静态爆破技术在特殊边坡开挖中的应用

【摘 要】自1988年沪嘉高速公路建成通车以来，高等级公路以前所未有的速度发展，我国的公路事业进入了以建设高等级公路为主的新时期。随着经济的发展，某些高速公路已经不能满通要求，需要扩大通行能力，增加车道数，旧路改扩建成为了目前比较常见的项目。然而，开扩建项目一般要求边通车边施工，对施工安全要求很高，尤其旧路石方边坡开挖，是施工中的难点，稍有不慎即可能造成安全事故。本文以广州凤凰山隧道工程高速项目石方边坡开挖为例，介绍静态爆破技术在工程中的应用。

【关键词】静态爆破 开挖 破碎剂

【Abstract】Since the opening of Hujia Expressway in 1988， high level road has been developing at an unprecedented speed. The highway industry in our country has entered a new period， which is mainly based on the construction of high level road. With the economic development， some highways have been unable to meet the traffic need， they have to expand capacity， increase the number of lanes， by reconstruction and expansion. However， during the expansion project， the traffic has to operate normally. So， it requests higher construction safety， and the slope excavation is particularly difficult， because any carelessness may cause accidents. In this paper，

Using an example of slope excavation， we introduce the application of static blasting technology in engineering.

【Key words】static blasting excavation crushing agent

静态破碎剂是20世纪80年代初研制成功的一种新型的破碎岩石、混凝土等介质的破碎剂，它的主要成份是生石灰（即氧化钙），还含有一些按一定比例掺入的化合物催化剂。其破碎介质的原理就是利用装在介质钻孔中的静态破碎剂加水后发生水化反应，使破碎剂晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢的、静静地将膨胀压力（可达30Mpa―50Mpa）施加给孔壁，经过一段时间后达到最大值，将介质破碎。它可广泛应用于混凝土构筑物的无声破碎与拆除及岩石开采，解决了爆破工程施工中遇到不允许使用炸药爆破而又必须将混凝土或岩石破碎的难题，是国际上流行的新型、环保、非爆炸施工材料。

静态爆破技术作为是一种新型爆破施工技术有以下优点：

（1）安全，易管理。静态爆破剂为非爆炸危险品，施工时不需要雷管炸药，无需办理常规炸药爆破所需要的各种许可证。操作时不需要爆破等特殊工种。破碎剂与其它普通货物一样可以购买、运输、使用。（2）环保材料。使用中无声、无振动、无飞石、无毒气、无粉尘，是无公害环保产品。（3）施工简单，易操作。用水搅拌后灌入钻孔中即可。（4）使用方便。按破碎要求，设计适当的孔径、孔距、角度，能够达到“外科手术式”的分裂、切割岩石和混凝土。针对开采岩石可提高石材成材率3-4倍。（5）在不适于炸药爆破环境条件下，更显其超众的优越性。最新卷型破碎剂，适用环境温度范围更广（-5℃到40℃），使用更方便，效力更大。

1 工程概况

广州凤凰山隧道工程高速项目石方边坡毗邻一条高压航空燃油管道，最近距离为10.83米。若采用爆破开挖，存在严重安全隐患。并且根据《石油天然气管道保护条理》，管道中线两侧各50m内禁止爆破。采用人工开挖，效率很低，对于中等坚硬的岩石，一人一天只能开挖1m3左右，而且劳动强度大、费用高、影响工程进度。鉴于以上原因，结合现场实际情况在确定开挖方案时拟采用静态爆破技术。

2 施工方案

2.1 孔眼布置

布眼前首先要确定至少一个以上临空面，钻孔方向应尽可能做到与临空面平行；横向分布孔距为20-30cm；纵向孔距为20-30cm布置成平排炮孔；排距以20-30cm为宜，必须采取逐排作业，不可多排作业，钻眼的深度根据现场石方状态而定，现场定为1.2-2m。

2.2 钻孔

钻孔的直径与破碎的效果有直接的关系，钻孔过小，不利于药剂的充分发挥；孔太大，易冲孔，耗费药剂，根据以往经验本工程宜采用42mm钻孔。钻孔内的余水和余渣使用高压风吹洗干净，孔口旁应无土石渣。

2.3 钻孔的深度和装药深度

钻孔的深度可根据施工要求选择，一般在1.2～2m较好；装药深度为孔深的100%。

2.4 装药

（1）向下和横向的眼孔，在药剂中加入22%（重量比）左右的水搅拌成流质状态。颗粒药剂水灰比调节到0.22-0.25时静态爆破剂的流动性较好，细粉末药剂水灰比调节到0.32时静态爆破剂的流动性较好，也可不通过捅实过程。向下灌装较为方便，应采取“由上至下，分台阶分层爆破”的施工方式。（2）水平方向和向下方向的钻孔，采用略小余孔径的高强长纤维纸袋装入药剂，按一个操作要用的药卷数量，放在盆中导入水完全浸泡，待不冒气泡时，取出药卷开始装入并捅紧。即“集中浸泡，充分浸透，逐条装入，分条捣实”。（3）岩石刚裂开，向裂缝加水，以便药剂持续完全反应，可以获得更好的效果。（4）每次装填过程中，已经开始发生化学反应的药剂（表面出现冒气和温度快速上升）不允许装入孔内。从药剂加入拌合水到灌装结束，这个过程不允许超过五分钟。（5）药剂反应的快慢和温度有直接关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。在施工中控制药剂反应快慢有两种，一种是加入抑制剂，另一种是控制拌和水、干粉剂和岩石的温度。药剂反应过快易发生冲孔伤人事件，一般反应时间控制在30-60分钟较好。

2.5 现场渣样清理

静态爆破完成后，对爆破产生的一些相对较大的试块，采用液压炮机辅以人工破碎至合适粒径，由挖掘机和自卸汽车配合，运送至制定地点。

3 静态破碎安全措施

虽然静态爆破无震动、无飞石、无噪音和无毒气污染，但现场安全生产管理工作仍是重点，为保证安全施工，制定以下安全措施：

（1）无关人员不得进入施工现场，使用破碎剂前确保操作人员对说明书已仔细阅读并理解；（2）采用具有腐蚀性的静态破碎剂时，灌浆人员必须戴防护手套和防护眼镜；孔内注入破碎剂后，作业人员应保持安全距离，严禁在注孔区域行走；（3）在相邻两孔之间，严禁钻孔与注入破碎剂同步进行；发生异常情况时必须停止作业，待查明原因并采取相应措施确保安全后，方可继续施工；（4）在药剂灌入钻孔到岩石开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔；药剂灌装完成后，盖上麻袋或棕垫，远离灌装点；此外施工现场应专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，应立即用清水冲洗。情况严重者应立即送医院检查治疗；（5）在破碎工程施工过程中需要改变和控制反应时间时，必须依照规定加入抑制剂或触发剂，并按要求配制使用，严禁擅自加入其它任何化学物品；（6）严禁将破碎剂加入水后装入小口容器内；（7）刚钻完孔或刚冲孔的钻孔，孔壁温度较高；应确保温度正常符合要求并清洗干净后才能继续装药；（8）破碎剂在运输和储存过程中应防潮，开封后应立即使用；如一次未使用完，应立即扎紧袋口，需用时开封；破碎剂严禁与其它材料混放。

4 工程应用效果

该段石方边坡开挖共计开挖石方3200 m3，开挖过程顺利，未对毗邻石油管道及高速公路行车造成影响，未发生任何安全事故，在保证安全施工的同时，也保证了工程施工进度，取得了较好的效果。

5 结语

静态爆破是一种新型的爆破方法，它是常规的炸药爆破的一种发展、延伸，由于其钻孔数量大、破碎时间长、效率低等原因为受到工程界普遍的冷落，一般情况下很少采用。但它又具有普通炸药爆破所不具备的使用范围广、安全性能高、扬尘少等有点，特别是安全性能上，更具有优势。静态爆破，解决了在某些特殊情况及特殊环境下不允许使用常规炸药爆破来拆除构筑物及对岩石、矿石的开采这个长期困扰我们的难题。在新时期，工程建设更加关注安全和环保的情况下，静态爆破必将会有很广阔的发展前景。

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