静态控制爆破（精选6篇）
静态控制爆破 篇1
摘要：随着我国城镇化的不断发展, 人民生活水平进一步的提高, 汽车保有量的数量也越来越多, 公路数量也越来越多, 对公路施工质量和效率的要求也越来越高。在公路施工过程之中岩石开挖是一个不可避免的过程。为了提高此过程的工作效率和质量, 静态控制爆破技术得到进一步的使用。静态控制爆破技术的施工质量较高, 成本较低, 对环境的损坏较小。文章主要从静态控制爆破技术的相关释义和其在公路施工中的实际使用等方面对其进行简单的阐述。
关键词：静态控制爆破,公路工程施工,应用
随着我国经济实力的不断增长, 城镇化发展速度也越来越快, 且城市之间、乡村之间、城市与乡村之间的交流也越来越频繁, 因此, 公路的数量也在不断增加。在公路施工过程之中经常遇到岩石, 一般而言, 当遇到硬度较高的岩石时, 会通过炸药爆破或者使用相应设备对其采取相应的措施, 从而确保公路施工的正常运行。静态控制爆破技术相比于其他技术而言, 其成本较低, 安全系数较高, 工作效率较高, 对周围环境的影响相对较小, 质量也较高。因此, 从成本和收益以及综合效益的角度出发, 静态控制爆破技术有利于公路施工的顺利进行, 推动我国基础建设的进一步发展。
1静态控制爆破技术的相关释义
从力学的角度而言, 静态控制爆破技术主要通过相关的设备以及静态控制爆破技术将硬度较强重量较大的岩石进行处理, 将该剂按照一定的比例让其产生一定的反应。如果将岩石看作一个厚壁圆形的物体, 填充该剂的半径是r1和r2, 内部压力是P, 任意切下半径的拉伸应力是s, 因此, 可以得出一个计算公式, 即为:通常而言, 岩石的抗拉强度一般在5.0至10.0MPa之间, 该剂可以产生的膨胀力是在30.0至50.0MPa之间。在实际的施工过程之中, 为了确保静态控制爆破技术的正确实施, 一般需要考虑一些数值。例如, 需要依据实际施工场地中岩石的性质、裂缝的大小, 需要达到的破碎程度, 从而选择合适的剂量比例和使用设备等, 确保施工的质量和安全等。破碎数值主要包含孔径、排距、孔深等数据, 进而选择合适的设备, 确保施工的效率和质量。
2施工操作要点
2.1施工技术准备
根据岩石强度及节理发育情况选择合适的机械和所需的膨胀破碎剂的类型及型号;根据开挖岩体工程量确定配备机械及人员;放样定位及清理松土软石, 并修筑施工便道。
2.2布眼 (孔)
在布眼 (孔) 前, 设置临空面, 临空面可根据岩石开挖难易情况结合路基开挖方案随机设置, 并尽可能多创造临空面;根据被破碎物体的不同材质和硬度沿平行于临空面布置眼 (孔) , 约为孔径的8~10倍, 具体由试验确定。根据边坡岩石的具体情况, 可采用单排孔或多排孔布置。多排布孔一般采用梅花型排列。
2.3钻眼 (孔)
钻眼 (孔) 工程:首先检查风动凿岩钻机, 保证性能良好。开孔前, 把钻机操纵阀开到轻转位置, 待眼 (孔) 位固定并钻进20~30mm以后, 掌钎工两手松开, 退到机身后侧监护;打眼工把操纵阀板到中转位置钻进, 当钻进50mm左右, 钻头不易脱离眼口时, 全速钻进;钻眼 (孔) 时, 用手柄阀门及时调节气腿高度, 使钻机、钻杆管和钻眼 (孔) 方向一致, 推力均匀, 不要用力过大, 防止断钎、夹钎。钻杆管不要上下、左右摆, 以保持钻进方向;掌握好钻眼 (孔) 的深度和角度, 达到要求深度时, 减速撤钻。钻深眼 (孔) 时, 必须采用不同长度的钻杆管, 开始时使用短钻杆管;撤钻时, 小开阀门, 停止向前推力, 使钻杆管缓慢旋转, 缓慢向怀中拉钻机, 同时缩气腿, 使钻杆管在旋转中退出炮眼;此时掌钎工待钻杆管钻速减慢时, 站在钻杆管一侧, 协助钻眼 (孔) 工把钻杆管退出灌浆眼 (孔) ;两台或多台钻机作业时, 应按作业规程规定的区域, 做到定钻具, 定人定眼 (孔) , 顺序钻眼 (孔) , 防止相互干扰;退钻时, 不得用力猛拉钻机, 眼 (孔) 口前方禁止站人。
2.4清眼 (孔)
压风管接到L型吹眼 (孔) 钢管上。把钢管长端插入眼 (孔) 内, 人员站在侧面, 先警示相关人员然后打开风门, 用手来回拖动, 直到把眼 (孔) 内岩粉吹净, 依次把各眼 (孔) 吹完;吹眼 (孔) 人员要戴好手套, 防止伤手。吹眼 (孔) 人员两眼不得正对眼口位置。风管与L型钢管连接牢固可靠。多人同时装孔。
3静态控制爆破技术在公路施工中的实际使用
将静态控制爆破技术使用到公路施工中时, 需要对其工艺流程有一个较为清楚的了解。在实际使用前还需要对静态控制爆破技术的实际操作要点进行掌握, 其主要包含以下几个方面。首先, 前期准备工作。在施工之前, 相关设计人员和施工人员需要对施工的现实状况进行实际的调研, 依据相关的数据设计较为合理的施工方案, 人员、松土软石的后期清理等。其次, 需要注意布孔。这主要涉及到布孔前临空面的设计和建设, 临空面主要与实际施工的难易程度和施工设计方案等有着直接的关系。再则, 依据岩石的硬度、强度、具体特征布置相应的孔。依据不同的岩石情况可以选择不同的布孔方式和模式, 例如:单排式、多排孔式、梅花型等。再次, 钻孔。在钻孔前需要对相关的设备进行仔细的检查, 确保设备的完整性和安全性, 从而确保钻孔的顺利进行。在钻孔的过程之中需要注意阀门和气腿高度等, 确保设备和孔眼之间的一致性, 确保钻孔的整体质量和设备的使用寿命, 降低施工的总成本。如果有两台以上的设备同时施工时, 需要注意施工的顺序, 钻孔的角度和力度等, 进而确保施工的整体质量和进程。为了确保此项过程的质量, 需要注意倾倒膨胀剂的方向和深度等, 进而确保施工人员的安全和施工的完整性。预裂的时间一般是在一个小时以内, 一个小时之后就可以使用相关的设备对施工地进行施工, 进而降低岩石对施工设备的损害, 确保施工的顺利进行, 降低施工总成本。一般在使用相关设备进行挖掘时, 每次开挖的深度最好保持在3m以下, 按照先中间后两侧的顺序进行, 进而确保挖掘的质量和效率。
4结束语
静态控制爆破技术的安全系数相对较高, 工艺质量也有较高的保证, 对施工周围环境的影响较小, 而且可以降低施工的成本, 保证施工的进程和质量。随着我国科学技术的不断进步和基础施舍建设技术的不断完善, 该种技术也将得到进一步的完善, 降低其对施工人员的损害。同时, 在使用静态控制爆破技术时需要注意对施工人员安全的保护, 确保相关设备的完善性。
参考文献
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[3]冯斌.针对道路工程中混凝土冬季浇筑技术的运用分析[A].软科学论坛——工程管理与技术应用研讨会论文集[C].2015.
[4]刘杰, 蒋青山.静态爆破施工技术在隧道塌方处理中的应用研究[A].2012年全国公路隧道建设技术研讨会[C].2012.
静态爆破在高位自然边坡的应用 篇2
1.1 静态爆破的原理
静态爆破是一种新型破碎岩石技术, 也被称为静力破碎技术。静态爆破主要依靠高效无声破碎剂发生化学反应达到破碎材料的效果, 高效无声破碎剂的主要成分为铝、钙、铁、硅、钛等氧化物, 将以上氧化物混合磨细后依据一定比例混合, 加入相关有机物, 使氧化物之间发生膨胀反应[1]。向氧化混合物内加入水, 制成浆体, 灌入岩石孔内, 利用水化产生的膨胀压力挤破岩石。
该方法的优点在于不产生爆炸声, 不形成飞石、粉尘、振动, 也不会产生爆炸破坏形成的有毒、有害气体。静态爆破对周边环境的影响极小, 爆破后岩体整体稳定, 适用于爆破点周边具有建筑物的工程爆破或拆除。此外, 静态爆破技术的使用范围也更加广泛, 0~45℃气温条件下均可使用高效静态爆破剂进行爆破;如果爆破环境的气温条件超出0~45℃, 可采用相应的辅助手段, 确保静态爆破顺利施工[2]。
1.2 静态爆破的参数
静态爆破参数主要包括7个关键参数, 一是临空面距离 (抵抗线) 。二是孔径。孔径直接影响无声破碎效果, 钻孔过小不利于发挥最佳效果, 孔径过大容易发生冲孔;三是孔间距。四是孔排距。膨胀孔的孔排距受破碎体的自由临空面距离影响, 自由临空面距离越小, 孔排距越大;五是孔深。孔深需要依据石方与板低高差确定;六是破碎层次。要求依据岩石硬度等级及静态爆破剂膨胀效果确破碎层高度和宽度, 才能达到最佳的静态爆破面。七是用药量, 用药量需要几何孔径、孔深、高效静态膨胀剂的密度、水灰比确定单孔药量。
2 静态爆破的应用
2.1 高位自然边坡工程概况
乌东德水电站左岸高位自然边坡, 边坡高程1050~1 800 m, 为方便边坡治理支护, 需在上游A区开挖修筑施工道路, 开挖高程为1 260~1 350 m, 扩挖宽度2~3 m, 下部高程1 100~910 m已完成部分支护及建筑物。爆破区域岩石为微风化或弱风化中粗粒花岗岩, 岩石硬度高、强度大, 抗压强度超过500 k Pa, 岩石节理不发育。由于高自然边坡边坡较陡, 且下方已完成部分支护施工, 部分建筑物已经形成无法转移搬迁, 道路爆破后石渣会顺边坡滚落到下方, 损坏下方已施工部位及建筑物。
2.2 静态爆破施工
静态爆破前, 确定当期气温、药剂温度、拌合水温度、岩石温度和容器稳定是否符合爆破要求;准备药剂、拌合水、搅拌装置、防护眼镜、首套等物品, 检查爆破药剂包是否破损。 (1) 布孔和钻孔。钻孔前, 施工人员结合现场施工条件、静态破碎方案实测各个孔位, 相邻孔位间距不得超过5 cm, 测出孔位后标记。使用3 m3移动空压机配合YT-28手持式风钻钻孔, 孔径在39~41 mm左右。控制钻孔深度达到设计要求[3]。钻孔后利用高压吹风设备清除孔内余水和余渣, 保证钻孔周边无石渣。 (2) 选择膨胀剂。依据高效静态膨胀剂的使用温度条件, 高效静态膨胀剂分为三类, 依据道路边坡工程所属区域, 使用的膨胀剂, 使用温度范围在10~35℃, 8 h、24 h和48 h膨胀压力分别不低于20、45、60 MPa。选择膨胀剂后, 将膨胀剂装入桶内进行人工搅拌, 膨胀机和水的重量比为0.32∶1。搅拌过程中, 应分若干次加入水和膨胀剂, 使用人工搅拌 (搅拌时需穿戴防护手套和眼睛) , 将水和膨胀剂搅拌成具有流动性的浆体。加入水搅拌到灌注时间不得超过10 min。
3 静态爆破效果
高效无声静态爆破成功的解决了道路边坡开挖工作, 边坡周边山体安全, 边坡下部的建筑物未发生损坏, 也没有影响下方支护的施工生产。施工过程需要做好以下几点。
(1) 钻孔过程中, 同排钻孔深度需要保持同一高程, 并符合设计高程, 以免爆破后出现层次不齐问题。
(2) 解决膨胀剂的问题, 应根据当期气温条件选择膨胀剂, 保证膨胀破碎效果。
(3) 灌注膨胀剂至岩石破碎期间, 不可将面部直接面对钻孔。
4 结语
该道路边坡开挖工程实践证明, 静态爆破用于高位自然边坡开挖工程可避免发生重大安全隐患, 还能有效解决相关工程难题。
参考文献
[1]张文斌, 龙永平.静态爆破技术在临近水库大坝高边坡开挖工程中的应用[J].湖南水利水电, 2012, (1) :17-19.
[2]唐勇.公路危岩静态爆破应用实例分析[J].中国公路, 2012, (23) :122-123.
静态控制爆破 篇3
1 地质环境条件
危岩区属于构造溶蚀丘陵溶蚀谷地地貌, 山顶自然山坡, 地形陡峻, 坡度50°~60°;其下为灰岩矿山采石场, 地形较陡, 坡度一般75°~90°, 局部甚至为反坡。基岩为迭系下统马脚岭组灰岩、白云岩 (T1m) , 岩体节理裂隙发育, 根据区域水文地质资料危岩区无大的断裂通过, 区域构造稳定性较好, 同时危岩区位于区域地下水位以上地下水对危岩稳定性无影响。
2 危岩规模和变形破坏特征
经现场实地调查及访问, 凭祥市莲塘加油站至福龙苑路段山体共有危岩个体17处, 危岩带4处, 总体积25272.7m3, 各个危岩体 (块) 受岩性、结构面、微地貌控制, 规模大小不等, 各危岩单体破坏模式有滑塌式、坠落式、倾倒式。
3 危岩稳定性分析
在野外勘查的基础上, 采用赤平投影对危岩带进行定性分析, 同时根据危岩单体不同的破坏模式, 选用典型危岩崩塌类型的计算模型, 在天然工况及暴雨工况下定量计算危岩体稳定性, 得出各危岩单体、危岩带在自然工况均处于基本稳定状态, 在暴雨工况下处于欠稳定状态。
4 危岩静态爆破清除结合人工清除设计
4.1 静态爆破施工工艺
对危岩采用自上而下台阶法静态爆破, 在实施爆破前, 先搭架子平台, 对危岩采取钢绳捆绑、挂网及加密竹跳板等安全防护措施, 对一些堆积斜坡面上较小的岩块, 由于周边没有捆绑拉结点, 可因地制宜采用其它方法, 如利用施工平台垫托及防护, 以防浮石滚动崩塌。每次爆石后要将碎裂岩块清除干净, 再对下一台阶进行爆破。
4.2 静态爆破主要施工工序
安全防护→设置防护措施→搭设施工平台→危岩体钻孔→安装爆破药物 (静态爆破剂) →爆破→清理小块危岩体→爆破工序→爆破完成→场地破碎岩块集中运出→验收→拆施工平台、清理场地、退场。
4.3 静态爆破主要设计参数
(1) 采用手持式风钻和洛阳电钻凿眼。 (2) 台阶高度1 m。 (3) 钻孔直径4 0 m m~50mm。 (4) 倾斜孔深度视危岩体工作厚度而定。 (5) 钻孔间距0.4m, 排间呈品字形布置, 钻孔装药量2.5~2.8kg/m, 耗药量18kg/m3。 (6) 炸药采用高效无声破碎剂。 (7) 危岩静态爆破采用全封闭式作业, 危岩挂网防护施工, 并在工作面下方斜坡设置防护平台。
4.4 主要施工技术要求
(1) 钻孔工艺: (1) 采用风钻成孔, 孔径为φ40mm~50mm。 (2) 钻孔布置可根据结构的自由面而定, 或尽可能多创造自由面, 自由面多则破碎时间短。对不同自由面采取不同的布孔方法。 (3) 对只有一个自由面者要创造出至少另一个自由面, 可用钻凿密集预裂孔, 或采用倾斜孔与垂直孔相结合, 分期分部破碎。 (4) 钻孔尽量选用垂直孔, 少用水平孔, 以免造成操作困难及延长填充时间。 (5) 尽可能一次钻多个孔, 同 (1) 时灌入爆破剂, 使每个钻孔内的效力同时发生。 (6) 顺着纹理钻孔, 能够使破裂更快。 (7) (2) 周边的钻孔应适当密集, 以确保周边材质先被破裂。 (8) 为防止发生冲孔, 钻孔须加以覆盖。
(2) 配浆:根据不同季节选用不同的静态破碎剂, 水灰比越大, 膨胀压力越小, 反应膨胀时间越长。将破碎剂及清水按不同比例用机械或人工 (须戴橡胶手套) 在容器中搅拌成流动性的均匀浆体。
(3) 填孔: (1) 将孔内清理干净, 注意不得有水或杂物。对于垂直孔, 可直接倾倒进去, 并用木棍捣实。对于水平孔或斜孔, 可用挤压或灌浆泵压入孔内, 并用快凝砂浆或泡沫塑料塞子迅速堵口, 或用干稠的胶体 (水灰比为0.25~0.28) 搓成条塞入孔中用木棍捣实, 或将胶体装入塑料袋中, 用木棍送入炮孔内。药面高度应比孔口低2cm。 (2) 如采用分层 (分次) 破碎, 当外排孔装药12h后, 再装填里排孔。快速破碎时用草袋、纸板等物覆盖。搅拌后的浆体须尽可能的在其发烫前灌入钻孔内。 (3) 对吸水性强的干燥钻孔, 应以净水湿润孔后装填, 或在配浆时适当增加水量, 以免孔壁大量吸收浆体中的水份, 影响破碎效果。 (4) 按“先四周, 后中央”的灌注顺序, 灌浆时须连续成线, 防止形成空气夹层。 (5) 对水平孔可选用药卷型破碎剂, 亦可减少水灰比 (0.20~0.25) , 拌和均匀至呈湿而松散的面絮状或胶泥状后塞入钻孔, 并用木棍层层捣实。要求快速破碎时, 亦可用此法加快开列速度。但要注意用草袋或纸板覆盖。
(4) 养护:春、夏、秋季及室内无需养护。
(5) 注意事项: (1) 破碎剂呈碱性, 对皮肤有轻度腐蚀, 操作人员必须戴防护眼睛及乳胶手套, 填充钻孔直至裂纹发生前勿对着孔口直视, 以防发生的冲孔现象伤害眼睛。 (2) 搅拌后的浆体应在3min内填孔完毕, 搅拌中发现浆体迅速升温且烫手变干, 应将浆体舍弃不用。 (3) 不同型号破碎剂不可混用, 严禁勾兑其它化学品。 (4) 严格防潮, 拆包后尽量用完。 (5) 严禁在雨天施工。 (6) 危岩爆破前须预先设好防护措施。
4.5 危岩施工安全防护设计
一是利用脚手架和竹跳板对工作面采用全封闭式作业方式进行防护, 并对危岩体采用锚杆联结钢绳及钢绳网进行防护;二是在山脚缓坡地带设置一套防护带 (即山下二级防护) 。
(1) 采用φ12mm钢绳捆绑, 两端用间距1.0m的φ25mm锚杆固定在完整基岩上。按每根锚杆设计值20k N/根, 锚杆长1.5m/根。 (2) 采用规格为φ8mm, 200×200mm的钢绳网包裹防护, 防止爆破碎裂的岩块崩落。 (3) 采用封闭式作业方式, 即在危岩施工平台的底部、正面及两个临空侧面利用φ40mm钢管脚手架支架平台, 铺设和捆绑竹跳板形成封闭的作业系统, 防止危石在解体过程发生崩落掉下。 (4) 在施工过程中, 除对危岩主体采用主动性防护措施以外, 在施工安全距离严重不足的条件下, 工作面以下斜坡, 选择有利地形布设被动性防护。防护系统采用双排扣式钢管脚手架加绑扎竹跳板构成, 布置于山坡脚缓坡地带, 沿斜坡脚呈一字形展布。
摘要：广西为全国典型的碳酸盐岩类地区, 为危岩地质灾害频发区域。作者以凭祥市莲塘加油站至福龙苑路段山体危岩地质灾害治理工程为例, 对静态爆破清除治理措施的综合运用进行一些探讨。
关键词：地质灾害,危岩,治理措施
参考文献
[1]滑坡防治工程勘查规范 (D Z/T0218-2006) [S].
[2]滑坡防治工程设计与施工技术规范 (DZ/T0219-2006) [S].
静态控制爆破 篇4
准朔铁路鹰鹞山隧道全长11 572 m为单线隧道,设3座斜井(龙卜沟斜井751 m、下石窑斜井845 m、下水头斜井650 m)和进出口共5个作业工区掘进施工,合同工期24个月。下石窑斜井Ⅴ级黄土围岩富水占80%,设计纵坡12.47%,抽水量在700 m3/d～900 m3/d,采用Ⅰ16a钢拱架与格栅钢架结合支护,在掘进到4+08.7里程时底板出现Ⅳ级流纹岩地层,流纹岩浅灰、灰白色,隐晶质结构,弱风化,节理裂隙发育,岩体破碎块状结构、裂隙中充填泥质团块,逐渐向前延伸,下导支护拱架必须爆破后才能完成与上导拱架的成环连接,属土石分界段,经计算按12.47%的纵坡该段要想进入Ⅳ级围岩采用全断面开挖施工,拱顶软岩厚度必须在3 m以上,土石分界长计算为65.3 m。
2 施工方法
2.1 Ⅰ步上导Ⅴ级黄土围岩施工
Ⅴ级黄土围岩富水遇水膨胀、饱和成泥,施工工序复杂,产生软岩流变或形成泥流状,采取“管预支、留核心土、随挖随护、勤排水、喷闭支撑、及时成环、监控紧跟”的方法施工,管预支就是采用4 m长ϕ50 mm钢管施作超前小导管,留核心土,台阶长不大于3.5 m,长度同台阶长度,距拱顶1.3 m～1.5 m,坡脚距拱脚2 m左右,开挖后用Ⅰ16a工字钢架或钢格栅随时支护,勤排水采取“防、排、截、堵结合,因地制宜”的原则,喷闭支撑就是立架后及时喷射C25混凝土封闭成环,监控紧跟是对围岩状态(包括原岩应力,松弛范围)测试;支护结构状态(包括支护结构内力,位移),围岩收敛的测试。现场量测后及时进行整理和数学处理,将同一断面的量测数据进行对比,相互印证,以保证量测结果的可靠性。将实测数据整理,进行分析,来指导下一循环的施工。
2.2 Ⅱ,Ⅲ步下导Ⅳ级流纹岩采用微差减震、静态爆破,支护紧跟,闭合成环
2.2.1 Ⅱ步下导断面炮眼布置与孔位设计
1)中空眼,中空眼作用主要是人为设置临空面减震,风枪打眼后清空不装药,用YT28气腿式凿岩机钻孔深2.7 m,钻后直径40 mm,垂直间距3×15 cm,共4个眼,布眼形式垂直Ⅱ步开挖中心。
2)掏槽眼,采用楔形掏眼,为不扰动上导黄土支护,布设形式按菱形图式,菱形上下2个炮眼,按雷管段别1/sm段装药,打眼深度2.5 m,左右4个炮眼打眼垂直深度180 cm,掏槽眼3/sm段布施6个炮眼,打眼垂直深度250 mm。
3)辅助眼(内圈眼)布施16个,钻孔深度240 cm,装药雷管段别5/sm段,炮眼间距纵4×65 cm,横4×65 cm,每孔装药4卷,单孔装药量0.8 kg。
4)周边眼布施20个,钻孔深度250 cm,装药雷管段别7/sm段,炮眼间距纵7×53 cm,横7×57 cm,每孔装药2卷,单孔装药量0.3 kg。
5)底板眼布施8个,装药雷管段别9/sm段,炮眼间距7×57 cm;钻孔深度250 cm。
Ⅱ步爆破尺寸按隧道宽度的2/3,每循环进尺按上导已立拱架3榀(70 cm/榀)计算,共设计炮眼60个。
2.2.2 Ⅲ步下导断面炮眼布置与孔位设计
Ⅲ步设计炮眼按剩余隧道开挖1/3布施,纵向雷管段别1/sm段7×60 cm,3/sm段7×60 cm,5/sm段7×60 cm,横向按2 m平均分配;打眼深度2.5 m,形成逐层脱落爆破过程,共布施炮眼23个。Ⅲ步开挖支护和炮眼布置图见图1。
2.2.3 装药量计算
TB 10204-2002铁路隧道施工规范软质岩光面爆破、预裂爆破参数装药集中度q为0.07 kg/m～0.12 kg/m;其炮眼采用间隔装药,1段～9段塑料非电毫秒雷管,采用低爆速、低密度、高爆力、传爆性好的ϕ25 mm乳胶防水炸药,采用厂制炮泥堵塞,导爆管复式网路连接,全断面一次起爆,形成爆破缝。爆破炮眼装药量计算表见表1。
2.3 微差减震爆破成缝设计
根据流纹岩特性为不扰动上导Ⅴ级黄土围岩,按岩性的纹理层理劈裂难易程度布孔,掏槽作业要根据微差作用的原理,充分完成孔口逐层剥裂,楔形脱落的过程,为孔底预裂部分的清除创造临空面,由于该隧道的围岩为斜向构造,有一定的倾角,因此掏槽眼的起掏位置首先在底部掏槽眼沿着围岩走向的方向开始,逐孔使岩石产生顺层剥落,使楔块作用与裂开方向相垂直,这样才能达到目的。
为使上导支护不受扰动变形,下导按上导支立拱架榀数,分左、右错开的方法进行微差减震爆破作业施工。
2.4 静态(水压)爆破原理
为了从根本上减少震动,静态水压爆破就是往炮眼中一定位置注入一定量的水,利用水的不可压缩作用,减少震动;根据炮眼长度在炮眼药卷间放置塑料水袋2个～3个,长约30 cm,然后装所需要的炸药,最后用炮泥回填堵塞炮眼,其作用原理是利用水的压缩的特征,充分利用炸药有效能量,这种水压爆破经理论研究与实际应用具有显著的“节能、环保、减震”的作用,导爆管非电起爆系统中的毫秒雷管1段～7段其间隔时间小于50 ms,而7段之后段与段之间间隔时间大于50 ms,力求爆破出石块块度适合装渣的需要。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上。
3 支护紧跟,闭合成环
爆破作业后,下导拱架支护紧跟上导拱架进行连接成环。及时施工仰拱混凝土闭合成环。
4 爆破震动监测
在爆破掘进时始终进行震动监测,对每一爆破的质点震动、震动速度和围岩变形情况进行监测,同一段雷管起爆药量和起爆时间,用CD-1传感器、DSV测震仪以及电脑组成测震系统进行量测,通过监测及时调整炮眼装药量参数。
5 结语
隧道土石分界采用静态爆破,利用中空眼创造临空面,在炮眼中装入塑料水袋,减弱了爆破震动,达到对上导已支护掌子面减震效果,效果较好,施工实践说明该技术有推广价值。
摘要：结合工程实例,在准朔铁路鹰鹞山隧道下石窑斜井土石分界段,提出合理的施工对策和施工方法,即上导V级围岩黄土富水按照“管预支、分部开挖、随挖随护、勤排水、喷闭支撑”,下导软岩采用“微差减震、静态爆破、支护紧跟、闭合成环”的措施,有效地解决了土石分界段施工安全。
关键词：隧道,微差减震,静态爆破,施工技术
参考文献
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静态控制爆破 篇5
1 静态膨胀预裂爆破机理
1.1 力学机理
静态膨胀破碎剂通常呈粉末状散粒体, 使用前按适当的比例加水拌和, 然后装填在岩石中, 经过一定时间的水化反应, 产生膨胀压力, 如图1所示。
将岩石模拟为厚壁圆筒弹性体, 填充静态膨胀破碎剂的半径为r1, r2, 其内部作用的压力为P, 任意半径处的切向拉伸应力为s, 则:
岩石为脆性材料, 抗拉强度远小于抗压应力。一般岩石的抗拉强度为5~10 MPa, 静态膨胀破碎剂可产生30~50 MPa的膨胀力。当切向膨胀力s大于岩石抗拉强度时, 岩石便产生裂缝而破坏。图2为膨胀破碎剂预裂示意图。
2.2化学机理
静态膨胀破碎剂主要以、无机盐化合物和有机复合剂组成, 加水后产生膨胀性的结晶水化物, 其中氧化钙 (Ca O) 的化学反应如下式:
由于氧化钙的密度为3.35 kg/cm3, 氢氧化钙的密度为2.24 kg/cm3, 在总质量不变的条件下, 体积膨胀了49.6%, 这就是静态膨胀破碎剂的化学原因。
2 静态膨胀破碎剂施工技术参数
根据现场岩石的材质、裂隙尺寸和破碎的要求, 设计计算出破碎参数, 并选用对应钻孔设备和钻孔工具。破碎参数包括孔径、孔距、孔深、排距、最小抵抗线、破碎体剂的用量和炮孔排列。
2.1 孔径
孔径是影响破碎效果的重要因素。孔径越大, 破碎剂的装入量就越多, 产生的膨胀压力也越大, 破碎效果也就越好, 同时产生的热量也越多, 温度上升也越高, 最后导致破碎剂浆体的喷出, 所以孔径不宜过大。另外孔径由钻孔设备的性能确定, 孔径越大, 钻孔速度下降越显著。因此, 视岩石的图2膨胀破碎剂预裂示意图坚硬程度孔径选择为30~50 mm。
2.2 孔距
当其他条件不变时, 孔距越小, 开裂越容易, 破碎所需时间也越短。但孔距越小, 孔数增多, 必然后增加钻孔工作量和破碎剂的消耗量。因此, 对于不同的破碎对象, 确定出可行的最大孔距, 以达到最好的技术经济效果。
影响孔距的因素主要有:被破碎体的抗拉强度、破碎剂的膨胀压力和钻孔孔径, 当其它条件不变时, 抗拉强度越高, 孔距应越小;反之, 则可增大。另外, 膨胀压力和孔径越大, 孔距应越大;反之, 则应减小。孔距的大小可用下式来求得:
式中:a为孔距, cm;
d为孔径, cm;
k为破碎系数, 若使用普通型破碎剂时, k值可从表1中选取。
2.3 孔深
炮孔深度与被破碎体的高度 (或宽度) 有关。当被破碎体的高度和其它条件相同时, 炮孔深度大的比炮孔深度小的更容易开裂, 破碎效果也更好, 它们之间的关系可用式4表示:
式中:L为孔深, m;
H为被破碎体的高度或破碎高度, m;
a为孔深系数, 与约束条件有关。对于硬质岩石或孤石对于软质岩石。
2.4 排距和最小抵抗线
炮孔排距的大小与破碎剂膨胀压力的大小、被破碎体的强度和自由面的多少有关。膨胀压力大、被破碎的强度小和自由面多, 可取大值, 反之, 则取小值。在静态破碎中, 最小抵抗线的大小因根据介质的强度、形状大小、孔径、节理以及要求破碎的块度等因素由图3和表2来确定。
2.5 破碎剂的选型和用量
普通型破碎剂, 它们共同特点是呈粉末状, 水反应速度较慢, 膨胀压力上升也较慢, 破碎能力小和介质的破裂时间长, 新型速效静态胀裂剂, 呈颗粒状结构, 可以加速水反应和有利于膨胀压力的迅速上升, 30 min后出现30~50 MPa的膨胀压力, 工艺比较简单。
破碎剂的用量是影响破碎效果的主要因素。当炮孔布置方式和有关的破裂参数确定好以后, 用药量可按下面两种方式确定。
2.5.1 按每米炮孔装药量计算
式中:Q为个炮孔的用药量或一次破碎的总用药量, kg;
?为损耗率, 采用0.05~0.1;
SL为一个炮孔的延米数或一个破碎体全部炮孔的总延米数, m;
q1为单位孔长的用药量, kg/m, 按表3选取。
3.5.2按单位体剂耗药量计算
式中:Q为用药量, kg;
V为被破碎碎体体积, m3;
q2为破碎单位体积介质用药量, kg/m3。按表4选取。
3 施工工艺流程及操作要点
3.1 工艺流程
岩石膨胀破碎预裂机械开挖施工工艺流程如图4所示。
3.2 操作要点
3.2.1 施工准备
根据岩石强度及节理发育情况选择合适的机械和所需的膨胀破碎剂的类型及型号;根据开挖岩体工程量确定配备机械及人员;放样定位及清理松土软石, 并修筑施工便道。
3.2.2 布孔 (眼)
(1) 在布孔 (眼) 前, 设置临空面, 临空面可根据岩石开挖难易情况结合路基开挖方案随机设置, 并尽可能多创造临空面。
(2) 根据被破碎物体的不同材质和硬度沿平行于临空面布置孔 (眼) , 约为孔径的8~10倍, 具体由试验确定。根据边坡岩石的具体情况, 可采用单排孔或多排孔布置。多排布孔一般采用梅花型排列, 如图5所示。
3.2.3 钻孔 (眼)
(1) 钻孔 (眼) 工程。
(1) 首先检查风动凿岩钻机, 保证性能良好。开孔前, 把钻机操纵阀开到轻转位置, 待孔 (眼) 位固定并钻进20~30mm以后, 掌钎工两手松开, 退到机身后侧监护;打眼工把操纵阀板到中转位置钻进, 当钻进50mm左右, 钻头不易脱离眼口时, 全速钻进。
(2) 钻孔 (眼) 时, 用手柄阀门及时调节气腿高度, 使钻机、钻杆和钻孔 (眼) 方向一致, 推力均匀, 不要用力过大, 防止断钎、夹钎。钻杆不要上下、左右摆, 以保持钻进方向。
(3) 掌握好钻孔 (眼) 的深度和角度, 达到要求深度时, 减速撤钻。钻深孔 (眼) 时, 必须采用不同长度的钻杆, 开始时使用短钻杆。
(4) 撤钻时, 小开阀门, 停止向前推力, 使钻杆缓慢旋转, 缓慢向怀中拉钻机, 同时缩气腿, 使钻杆在旋转中退出炮眼;此时掌钎工待钻杆钻速减慢时, 站在钻杆一侧, 协助钻孔 (眼) 工把钻杆退出灌浆孔 (眼) 。
(5) 两台或多台钻机作业时, 应按作业规程规定的区域, 做到定钻具, 定人定孔 (眼) , 顺序钻孔 (眼) , 防止相互干扰。
(6) 突然停风, 应取下钻机, 拨出钻杆。
(7) 孔 (眼) 深度应小于等于临空面高度或开挖深度, 一般不宜小于0.8 m, 且不大于4 m, 一般在2 m较好。
(8) 退钻时, 不得用力猛拉钻机, 孔 (眼) 口前方禁止站人。
3.2.4 清孔 (眼)
(1) 压风管接到L型吹孔 (眼) 钢管上。把钢管长端插入孔 (眼) 内, 人员站在侧面, 先警示相关人员然后打开风门, 用手来回拖动, 直到把孔 (眼) 内岩粉吹净, 依次把各孔 (眼) 吹完。
(2) 吹孔 (眼) 人员要戴好手套, 防止伤手。吹孔 (眼) 人员两眼不得正对眼口位置。风管与L型钢管连接牢固可靠。
3.2.5 灌入膨胀破碎剂预裂
(1) 在正式膨胀预裂施工前, 应在现场进行膨胀破碎剂试配, 已确定最佳配合比。
(2) 搅拌及装孔:将配比好的破碎剂缓慢加入水中, 边加入边搅拌, 直到搅拌成糊状浆体 (一次搅拌最好不超过10 kg) , 然后将搅拌好的浆体在3 min内倒入孔中, 混合搅拌和装孔的整个过程不得超过8 min, 如果孔数较多, 最好多人同时装孔。
(3) 膨胀破碎剂浆体灌入时, 从破碎预裂方向后退顺序装填, 边填边退, 不得再次进入已经灌入膨胀破碎剂的孔洞范围, 防止膨胀破碎剂冲孔伤人。
(4) 根据使用时作业环境的不同, 选择不同产品型号, 工作效率和操作性可大幅度提高。
(5) 填充破碎剂后, 一般情况下, 预裂在1 h内完成, 再经过1 h后, 即可采用机械进行开挖。也可根据工程需要, 通过控制添加剂, 自由掌握裂开速度, 随着时间的增长, 裂缝会越来越大。
3.3 机械开挖
(1) 机械凿岩采用挖掘机配破碎锤进行开挖。
(2) 对于不发育或欠发育坚硬岩体, 挖掘机功率不宜小于110 k W (挖掘力不小于127 k N) 如型号厦工XG 820 (或功率等效的其他类型的挖机) 。
(3) 机械凿岩应按照路基开挖方案进行开挖, 全断面开挖时先中间后两侧, 每次开挖深度不宜超过3 m。
(4) 对于适合采用机械开挖的岩体先进行开挖;对于采用机械开挖困难或效率低下的岩体, 采用膨胀破碎剂预裂开挖。
(5) 挖方边坡应从开挖面往往下分段整修, 每下挖2~3 m, 宜对新开挖边坡刷坡, 同时清除危石及松动块石。
4 质量控制
4.1 质量控制标准
(1) 孔位、孔深允许偏差±5 cm。
(2) 膨胀破碎剂应符合《无声破碎剂》 (JC506-2008) 中技术要求。
凝结时间:初凝不得早于8 min, 终凝不得迟于150 min。膨胀破碎剂膨胀压技术指标见表5。
(3) 边坡坡面平顺, 无松石、危石。
4.2 质量控制措施
(1) 掌握膨胀破碎剂的特性:膨胀压力随水灰比的增大而减小;它的膨胀压力与环境温度和反应时间成正比, 物体开裂所需时间与环境温度成反比;膨胀压力随孔径的增大而增加。
(2) 膨胀破碎剂水灰比需经试验确定最佳配合比, 供实际施工使用。
(3) 孔位、孔深、膨胀破碎剂水灰比、装药、机械挖掘操作是本工法的关键技术, 相关操作人员须按照操作规程操作, 确保收到良好的效果。
(4) 要妥善保管, 防止受潮和暴晒。使用时膨胀破碎剂要随用随提, 拆封数量与使用数量要控制好, 以免多提多拆使成品受潮或失效。
(5) 靠近边坡时, 孔眼方向应平行坡面设置, 避免坡面超挖。
(6) 坡面整修完成后, 由质检员对坡坡面进行验收, 验收合格后方可进行下一级边坡开挖。
5 安全和环保措施
(1) 建立健全安全生产保证体系和环保制度, 制定膨胀破碎剂预裂专项安全管理制度, 落实安全生产责任制, 分工明确, 责任到人, 加强施工安全检查, 消灭发生安全生产事故的苗头, 保护自然环境。
(2) 设置安全环保标志醒目, 安排专人管理标识的警戒区域, 非操作人员不得进入施工现场;膨胀破碎剂和拌和水存放阴凉干燥处, 避免暴晒;严防膨胀破碎剂成品或外包装流失, 污染环境;机械开挖区域和民房之间设置临时声屏障, 不得夜间作业;遇大风时, 停止钻孔或开挖作业, 防止粉尘污染;完善周边排水设施, 设置沉淀池、过滤池, 防止施工区域废水直接排放入河流或池塘。
(3) 膨胀破碎剂是一种对人体眼角膜有伤害的化学制剂, 操作人员不得将手在眼睛擦拭;施工现场必须预备足够数量的清洁水, 防止操作人员万一接触膨胀破碎剂作清洗使;如操作人员眼部接触了膨胀破碎剂浆体, 就立即用清水冲洗, 再送医院急救治疗;钻孔操作员应佩戴防护眼镜、防尘口罩, 灌装操作人员须佩戴防腐橡胶手套;灌入膨胀破碎剂浆体时, 需待孔内温度降到常温, 操作人员面部距离孔面50 cm以外, 且不得正面相对;装灌完成后, 应及时覆盖预裂孔, 不得在装灌地点逗留。
6 结语
6.1 静态膨胀预裂爆破技术施工工艺质量高、安全可靠
通过膨胀破碎剂预裂, 有效的降低了岩石开挖的难度, 同时极大地提高了机械开挖的效率;采用膨胀破碎剂预裂, 无噪音、无粉尘、无毒气, 不产生震动、飞石, 无冲击波, 不影响周边的建筑物, 不扰民, 具有良好的安全和环保特性;采用膨胀破碎剂预裂和机械开挖, 容易控制岩石被破碎体的形状, 避免了采用爆破开挖引起的亏坡现象, 减少了爆破对岩体及坡面的影响同时采用机械开挖保证了开挖坡面的平顺, 有利于坡面的稳定和美观。
6.2 态膨胀预裂爆破技术施工工艺具有较高的经济效益和社会效益
采用机械开挖1台挖掘机配破碎锤每天能够开挖不发育或欠发育坚岩约10 m3采用岩石膨胀破碎预裂机械开挖施工每天开挖约30 m3, 采用本施工工艺虽然增加了膨胀剂预裂相关费用, 但大大降低了机械破碎锤的报废率, 明显地提高了开挖效率降低了机械开挖油耗, 整体上节约了成本较单独采用机械开挖具有显著的经济效益。
态膨胀预裂爆破技术施工工艺将静态爆破与机械开挖有机地结合起来, 发挥了静态爆破和机械开挖的优势, 成功的解决了路基开挖中无法采用爆破、同时采用机械开挖又效率低下的石方开挖难题, 与传统的爆破相比较具有明显的安全性, 无飞石、无噪音、无震动、无冲击波、无有毒烟雾。本施工工艺是一种因受条件限制无法采用爆破工艺的区域路基开挖的十分有效的施工方法, 节能减排, 保证了工程进度按期完成;有利于协调工程施工与周围群众的关系, 施工文明, 不扰民, 深得周边群众的好评。
摘要：静态膨胀破碎预裂公路路基岩石是一项科学、经济、适用的技术, 具有十分良好的应用价值。通过实际工程的应用, 分析了提出静态膨胀预裂爆破机理, 介绍了静态膨胀破碎剂施工技术参数的选取方法、施工工艺流程及操作要点和安全和环保措施, 为进一步在工程总推广应用提供了有益的经验。
关键词：静态膨胀破碎,公路工程,石方爆破
参考文献
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[2]谢东.静态膨胀破碎工艺在大亚湾核电站出水口北堤拆除中的应用[J].华南港工, 1999 (2) :29-34.
静态控制爆破 篇6
中缅油气管道部分地域属于喀斯特岩溶地段, 由于当地自然生态脆弱, 若采用传统的机械开挖管沟工艺或常规爆破方式, 对自然环境的破坏性过大。为保护环境, 我们在通过桂林支线项目通过研究, 成功实施了静态爆破的管沟开挖施工工艺, 从而顺利的解决喀斯特地段管沟开挖、成型的控制破碎难题。
2 实施步骤
结合我公司在桂林支线柳江段、临桂段的岩溶施工工艺的不断摸索尝试, 总结出了岩溶段管沟开挖、成型的核心工序如下:爆破地质结构调查→爆破设计→钻孔→选择破碎剂→充填灌注→二次破碎→清理。
3 岩溶地段地质结构探测
柳江施工段GQB97-100桩, GQB70-75桩, 其地层基本分布为:中风化硬质灰岩;微风化硬质灰岩。
在管线作业带进行清理后需要对岩溶段的地下发育情况详细了解, 从而根据分部状态合理确定爆破工艺参数, 规避对地下暗河走向、地下矿井等的破坏。应用地勘或者高密度电法探测作业带沿管沟方向的岩溶发育, 并对岩溶段的地质稳定性作进一步的评价分析, 作为爆破参数控制的主要影响因素, 从而有效避免或降低对原始地质结构的破坏。
当采用静态爆破作业后, 溶洞压力拱本体由于膨胀产生裂纹扩展导致自身的承载力大幅下降, 这时可采取对溶洞打孔注浆的方式, 避免溶洞的塌陷, 从而避免对管道安全构成威胁。
4 静态爆破设计
选择爆破剂原料的原则是:反应后体积膨胀率要大, 反应热要高, 线膨胀系数要大, 在其反应凝固后其弹模数值及泊松比要大。本项目课题采用正交实验得出了在环境温度为15℃时的配方:在l h内膨胀压力达30MPa, 达到破碎一般硬岩的膨胀压力30MPa, 这种配方在2h压力达38Mpa。
5 钻孔
5.1 钻孔布置方案
对于静态爆破, 临空面越多, 施工效率越高。因此在初始破碎时, 主要是创造临空面。管沟开挖前只有一个临空面, 为了顺利成型且向上出渣, 先在管沟中心钻两排斜孔, 相交成V型, 交角30°, 装药破碎后, 将碎石掏出, 形成一V型沟槽。为了达到管沟规定深度, 需将V型槽放大, 在现有沟槽外侧再钻两排斜孔, 孔深超过设计标高5cm, 交角30°, 破碎后形成一大的V型沟。然后在V型沟外缘各钻一排垂直孔, 将管沟切割成矩形。最后按照规定的管沟宽度来钻边孔, 孔深超过设计标高5 cm。钻孔布置方案见图9。
5.2 钻孔参数
5.2.1 孔距、排距与孔深。
孔距与排距的大小与岩石硬度有直接关系, 硬度越大, 孔距与排距越小, 反之则越大。对于一般岩石, 破碎深度在2m以内时, 孔距与排距的经验值见表1, 可以通过现场试验适当调整钻孔参数, 以达到最佳破碎效果。本工程岩石普氏系数F为4~12, 破碎初始没有临空面, 因此孔距选20cm, 排距为30cm。但在遇到地下溶洞时, 需结合溶洞分布、稳定性来确定对爆破的影响系数, 本工程经过计算分析后的参数在现场大量试验并修正后得为孔距选40cm, 排距为50cm。
5.2.2 孔径
钻孔直径与破碎效果有直接关系, 孔径过小, 不利于药剂充分发挥效力;孔径太大, 易冲孔。根据桂林支线施工经验, 钻孔孔径选为40mm。
5.3 药量计算
静态爆破药量需基本填满空孔, 用药量按照空孔总长计算, 并随孔径、孔距而异, 单位孔长装药量可参考表3选用。
6 填孔
将孔内清理干净, 注意不得有水或杂物。对于垂直孔, 可直接倾倒进去, 并用木棍捣实。对于斜孔, 可用挤压或灌浆泵压入孔内, 并用快凝砂浆或泡沫塑料塞子迅速堵口;或用干稠的胶体 (水灰比为0.28~0.32) 搓成条塞入孔中用木棍捣实, 或将胶体装入塑料袋 (筒) 中, 用木棍送入炮孔内。药面高度应比孔口低2cm。夏季或快速破碎时用草袋、纸板等物覆盖。搅拌后的浆体须尽可能地在浆体发烫前灌入钻孔内, 岩石开裂后, 立即向裂缝中加水, 以支持药剂持续反应。
7 养护
冬季10℃以下用草袋等覆盖保温, 待裂纹出现后, 向孔上喷洒热水以加快裂缝增大速度。为加快破碎速度, 可用温水搅拌。
8 二次破碎
一次破碎完毕后, 根据现场破碎程度决定是否采取二次破碎, 由于一次破碎后使得自由面大大增加, 故二次破碎的效率会提高, 而且更容易实现破碎控制。二次破碎视情况采取水平孔、垂直孔以及水平垂直孔交错实施。
9 结束语
静态爆破的施工成本稍高, 温度、时间控制要求较高, 对具体工程是否采用静态爆破应慎重, 应在做较详细的经济效益分析后再行决定。但在南方地区岩溶地段施工静态爆破技术可以较好地解决石方段管沟开挖问题, 最大限度保护当地环境。
参考文献
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