淺談靜態(tài)爆破技術(shù)在公路工程復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用

李　卓，　許 立 昌，　岳 自 飛

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第九支隊(duì)，四川 成都　611130)

淺談靜態(tài)爆破技術(shù)在公路工程復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用

李卓，許 立 昌，岳 自 飛

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 水電第九支隊(duì)，四川 成都611130)

摘要：結(jié)合4號(hào)公路靜態(tài)爆破技術(shù)的工程實(shí)踐，闡明了靜態(tài)爆破技術(shù)能夠在復(fù)雜環(huán)境下無(wú)震動(dòng)、無(wú)飛石、無(wú)噪音、無(wú)污染的完成石方開(kāi)挖和孤石解爆施工，避免對(duì)周?chē)ㄖ镌斐善茐?，可為?lèi)似工程項(xiàng)目施工提供參考。

關(guān)鍵詞：靜態(tài)爆破；公路工程；復(fù)雜環(huán)境；應(yīng)用

1工程概述

蘇洼龍水電站位于金沙江上游河段四川省巴塘縣和西藏芒康縣的界河上，左岸為四川省巴塘縣蘇洼龍鄉(xiāng)，右岸為西藏芒康縣索多西鄉(xiāng)。4號(hào)公路自右岸交通洞上游洞口至1號(hào)轉(zhuǎn)存渣場(chǎng)頂部，途 經(jīng) 索 多 西 鄉(xiāng)，里 程 樁 號(hào)K0+000～K1+730.338，全長(zhǎng)1.73 km。4號(hào)公路K1+100～K1+340段石方開(kāi)挖區(qū)域距離索多西鄉(xiāng)第一小學(xué)約20 m(圖1)，K1+600～K1+640段石方開(kāi)挖區(qū)域距離索多西蒙頂小水電站3.3 m，距離當(dāng)?shù)孛穹考s20 m(圖2)。為減小施工給周?chē)ㄖ飵?lái)的破壞、降低爆破作業(yè)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裾５墓ぷ?、生活和?dāng)?shù)貙W(xué)校教學(xué)造成的不利影響，該段石方開(kāi)挖和孤石解爆施工需采用靜態(tài)爆破技術(shù)。

據(jù)巴塘縣氣象站觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，4號(hào)公路多年平均氣溫為12.6 ℃，極端最高氣溫37.9 ℃，極端最低氣溫-12.8 ℃，多年平均日最高氣溫大于35 ℃日數(shù)為0.5 d，多年平均日最高氣溫小于-10 ℃日數(shù)為2.5 d(表1)。多年平均相對(duì)濕度46.9%，多年平均風(fēng)速1.2 m/s。多年平均降水量489.2 mm，多年平均蒸發(fā)量2 037 mm，最大日降水量42.3 mm。

表1　巴塘縣氣象站氣溫統(tǒng)計(jì)成果表　/℃

圖1　4號(hào)公路途經(jīng)索多西鄉(xiāng)第一小學(xué)

圖2　4號(hào)公路途經(jīng)索多西蒙頂小水電站

2施工方案的選擇

(1)方案一：采用常規(guī)爆破技術(shù)處理。

優(yōu)點(diǎn):施工進(jìn)度快。

缺點(diǎn):爆破過(guò)程中飛石、揚(yáng)塵、噪音、爆破震動(dòng)控制困難，爆破飛石和爆破震動(dòng)對(duì)當(dāng)?shù)卮迕?、村民的房屋造成威脅，同時(shí)嚴(yán)重影響索多西第一小學(xué)正常的教學(xué)工作。

(2)方案二：采用履帶式液壓破碎錘技術(shù)。

優(yōu)點(diǎn)：避免爆破飛石、爆破揚(yáng)塵危害。

缺點(diǎn)：液壓破碎錘施工過(guò)程中產(chǎn)生巨大的連續(xù)噪音和長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)震動(dòng)。巨大的噪音給當(dāng)?shù)卮迕竦恼Ｉ詈蛯W(xué)校正常教學(xué)帶來(lái)不便。因當(dāng)?shù)亟ㄖ锒酁橥潦Y(jié)構(gòu)，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)震動(dòng)會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄖ镌斐善茐?，容易造成墻體開(kāi)裂甚至倒塌。

(3)方案三：采用靜態(tài)爆破技術(shù)。

優(yōu)點(diǎn)：不產(chǎn)生常規(guī)爆破的飛石、揚(yáng)塵、震動(dòng)、常規(guī)爆破產(chǎn)生的有毒氣體，對(duì)周邊環(huán)境影響小，施工簡(jiǎn)單、易操作，不需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員操作。

缺點(diǎn)：鉆孔多、巖石開(kāi)裂時(shí)間控制困難。

項(xiàng)目部結(jié)合當(dāng)?shù)貜?fù)雜的施工環(huán)境，對(duì)上述三個(gè)方案進(jìn)行了對(duì)比分析，最終決定采取靜態(tài)破碎爆破施工技術(shù)，可以最大限度地降低對(duì)當(dāng)?shù)卮迕裾Ｉ睢⒐ぷ鞯挠绊?，減少對(duì)學(xué)校正常教學(xué)的干擾，技術(shù)方案可行，安全可靠度高。

3靜態(tài)破碎劑型號(hào)的選擇

依據(jù)巴塘縣氣象站觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)、市場(chǎng)破碎劑型號(hào)(表2)及適用溫度范圍，本工程采用SCA-Ⅱ靜態(tài)破碎劑。

表2　破碎劑型號(hào)表

4靜態(tài)爆破施工工藝流程

4.1施工工藝流程

施工前的準(zhǔn)備工作—設(shè)計(jì)布孔—鉆孔—破碎劑拌制、灌注—養(yǎng)護(hù)—石渣清運(yùn)—進(jìn)入下—循環(huán)。

4.2操作要點(diǎn)

4.2.1施工準(zhǔn)備

施工前，應(yīng)了解相關(guān)路段的巖石性質(zhì)、節(jié)理、走向及地下水情況，了解施工條件、工程量、當(dāng)?shù)販囟取穸?、周邊環(huán)境并選擇合適的破碎劑，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定施工參數(shù)。

4.2.2設(shè)計(jì)布孔

對(duì)于靜態(tài)爆破，自由面越多，單位破石量越大，經(jīng)濟(jì)效益越高。首先要確定至少有一個(gè)以上的自由面，鉆孔方向應(yīng)盡可能做到與自由面平行，同一排鉆孔應(yīng)盡可能保持在一個(gè)平面上?？拙嗯c排距的大小與巖石硬度有直接關(guān)系，硬度越大，孔距與排距越小。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果確定的本工程靜態(tài)爆破破碎劑布孔、裝藥參數(shù)見(jiàn)表3。路基邊坡位置孔眼應(yīng)沿路基邊坡平行布置，角度與邊坡設(shè)計(jì)坡度相同，其作用是使巖石沿路基邊坡平行方向破裂，防止邊坡開(kāi)挖線外巖石脹裂破碎造成超挖。其余部位孔眼可以按照梅花型布置或矩形布置。

表3　破碎劑布孔裝藥參數(shù)表

4.2.3鉆孔

鉆孔直徑與破碎效果有直接關(guān)系。鉆孔過(guò)小，不利于藥劑充分發(fā)揮效力；鉆孔太大，孔口難以堵塞。本工程采用YT-28手持式鉆機(jī)鉆孔，使用直徑為32 mm 的鉆頭。鉆孔內(nèi)的余水和余渣應(yīng)用高壓風(fēng)吹洗干凈，孔口旁應(yīng)干凈，無(wú)土石渣。

孤石鉆孔深度為鉆孔方向厚度的80%～90%，對(duì)于大體積巖石需要采用梯段分層破碎，每梯段高度一般為1～2 m 。

4.2.4破碎劑的拌制與灌注

(1)向下和向下的斜孔，可在藥劑中加入22%～32%(重量比)的水(具體加水量由顆粒大小決定)拌成流動(dòng)性的糊狀后，迅速倒入孔內(nèi)，灌滿為止并確保藥劑在孔內(nèi)處于密實(shí)狀態(tài)。用藥卷裝填鉆孔時(shí)應(yīng)逐條捅實(shí)。粗顆粒藥劑水灰比調(diào)節(jié)到0.22～0.25 時(shí)靜力破碎劑的流動(dòng)性較好，細(xì)粉末藥劑水灰比在32%左右時(shí)流動(dòng)性較好，也可以不通過(guò)捅實(shí)過(guò)程。向下灌裝搗實(shí)較方便，如施工條件允許，推薦采用“由上到下，分層破碎”的施工方式，以方便工人操作。

圖3　施工現(xiàn)場(chǎng)布孔圖

為了降低破碎劑裝完后出現(xiàn)的“沖孔”和“噴孔”現(xiàn)象，一次攪拌重量最好不超過(guò)10 kg，這樣操作比較好裝孔；如果是“長(zhǎng)排孔”或“深孔”，最好是多人同時(shí)裝孔。整體操作過(guò)程最好不超過(guò)30 min。

在高溫條件下，因溫度過(guò)高，容易沖孔，應(yīng)選擇上午鉆孔，下午裝藥效果最佳，第二天早上自然裂開(kāi)，這樣的循環(huán)操作不影響工程進(jìn)度。

(2)水平方向和向上的斜孔可用比鉆孔直徑略小的高強(qiáng)長(zhǎng)纖維紙袋裝入藥劑，按一個(gè)操作循環(huán)所需要的藥卷數(shù)量放在盆中，倒入潔凈水完全浸泡，30～50 s左右藥卷充分濕潤(rùn)、完全不冒氣泡時(shí)，取出藥卷從孔底開(kāi)始逐條裝入并捅緊，密實(shí)地裝填到孔口，即“集中浸泡，充分浸透，逐條裝入，分別搗實(shí)”。也可按照水與藥劑重量比1：1.5拌和后用灰漿泵壓入，孔口留5 cm 用黃泥封堵以保證藥劑不流出。

(3)對(duì)于大體積的巖石破碎施工，操作人員的協(xié)調(diào)配合極為重要。應(yīng)采用“同步操作，少拌勤裝”的方式操作，即每組施工工人在每次操作循環(huán)過(guò)程中負(fù)責(zé)裝孔的孔數(shù)不能過(guò)多；每次拌藥量不能超過(guò)實(shí)際完成的工作量；各灌裝小組在取藥、加水、拌和、灌裝過(guò)程中應(yīng)基本保持同步，可以讓每個(gè)孔內(nèi)藥劑的最大膨脹壓力基本保持同期出現(xiàn)，有利于巖石的破碎。

4.2.5養(yǎng)護(hù)

在溫度低于10 ℃以下施工時(shí)可用40 ℃左右的溫?zé)崴當(dāng)嚢?；冬季溫度過(guò)低時(shí)，應(yīng)用棉被等物覆蓋保溫。

4.2.6藥劑反應(yīng)時(shí)間的控制

藥劑反應(yīng)的快慢與溫度有直接的聯(lián)系。溫度越高，反應(yīng)越快，反之，則慢。反應(yīng)時(shí)間一般控制在30～60 min較好，條件較好的施工現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際情況縮短反應(yīng)時(shí)間，以利于施工。

實(shí)際操作中，藥劑(卷)反應(yīng)時(shí)間過(guò)快易發(fā)生沖孔傷人事故。調(diào)節(jié)藥劑反應(yīng)時(shí)間過(guò)快的方法有兩種：(1)在拌和水中加入抑制劑，抑制劑入浸泡藥劑(卷)的拌和水中，加入量為拌和水重量的0.5%～6%；(2)嚴(yán)格控制拌和水、干粉藥劑和巖石的溫度。夏季氣溫較高，破碎前應(yīng)對(duì)被破碎物遮擋，藥劑存放低溫處，避免曝曬。將拌和水溫度控制在15 ℃以下。

冬季溫度較低，調(diào)劑藥劑反應(yīng)過(guò)慢的方法有兩種：(1)加入促發(fā)劑；(2)提高拌和水溫度，但拌和水溫最高不可超過(guò)50 ℃。

巖石出現(xiàn)裂縫后，可向裂縫中加水，使藥劑持續(xù)反應(yīng)，可獲得更好的效果。

圖4　巖石破碎后效果圖

4.2.7石渣的清運(yùn)

破碎的巖石采用挖掘機(jī)清運(yùn)并需及時(shí)清理干凈工作面，以便下一循環(huán)施工。對(duì)于破碎后仍較大的巖石則需要繼續(xù)破碎解小。

5注意事項(xiàng)

(1)破碎劑型號(hào)需根據(jù)施工區(qū)域的氣候條件選擇，嚴(yán)禁錯(cuò)用或互換使用。

(2)破碎劑的運(yùn)輸、存放應(yīng)在陰涼、干燥處，防止受潮。

(3)使用靜態(tài)破碎劑作業(yè)，裝藥人員必須佩戴防護(hù)手套和防護(hù)眼鏡?？變?nèi)注入破碎劑后，裝藥人員應(yīng)與孔口保持安全距離，嚴(yán)禁在作業(yè)區(qū)域隨意走動(dòng)，并且在裝好藥5h以內(nèi)，不得接近裝好的藥眼上面俯視(即撲看)。

(4)靜態(tài)破碎劑嚴(yán)格按照試驗(yàn)確定的藥劑和水的重量比，利用儀器稱重后進(jìn)行拌制。

(5)剛鉆完孔和剛沖孔的鉆孔孔壁溫度較高，應(yīng)確定溫度符合要求并清洗干凈后方能繼續(xù)裝藥。

(6)為取得良好的破碎效果，鉆孔直徑、間距、排距嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)布置，嚴(yán)禁隨意進(jìn)行施工。

(7)在施工過(guò)程中，若藥劑飛濺入眼睛，需用植物油清洗并及時(shí)送醫(yī)院治療。

6結(jié)語(yǔ)

無(wú)聲靜態(tài)破碎劑(也稱無(wú)聲炸藥、破石劑、裂石劑、靜態(tài)爆破劑、無(wú)聲膨脹劑)是一種粉狀高效能安全破碎材料，適用于混凝土及鋼筋混凝土建筑物的拆除以及各種巖石，如大理石、花崗巖、玉石的開(kāi)采和切割，特別適用在不宜采用炸藥爆破的特殊情況和特殊環(huán)境進(jìn)行破碎和拆除作業(yè)。本工程將靜態(tài)爆破技術(shù)應(yīng)用在4號(hào)公路途經(jīng)村莊段石方開(kāi)挖和孤石解爆施工中，有效避免了在臨近建筑物和人群這種特殊環(huán)境下常規(guī)爆破施工產(chǎn)生的危害，保障了當(dāng)?shù)卮迕袢松碡?cái)產(chǎn)安全，為施工營(yíng)造出了良好的外部環(huán)境。在本工程施工中，靜態(tài)爆破技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)得到了充分體現(xiàn)，可為類(lèi)似工程施工提供經(jīng)驗(yàn)。

李卓(1984-)，男，遼寧營(yíng)口人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

許立昌(1980-)，男，陜西武功人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；

岳自飛(1985-)，男，甘肅隴西人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-07-10

文章編號(hào):1001-2184(2015)04-0018-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

中圖分類(lèi)號(hào):U41;U412;TV542

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