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不良地质水工隧洞混凝土拆除技术探讨.pdf
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1、人民黄河YELLOWRIVER第45卷S12023年6月Vol.45,Sup.1Jun.,2023(下转第180页)收稿日期:2023-04-01作者简介:谢宗良(1986),男,云南石屏人,工程师,主要从事施工技术管理工作通信作者:朱勋宇(1998),男,云南昆明人,主要从事施工技术管理工作不良地质水工隧洞混凝土拆除技术探讨谢宗良,朱勋宇(中国安能集团 第一工程局有限公司,广西 南宁 530000)摘要:某水电站设计洪水成果经复核较可行性研究阶段成果增加较大,现有的泄洪能力不满足防洪度汛要求,需要对泄洪排沙洞出口段拆除后进行重建。结合该泄洪排沙洞出口段内混凝土结构特点、施工环境、施工工期要求
2、、安全性、成本等因素,对机械破碎拆除、静态爆破拆除、控制爆破拆除三方案进行了比选,最终选用浅孔松动控制爆破拆除方案。该方案在施工过程中应着重考虑爆破振动对围岩及周边构筑物影响,遵循多打孔少装药原则,控制单响药量及一次起爆药量,通过围岩监测及质点振动速度监测,并结合断面变化不断调整优化爆破参数,以达到最佳爆破效果。关键词:水电站;混凝土拆除;爆破拆除;泄洪排沙洞中图分类号:TV698文献标志码:Bdoi:10.3969/j.issn.1000-1379.2023.S1.093混凝土是建筑物使用最广泛的一种材料,建筑物混凝土拆除方法主要有人工拆除、爆破拆除和机械拆除等。某水电站设计洪水成果经复核较
3、可行性研究阶段成果增加较大,现有的泄洪能力不满足防洪度汛要求,需要对泄洪洞出口段拆除后进行重建。本文结合该水电站泄洪排沙洞出口段内混凝土结构特点、施工环境、施工工期要求、安全性、成本等因素,对不同的拆除方案进行了比选论证。1工程简介某水电站左岸泄洪排沙洞洞内改建段(洞0+298洞0+318)为渐变段、压坡段,原设计始端断面为方形11 m11 m,衬砌厚度1 m,末端断面为矩形10.66 m7.0 m(宽高),衬砌厚1.55.0 m,顶板厚度为5 m;除洞0+308洞0+318段顶部为3层钢筋外,其余部位均为内外双层布置,主筋直径36 mm,间距14 cm,分布筋直径16 mm,间距30 cm。
4、共计要拆除混凝土2 469 m3,拆除钢筋约144 t。洞室混凝土拆除示意见图1。泄洪排沙洞出口边坡岩石为强风化弱风化的石英砂岩,局部分布泥质粉砂岩,岩质坚硬。岩层倾向坡外,为顺向坡,洞脸边坡发育F6断层,断层宽2.53.0 m,由碎裂岩和碎块岩组成,受断层影响,产状为NW300310NE7580,断层走向与洞脸边坡方向斜交。边坡裂隙较发育,部分裂隙卸荷张开,充填泥质,岩体较破碎,断层、裂隙和岩层相互切割,使部分岩体形成不稳定的块体,受上部冲沟影响,洞内渗水严重,顶部滴水或线状出水。2拆除前的准备工作与拆除方案比选2.1拆除前的准备工作(1)检查疏通修复洞顶上方截水沟,完成截排水系统,并加强巡
5、视检查。(2)通过锚杆、锚筋桩、挂网喷锚等支护形式加强洞脸上方边坡支护,保证洞内拆除范围边坡稳定。(3)洞内拆除范围采取石渣回填形成施工平台,按照先顶板后边墙、最后底板的顺序进行拆除,根据拆除情况及时下降施工平台。(4)在洞内、边坡设置临时安全监测点,通过观测及时掌握围岩变化。2.2拆除方案比选(1)机械破碎拆除方案。选用破碎锤进行破碎拆除,但噪声大、扬尘大、对围岩造成连续扰动,时有混凝土块掉落,存在不安全因素,拆除进度缓慢,无法实现工期目标。(2)静态爆破拆除方案。选用膨胀剂静态爆破胀裂加破碎锤拆除,但混凝土厚度大、钢筋密集,打孔装入膨胀剂后需要等待较长时间反应,且胀裂效果不明显。该方法虽然
6、较安全环保,但进度缓慢,无法实现工期目标。(3)控制爆破拆除方案。选用控制爆破虽然存在爆破振动影响大、需要专业队伍施工且须取得相关管理部门批准等问题,但是拆除速度快,安全性高,能够满足工期要求1。综上,洞室拆除最终选用控制爆破拆除方案。洞顶部混凝土分为两次进行爆破,先进行第二层钢筋以下部分混凝土爆破作业,再进行第二层钢筋以上部分混凝土爆破。考虑爆破对原水工建筑物的振动影响,需要进行爆破参数设计和爆破过程控制,爆破后钢筋连挂的混凝土块采用破碎锤进行清理。为加快施工进度,采用履带式液压钻机进行爆破孔钻设、履带式液压钳进行钢筋切割。3混凝土爆破拆除技术3.1爆破试验参数选取拆除爆破设计参数包括:最小
7、抵抗线W、孔距a、排距b、单位耗药量q及装药量Q等;同时对爆破振动强度要估算和控制。根据以往经验,爆破孔选用直径为50 mm的小角度斜孔,炸药选用32#岩石乳化炸药,雷管选用数码电子雷管2。(1)W的选取。根据经验,对直径3050 mm的钻孔,W不应小于15 cm,钢筋混凝土构筑物控制爆破的抵抗线值取4070 cm较合适,所以W取50 cm。(2)a的选取。a与W成正比,比值用密集系数m表示,在混凝土构筑物中,m一般为1.01.3,a为5065 cm。(3)b的选取。b的选取应视爆破方法而定,多排齐发爆破的b要略小于a,多排微差爆破b选用W的值。(4)炮孔深度L。孔深与爆破混凝土的厚度H有一定
8、关系,爆破混凝土底部有临空面,L取0.55 H0.65 H,最大断面顶部混凝土分两次爆破厚度分别为3.5 m和5.0 m,所以根据混凝土厚度不同,L在1.933.25 m之间取值,最终L取2.6 m。(5)每循环装药量Q的计算。Q按下式计算:Q=qV式中:q为单位耗药量,g/m3(布筋较密的钢筋混凝土取360420 g/m3);V为每循环爆破体体积,m3。拆除爆破进尺越深,混凝土断面越小,按结构最大断面面1.5010.667.001.501.505.00原衬砌混凝土原拱顶回填混凝土洞0+31820.001.00洞0+29811.0011.001.00原衬砌混凝土原拱顶回填混凝土图1洞室混凝土拆
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