淺談靜態爆破技術在公路工程復雜環境中的應用

李　卓，　許 立 昌，　岳 自 飛

(中國人民武裝警察部隊 水電第九支隊，四川 成都　611130)

淺談靜態爆破技術在公路工程復雜環境中的應用

李卓，許 立 昌，岳 自 飛

(中國人民武裝警察部隊 水電第九支隊，四川 成都611130)

摘要：結合4號公路靜態爆破技術的工程實踐，闡明了靜態爆破技術能夠在復雜環境下無震動、無飛石、無噪音、無污染的完成石方開挖和孤石解爆施工，避免對周圍建筑物造成破壞，可為類似工程項目施工提供參考。

關鍵詞：靜態爆破；公路工程；復雜環境；應用

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，右岸為西藏芒康縣索多西鄉。4號公路自右岸交通洞上游洞口至1號轉存渣場頂部，途 經 索 多 西 鄉，里 程 樁 號K0+000～K1+730.338，全長1.73 km。4號公路K1+100～K1+340段石方開挖區域距離索多西鄉第一小學約20 m(圖1)，K1+600～K1+640段石方開挖區域距離索多西蒙頂小水電站3.3 m，距離當地民房約20 m(圖2)。為減小施工給周圍建筑物帶來的破壞、降低爆破作業對當地居民正常的工作、生活和當地學校教學造成的不利影響，該段石方開挖和孤石解爆施工需采用靜態爆破技術。

據巴塘縣氣象站觀測資料統計，4號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 ℃日數為0.5 d，多年平均日最高氣溫小于-10 ℃日數為2.5 d(表1)。多年平均相對濕度46.9%，多年平均風速1.2 m/s。多年平均降水量489.2 mm，多年平均蒸發量2 037 mm，最大日降水量42.3 mm。

表1　巴塘縣氣象站氣溫統計成果表　/℃

圖1　4號公路途經索多西鄉第一小學

圖2　4號公路途經索多西蒙頂小水電站

2施工方案的選擇

(1)方案一：采用常規爆破技術處理。

優點:施工進度快。

缺點:爆破過程中飛石、揚塵、噪音、爆破震動控制困難，爆破飛石和爆破震動對當地村民、村民的房屋造成威脅，同時嚴重影響索多西第一小學正常的教學工作。

(2)方案二：采用履帶式液壓破碎錘技術。

優點：避免爆破飛石、爆破揚塵危害。

缺點：液壓破碎錘施工過程中產生巨大的連續噪音和長時間連續震動。巨大的噪音給當地村民的正常生活和學校正常教學帶來不便。因當地建筑物多為土石結構，長時間連續震動會對當地建筑物造成破壞，容易造成墻體開裂甚至倒塌。

(3)方案三：采用靜態爆破技術。

優點：不產生常規爆破的飛石、揚塵、震動、常規爆破產生的有毒氣體，對周邊環境影響小，施工簡單、易操作，不需要專業技術人員操作。

缺點：鉆孔多、巖石開裂時間控制困難。

項目部結合當地復雜的施工環境，對上述三個方案進行了對比分析，最終決定采取靜態破碎爆破施工技術，可以最大限度地降低對當地村民正常生活、工作的影響，減少對學校正常教學的干擾，技術方案可行，安全可靠度高。

3靜態破碎劑型號的選擇

依據巴塘縣氣象站觀測資料統計、市場破碎劑型號(表2)及適用溫度范圍，本工程采用SCA-Ⅱ靜態破碎劑。

表2　破碎劑型號表

4靜態爆破施工工藝流程

4.1施工工藝流程

施工前的準備工作—設計布孔—鉆孔—破碎劑拌制、灌注—養護—石渣清運—進入下—循環。

4.2操作要點

4.2.1施工準備

施工前，應了解相關路段的巖石性質、節理、走向及地下水情況，了解施工條件、工程量、當地溫度、濕度、周邊環境并選擇合適的破碎劑，根據現場試驗確定施工參數。

4.2.2設計布孔

對于靜態爆破，自由面越多，單位破石量越大，經濟效益越高。首先要確定至少有一個以上的自由面，鉆孔方向應盡可能做到與自由面平行，同一排鉆孔應盡可能保持在一個平面上。孔距與排距的大小與巖石硬度有直接關系，硬度越大，孔距與排距越小。根據現場試驗成果確定的本工程靜態爆破破碎劑布孔、裝藥參數見表3。路基邊坡位置孔眼應沿路基邊坡平行布置，角度與邊坡設計坡度相同，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表

4.2.3鉆孔

鉆孔直徑與破碎效果有直接關系。鉆孔過小，不利于藥劑充分發揮效力；鉆孔太大，孔口難以堵塞。本工程采用YT-28手持式鉆機鉆孔，使用直徑為32 mm 的鉆頭。鉆孔內的余水和余渣應用高壓風吹洗干凈，孔口旁應干凈，無土石渣。

孤石鉆孔深度為鉆孔方向厚度的80%～90%，對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)拌成流動性的糊狀后，迅速倒入孔內，灌滿為止并確保藥劑在孔內處于密實狀態。用藥卷裝填鉆孔時應逐條捅實。粗顆粒藥劑水灰比調節到0.22～0.25 時靜力破碎劑的流動性較好，細粉末藥劑水灰比在32%左右時流動性較好，也可以不通過捅實過程。向下灌裝搗實較方便，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　施工現場布孔圖

為了降低破碎劑裝完后出現的“沖孔”和“噴孔”現象，一次攪拌重量最好不超過10 kg，這樣操作比較好裝孔；如果是“長排孔”或“深孔”，最好是多人同時裝孔。整體操作過程最好不超過30 min。

在高溫條件下，因溫度過高，容易沖孔，應選擇上午鉆孔，下午裝藥效果最佳，第二天早上自然裂開，這樣的循環操作不影響工程進度。

(2)水平方向和向上的斜孔可用比鉆孔直徑略小的高強長纖維紙袋裝入藥劑，按一個操作循環所需要的藥卷數量放在盆中，倒入潔凈水完全浸泡，30～50 s左右藥卷充分濕潤、完全不冒氣泡時，取出藥卷從孔底開始逐條裝入并捅緊，密實地裝填到孔口，即“集中浸泡，充分浸透，逐條裝入，分別搗實”。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)對于大體積的巖石破碎施工，操作人員的協調配合極為重要。應采用“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過程中負責裝孔的孔數不能過多；每次拌藥量不能超過實際完成的工作量；各灌裝小組在取藥、加水、拌和、灌裝過程中應基本保持同步，可以讓每個孔內藥劑的最大膨脹壓力基本保持同期出現，有利于巖石的破碎。

4.2.5養護

在溫度低于10 ℃以下施工時可用40 ℃左右的溫熱水攪拌；冬季溫度過低時，應用棉被等物覆蓋保溫。

4.2.6藥劑反應時間的控制

藥劑反應的快慢與溫度有直接的聯系。溫度越高，反應越快，反之，則慢。反應時間一般控制在30～60 min較好，條件較好的施工現場可根據實際情況縮短反應時間，以利于施工。

實際操作中，藥劑(卷)反應時間過快易發生沖孔傷人事故。調節藥劑反應時間過快的方法有兩種：(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，破碎前應對被破碎物遮擋，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，調劑藥劑反應過慢的方法有兩種：(1)加入促發劑；(2)提高拌和水溫度，但拌和水溫最高不可超過50 ℃。

巖石出現裂縫后，可向裂縫中加水，使藥劑持續反應，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

破碎的巖石采用挖掘機清運并需及時清理干凈工作面，以便下一循環施工。對于破碎后仍較大的巖石則需要繼續破碎解小。

5注意事項

(1)破碎劑型號需根據施工區域的氣候條件選擇，嚴禁錯用或互換使用。

(2)破碎劑的運輸、存放應在陰涼、干燥處，防止受潮。

(3)使用靜態破碎劑作業，裝藥人員必須佩戴防護手套和防護眼鏡。孔內注入破碎劑后，裝藥人員應與孔口保持安全距離，嚴禁在作業區域隨意走動，并且在裝好藥5h以內，不得接近裝好的藥眼上面俯視(即撲看)。

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

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

(6)為取得良好的破碎效果，鉆孔直徑、間距、排距嚴格按照設計參數布置，嚴禁隨意進行施工。

(7)在施工過程中，若藥劑飛濺入眼睛，需用植物油清洗并及時送醫院治療。

6結語

無聲靜態破碎劑(也稱無聲炸藥、破石劑、裂石劑、靜態爆破劑、無聲膨脹劑)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境進行破碎和拆除作業。本工程將靜態爆破技術應用在4號公路途經村莊段石方開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境下常規爆破施工產生的危害，保障了當地村民人身財產安全，為施工營造出了良好的外部環境。在本工程施工中，靜態爆破技術的優點得到了充分體現，可為類似工程施工提供經驗。

李卓(1984-)，男，遼寧營口人，工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

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

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

(責任編輯：李燕輝)

收稿日期:2015-07-10

文章編號:1001-2184(2015)04-0018-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:U41;U412;TV542

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