工法針對樞紐大壩或建（構）築物改造時原壩體混凝土拆除的技術問題，制定了原壩體混凝土拆除的相關施工程式、施工方法和控制措施內容，並在拆除過程中保證了樞紐的安全運行，不僅為類似工程施工提供借鑑和參考，還具有社會效益。
套用實例
施工單位採用《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》套用於南水北調中線水源地湖北省丹江口大壩加高工程的情況如下：
1.工程概況
丹江口大壩加高工程是在必須保證水利樞紐正常運行的前提下對其進行大壩加高加寬施工，在進行原壩體混凝土拆除過程中部分部位不允許採用傳統爆破方法進行施工，為保證施工安全，在進行老壩體混凝土拆除施工中採用了靜裂拆除技術，效果較好。
2.施工情況
（1）拆除部位與保留部位緊密相連，施工技術複雜、拆除項目與其他施工項目相互干擾大。
（2）泄水建築物部位的混凝土拆除不能在汛期施工，必須與壩體混凝土澆築緊密配合，在規定的時間完成相應壩段的部分混凝土拆除。
根據被破碎混凝土的物理力學性質及邊界條件的不同，在使用不同的靜態破碎劑進行破碎時應該通過現場試驗選用不同的施工方案及參數。混凝土靜態破碎拆除施工程式見圖1。
圖1 混凝土靜態 破碎拆除施工流程圖
①靜態破碎劑選擇
由於丹江口大壩加高採用靜態破碎的對象為初期工程原壩體混凝土，壩體混凝土堅固性好，強度較高，混凝土體完整，基本未風化，無節理、裂隙，而且在拆除過程中只有1~2個臨空面，因此，必須選用能夠提供較大膨脹力的靜態破碎劑。經比選採用了具有膨脹力最大可達到122兆帕，反應時間最快可在10分鐘左右，適應溫度範圍在-15~60℃的靜態破碎劑。
②鑽孔布置設計
如同常規爆破一樣，對於靜態破碎，自由面（臨空面）越多，單位破碎量也就越大，經濟效益也越好。由於對原壩體部分混凝土拆除時只有1~2個臨空面，因此在對原壩體拆除部位破碎前應儘可能多地創造臨空面。對於臨空面較少的部位拆除，可採用靜力切割的方式人為增加臨空面，改善爆破效果。
鑽孔施工時採用Y一24或Y一18型手風鑽鑽孔，為了控制鑽孔角度，保證鍵槽開口的角度和尺寸，按照鑽孔角度用鋼管制作鑽孔導向器。
（3）鑽孔參數設計
①孔距與排距
靜態爆破拆除布孔儘量採用為單排布孔，孔距大小與初期壩體混凝土強度等級有直接關係，強度等級越高，孔距越小，反之則大；孔距大小與混凝土破碎效果及施工成本有直接關係，孔距越大，破碎效果越差，成本越低，孔距越小，破碎效果越好，但是成本越高，因此要通過現場試驗確定適宜的破碎參數。通過現場試驗，確定鑽孔間距一般為15~30厘米。
②鑽孔孔徑
鑽孔直徑與破碎效果有直接關係，鑽孔過小，不利於破碎劑充分發揮效力；鑽孔太大，易沖孔。根據以往相關靜態破碎的經驗，鑽孔孔徑選為40毫米。
③鑽孔深度和裝藥深度
鑽孔深度及角度按照拆除部位的幾何特徵進行確定。
將靜態破碎劑直接裝至孔口，全孔長裝藥。
④配漿、裝藥
將鑽孔內余水和余渣用高壓風吹洗乾淨，孔口旁清理乾淨至無土石渣後將破碎劑加30%左右的水（重量比）拌成流質狀（充分攪拌後略有餘水），迅速倒入孔內並用略小於鑽孔的木桿搗實。
混凝土開裂後，立即向裂縫加水，以支持破碎劑持續反應。破碎劑反應時間控制在30分鐘~60分鐘為宜，以利於加快施工進度。
⑤拆除混凝土分離吊裝
對拆除後的混凝土塊直接採用風鎬破碎，利用壩頂布置的門塔機通過渣罐轉運，或直接利用門塔機採用鋼絲繩起吊，利用汽車進行轉運。
3.結果評價
經實際測量，靜態破碎劑靜力作用產生的膨脹裂縫沿鑽孔線走向分布，整個斷裂面基本規格平整，保留的建築物結構尺寸滿足設計要求。壩體保留部分的混凝土面未發現細微裂縫，無損傷。
施工過程中通過採用合理的施工程式，形成規範、標準的作業程式，保證了新老混凝土的結合質量，縮短結合面處理時間，提高了施工工效。
榮譽表彰
2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《靜裂拆除水利樞紐老壩體混凝土施工工法》被評定為2007-2008年度國家一級工法。
