二氧化碳爆破在地鐵豎井施工中的應(yīng)用

曲曉輝

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展與爆破技術(shù)的提高，本著高安全、低噪音、震動(dòng)小、高環(huán)保等諸多問題，我公司新購進(jìn)國內(nèi)新技術(shù)開采設(shè)備二氧化碳致裂器，二氧化碳致裂器設(shè)備所用的催化劑（是有）電化學(xué)原料配制而成，在空氣中不易燃燒，不爆炸，穩(wěn)定性高，釋放后的二氧化碳?xì)怏w為零度左右，無明火，無有毒害氣體，安全環(huán)保。

關(guān)鍵詞：二氧化碳爆破；地鐵施工；暗挖法；豎井開挖；施工安全

1 前言

炸藥爆破傷害在工程建設(shè)領(lǐng)域是重大特大事故發(fā)生的主要原因之一，炸藥爆破引起的瓦斯爆炸煤塵爆炸事故占到這類事故的40%以上，特別是在爆破區(qū)域有瓦斯、積水、有地應(yīng)力集中等情況下，爆破還能夠引起瓦斯突出、甚至瓦斯爆炸，突水災(zāi)害，沖擊地壓等。二氧化碳爆破的最大優(yōu)勢，表現(xiàn)在二氧化碳化學(xué)、物理特性優(yōu)越，非常安全。生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸中，絕對不會(huì)發(fā)生爆炸。二氧化碳爆破是冷爆破，無明火，不會(huì)引爆瓦斯、粉塵。本文就將結(jié)合上述優(yōu)點(diǎn)，對二氧化碳爆破在大連地鐵工程實(shí)際中的應(yīng)用做以介紹。

2 起點(diǎn)～虎灘新區(qū)站區(qū)間豎井基本情況

2.1 工程概況

大連地鐵5號線起虎區(qū)間全長435.299米，為三線停車線，線間距為5米。呈2‰單向上坡，區(qū)間左右線坡度相同。區(qū)間于起點(diǎn)設(shè)置一座廢水泵房，于K1+167.280設(shè)置區(qū)間風(fēng)井橫通道。豎井開挖平面凈空尺寸9.8m×18.3m，豎井深度35.087m；豎井采用倒掛井壁法施工，豎井井壁初期支護(hù)采用格柵鋼架加噴射砼支護(hù)體系。

2.2 地質(zhì)情況

根據(jù)巖土的時(shí)代成因及其工程特征，本區(qū)間范圍內(nèi)上覆第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q/4ml/）、震旦系青白口系橋頭組（Q/bq），各地層分述如下：第四系全新統(tǒng)人工堆積層：素填土。震旦系青白口系橋頭組：強(qiáng)風(fēng)化板巖、中風(fēng)化板巖、強(qiáng)風(fēng)化石英巖、中風(fēng)化石英巖。

3 二氧化碳爆破技術(shù)

液態(tài)二氧化碳致裂器是一種新型的氣體爆破設(shè)備。二氧化碳致裂器是利用液態(tài)二氧化碳在受熱時(shí)迅速氣化膨脹并釋放足夠的爆破能量，造成巖體或煤體破裂，取代炮采過程中的雷管炸藥；使用二氧化碳?xì)怏w致裂器，一切發(fā)生在毫秒時(shí)間內(nèi)。在爆破過程中快速釋放的氣體具有降溫作用。

3.1 鉆孔

炮眼應(yīng)垂直于基坑表面鉆設(shè)，孔徑為115mm，鉆孔完成后須檢查孔深是否滿足要求，合格后對孔內(nèi)積渣及孔口周圍渣滓清理干凈，并采用塑料袋或編織袋對孔口進(jìn)行堵塞，防止石渣掉入孔內(nèi)。所有鉆孔完成后，應(yīng)盡快實(shí)施致裂管埋設(shè)。

3.2 埋管及填塞

本工程由于工程量較小，未設(shè)置二氧化碳供應(yīng)站，致裂管均完成裝藥后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，埋管前應(yīng)檢查致裂管是否存在氣體泄漏，檢查合格后與提升管連接一同埋入孔內(nèi)（采用一節(jié)致裂管+一節(jié)提升管），保證最終提升管露出孔孔0.3～0.5m，方便后期拔管。孔內(nèi)存在積水時(shí)，不能施工，埋管至起爆完成過程中，須保證孔內(nèi)干燥。填塞采用瓜子石，填塞材料應(yīng)慢慢放入孔內(nèi)，同時(shí)敲擊外露提升管部位，便于填塞材料下沉壓實(shí)。

3.3 網(wǎng)路連接

本工程爆破為一次起爆，須保證每個(gè)致裂器獲得相同的電流值。在網(wǎng)路連接過程中，應(yīng)利用專用電阻表檢測網(wǎng)路電阻，網(wǎng)路連接完畢后，必須對網(wǎng)絡(luò)所測電阻值與計(jì)算值進(jìn)行比較，如果差別較大，應(yīng)查明原因，排除故障，重新連接，網(wǎng)路連接的接頭應(yīng)用高質(zhì)量絕緣膠布纏緊，保證接頭質(zhì)量。網(wǎng)路連接采用串聯(lián)方法。

3.4 起爆

起爆采用高能起爆器點(diǎn)火。點(diǎn)火前，首先檢查起爆器是否完好正常，起爆器應(yīng)及時(shí)充電，保證提供足夠電能，并能快速充到致裂破碎需求的電壓值；在連接主線前必須對網(wǎng)路電阻進(jìn)行檢測，當(dāng)警戒完成后，再次測量網(wǎng)路電阻值，確定正常后，才能將主線與起爆器連接，然后等待點(diǎn)火命令。巖石致裂破碎后，及時(shí)切斷電源，將主線與起爆器分離。

4 二氧化碳爆破施工實(shí)施方案

4.1 炮眼布置

在本工程中，爆破參數(shù)設(shè)計(jì)為，孔距：3.4×1.6m，梅花型布置；孔深：2.5m；孔徑：115mm；致裂管型號：最外圈采用Φ95mm致裂管，內(nèi)圈采用Φ98mm致裂管；單管裝藥量：Φ95mm裝藥量2.7kg，Φ98管裝藥量4kg。風(fēng)井每層爆破深度為2.5m，分12層進(jìn)行施工，距東、西、南側(cè)井壁0.85m、北側(cè)井壁1.45米布置孔網(wǎng)，整個(gè)斷面一次齊爆。孔網(wǎng)最外圈采用采用Φ95mm致裂管，單管裝藥量為2.7kg，共計(jì)24根，二氧化碳用量為：2.7×24×12=777.6kg；孔網(wǎng)內(nèi)圈采用Φ98mm致裂管，單管裝藥量為4kg，共計(jì)29孔，二氧化碳用量為：4*29*12=1392kg。以上合計(jì)二氧化碳用量為777.6+1392=2169.6kg。

4.2 爆破效果分析

本次爆破共計(jì)53孔，一次齊爆，相對于初次試爆，對炮眼進(jìn)行適當(dāng)加密，且減小最外圈裝藥量，以保證井壁巖層穩(wěn)定。考慮到北側(cè)管線，炮眼距井壁1.45m布置，減小爆破振動(dòng)對管線的影響。爆破瞬間，振動(dòng)較初次試爆有所增加，但通過事后對周邊居民的咨詢調(diào)查，振動(dòng)及爆破聲響仍在控制范圍內(nèi)，對周邊居民及構(gòu)建筑物未產(chǎn)生不良影響。

后期開挖過程顯示，基坑表面基本無飛石現(xiàn)象，表面巖層存在較大裂紋，可直接開挖裝運(yùn)，但局部區(qū)域上層30cm左右仍存在大塊碎石未碎裂，須破碎后再進(jìn)行裝運(yùn)，相較于初次試爆，開挖效率明顯提高，且滿足現(xiàn)場施工要求，正式施工階段可采用此次試爆參數(shù)據(jù)進(jìn)行施工。

5 結(jié)語

本文中通過二氧化碳爆破，在大連地鐵5號線豎井開挖爆破具體施工中，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的獲得，積累了在大連地鐵該類爆破的寶貴經(jīng)驗(yàn)，證明了此種爆破方法是實(shí)際可行的，希望能給同行及同類工程做以借鑒。

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