摘 要：由于传统的静态爆破剂受外界环境影响大，爆破效果不稳定，目前中国采用静态爆破剂进行大体积钢筋混凝土拆除还没有成功案例。炸药控制爆破拆除技术目前已比较成熟，但若只进行局部拆除，母体还将作为永久建筑物使用，爆破震动对母体的损害程度很难预测。绳锯分块切割拆除作为一种纯机械拆除手段，其对母体的基本不会产生损害。
关键词：静态爆破剂；爆破拆除；局部拆除；绳锯分块切割拆除
1.前言
2014年5月11日，涔天河水库扩建工程水库水位达到250.5m（黄海、下同）时，导流洞出口流态出现异常，导流洞出口形成压力流，水库水位达到251.3m时，导流洞明渠侧墙顶部开始溢流，为彻底解决该异常现象，采用“挑流鼻坎降坎爆破拆除”的处理方案，需要拆除挑坎部分混凝土。
本文的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的挑流鼻坎降坎爆破拆除施工方法，此法适用于复杂结构局部钢筋混凝土的拆除并且也适应于简单结构局部钢筋混凝土的拆除，绳锯切割后的接触面光滑、平整，能满足过流面的质量要求；此法先采用绳锯切割将拆除体与母体脱离后再进行控制爆破。
2.工艺原理
首先采用液压绳锯按照设计图纸给定的拆除边线进行分离切割，将拆除部分和母体进行脱离，拆除时沿设计拆除边线将钢筋进行全部割除，后续如果需要再接入钢筋，再按照设计要求进行处理；然后在需要拆除部分采用手风钻钻孔，进行控制爆破，将拆除体爆碎。
3.施工工艺流程及操作要点
3.1施工工艺流程
风、水、电、路建设和施工场地填筑→导流洞出口明渠水放空→测量放线→脚手架搭设→绳锯切割→挑流坎拆除部分控制爆破→渣料清理。
（1）在老闸放水之前先将风、水、电等辅助至作业面附近，同时将施工道路和现场施工作业平台修筑回填至EL223高程。
（2）在库水位降至EL247高程后，打开前期导流洞左侧边墙预埋的排水管，进行导流洞内积水的排除，待导流洞积水降至EL230以下后开始在挑流坎的下游搭设脚手架。为加快导流洞的排水速度，在明渠内再布置两台6吋潜水泵进行导流洞内积水抽排。
（3）采用全站仪将设计拆除轮廓线放在建筑物实体上，用红油漆标识，
（4）在导流洞内积水排至EL227高程后，采用绳锯对挑流坎拆除部分与母体切割。
（5）在切割完成后进行挑流坎拆除部分控制爆破，由于时间紧和现场场地有限，没有合适的地方进行爆破试验，为减少爆破震动对母体的影响，拆除爆破按照《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378-2007）中的要求计算控制单项药量，并委托相关单位对爆破震动进行监测。
（6）拆除爆破完成后立即进行渣料清理，首先采用气焊将出露的钢筋割断；随后PC220反铲通过修筑的道路进入作业面进行渣料清理，渣料直接甩至导流洞出口护坦部位，再由ZL50装载机装20t自卸汽车运至坝下渣场。
3.2导流洞出口明渠水放空
施工前停止导流洞过水，将明渠内积水放空至拆除高程以下，导流洞内积水在涔天河水库水位降至EL247m高程后，采用自流、预埋排水管和水泵抽排的方式进行，排水时间控制在36个小时以内，导流洞内EL230高程以上积水采用自流方式进行排除，EL230以下采用预埋排水管和水泵抽排的方式进行。根据施工图纸计算导流洞EL230以下的存水量约2.29万m3。上述EL247m表示放空洞进口底板黄海高程247m，上述EL230表示挑流鼻坎最低位置黄海高程230m,导流洞左侧边墙预埋的排水管直径为200mm，只采用预埋管自拍按照水力学恒定总流的能量方程计算公式：
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（3.2-1）
公式中：Q为软管单位时间内出流的流量0.187m3/s
g为重力加速度
μ为实验系数，经查表可以取值0.60～0.62,保守计算，取0.60
H为存水水头7m
软管管径为0.2m，管道面积为A=0.0314㎡,存水水量为q=22925.8m3
恒定水头形式下软管出流时间应为：t=18h
那么变水头形式下出流时间T=2t=36h
根据上述公式计算结果得出，导流洞EL230以下水量通过预埋0.20m直径管自排时间为36h，满足要求。
3.3测量放线
由采用全站仪将设计拆除轮廓线放在建筑物实体上，用红油漆标识，再采用混凝土切割机沿拆除轮廓线刻槽，刻槽深度1.0cm，同时采用全站仪根据切割分区将钻孔位置放在实体上，用油漆标识。
3.4脚手架搭设
拆除部分距离地面高度约为12～16m，为便于切割设备和钻孔设备安装，在下游尾水平台，沿挑流坎下游边线搭设3排脚手架，脚手架排距1.5m，间距1.2m，步距1.5m，扫地杆距离地面不大于20cm，每4排设置剪刀撑，斜角45度左右，脚手架与墙面按4.0×4.0m设置连墙杆，连墙杆与预埋的插筋焊接，插筋采用电钻钻孔，孔深30cm，插入Φ20钢筋，灌注1∶2水泥浆。脚手架左侧采用脚手架管搭设上人爬梯，步距30cm，作业平台部位满铺50cm的木马道板，采用10#铅丝捆绑，临边设置1.2m以上防护栏杆，挂安全网和密目安全网。
3.5绳锯切割
根据混凝土切割分块，在分割交点位置钻孔，便于绳锯穿线，钻孔分为水平孔和竖直孔两种，水平孔利用导流洞挑流坎外侧搭设的脚手架作为施工平台，竖直孔直接在混凝土面架设钻机，本次切割部位为异形结构，挑坎部位为反弧段，宽5.9m，左侧为三角体，长20m，根据拆除体的体型，共分5个区进行切割，其中反弧段分右侧竖直和水平面2个切割面，三角体左侧斜面和水平面前后2个区，3个切割面，切割设备采用16t汽车吊吊至作业面，设备架设在混凝土面进行切割，切割前后结构体型见图3.5-1、图3.5-2。
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3.6混凝土母体局部爆破拆除
挑流坎拆除部分爆破在拆除部分与母体切割完成后进行，炸药选用2#岩石硝铵炸药，采用微差毫秒雷管引爆，电雷管起爆。采用孔外延时，并联起爆网络。
3.6.1单响药量计算
工程拆除在母体上进行，爆破拆除的重点是减小爆破震动对母体的损害。查《水工建筑物地下开挖工程施工规范》（SL378-2007）表D.0.3-1爆破质点震动安全允许标准。按照新浇大体积混凝土龄期7~28天，质点振动安全允许速度值为7.0~12.0（cm/s）。取中值10.0(cm/s)进行试算。试算公式3.6.1-1：
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（3.6.1-1）
v-质点振动速度 W-爆破装药量
D-爆破区药量分布的几何中心至观测点或建筑物、防护目标的距离
K、a-与场地地质条件、岩性特性、爆破条件以及爆破区与观测点或建筑物、防护目标等有关的常数，查D.0.3-2表，本工程为C40钢筋混凝土参照坚硬岩石取K=50，a=1.3
经过试算单响药量为3.0kg。
3.6.2爆破参数选择
根据《水利水电工程施工组织设计手册》第2册进行爆破参数选择。
最小抵抗线W值按照大体积混凝土取值，取W=60cm。
炮孔间距a及排距b确定，按照钢筋混凝土取值，取a=90cm、取b=80cm，采用梅花型布孔。
爆破孔孔底至保留体的距离E不小于最小抵抗线W，取E=W=60cm。
3.6.3爆破药量计算
（1）爆破单孔药量计算
计算公式(临空面一排孔的药量计算)：
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(3.6.3-1)
式中q—单孔装药量，g/孔 K—单位用药量，取440g/m3；
W—最小抵抗线，0.6m a—炮孔间距，0.9m；
H—爆破拆除高度，m
计算得出各种孔深装药量见下表3.6.3-1：
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式中b—炮孔排距，m q—单孔装药量，g/孔 K—单位用药量，g/m3
a—炮孔间距，m H—爆破拆除高度，m
计算得出各种孔深装药量见下表3.6.3-2。
（3）装药结构设计
拆除体为不规则体，钻孔方向垂直于混凝土面，孔深不一致，为取得较好的爆破效果，孔深1.5m以内的孔不分层装药，孔深1.5～3.0m的孔分两层装药，孔深3.0～5.0m的分三层装药，孔深大于6.0m的分四层装药。相邻两层药包的中心间距大于0.3倍的孔深，小于1.5倍的最小抵抗线。炮孔堵塞长度大于0.75的最小抵抗线。分层装药药量的分配原则：
1）两层装药：上层0.4q，下层0.6q；
2）三层装药：上层0.3 q，中层0.3 q，下层0.4 q；
3）四层装药：第一层0.15 q，第二层0.25q，第三层0.25q，第四层0.35q。
分层装药药包采用导爆索串联，非电毫秒雷管起爆。
3.7废渣清理
在导流洞明渠下游回填石渣至工作面施工道路，用于爆破后的混凝土碎块清理，混凝土碎块及钢筋通过反铲装至自卸汽车内，自卸汽车沿场内道路运输至批定位置。
4.实施效果
涔天河水库导流洞出口流态出现异常，导流洞出口形成压力流，导流洞明渠侧墙顶部开始溢流，为彻底解决该异常现象，对多个改造方案的洞口流态及下游冲刷情况进行大量的分析研究工作，最终采用“挑流鼻坎降坎爆破拆除”的处理方案，拆除挑坎部分混凝土。由于施工工期非常紧，传统的静态爆破剂受外界环境影响大，爆破效果不稳定，该工程只进行局部拆除，母体还将作为永久建筑物使用，爆破震动对母体的损害程度很难预测。绳锯分块切割拆除作为一种纯机械拆除手段，其对母体的基本不会产生损害。
该工法施工中的主要特点就是，首先采用液压绳锯按照设计图纸给定的拆除边线进行分离切割，将拆除部分和母体进行脱离，拆除时沿设计拆除边线将钢筋进行全部割除，然后在需要拆除部分采用手风钻钻孔，进行控制爆破，将拆除体爆碎。因此，能够大幅度降低爆破震动对母体的损伤，达到速度快、造价低，施工安全的目的，所以，本工法在工程改造、扩建和结构修缮等方面具有很强的实用性，具有很大的推广价值。
5.结束语
采用绳锯切割和控制爆破相结合的方式进行复杂结构局部混凝土拆除，不仅适应于复杂结构局部钢筋混凝土拆除，也适应于简单结构局部钢筋混凝土的拆除。在工程改造、扩建和结构修缮等方面具有很强的使用性，值得类似工程借鉴和推广。
参考文献：
[1]GB6722-2011.爆破安全规程[S]；
[2]GB50010-2002.混凝土结构设计规范[S]；
[3]SL378-2007.水工建筑物地下开挖工程施工规范[S].
作者简介：
周沛（1988.10），男，河南驻马店人，本科学历，毕业于河海大学，水利水电建筑工程专业，主要从事于水利水电工程、房屋建筑等工程的施工管理工作。
白晶(1990.11)，女，山西运城人，本科学历，毕业于河南省华北水利水电大学，地质工程专业，主要从事于水利水电工程、道路工程、房屋建筑等工程的施工管理工作。