靜態爆破技術在特殊邊坡開挖中的應用

魏淼

【摘 要】自1988年滬嘉高速公路建成通車以來，高等級公路以前所未有的速度發展，我國的公路事業進入了以建設高等級公路為主的新時期。隨著經濟的發展，某些高速公路已經不能滿足交通要求，需要擴大通行能力，增加車道數，舊路改擴建成為了目前比較常見的項目。然而，開擴建項目一般要求邊通車邊施工，對施工安全要求很高，尤其舊路石方邊坡開挖，是施工中的難點，稍有不慎即可能造成安全事故。本文以廣州鳳凰山隧道工程高速項目石方邊坡開挖為例，介紹靜態爆破技術在工程中的應用。

【關鍵詞】靜態爆破 開挖 破碎劑

【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

靜態破碎劑是20世紀80年代初研制成功的一種新型的破碎巖石、混凝土等介質的破碎劑，它的主要成份是生石灰（即氧化鈣），還含有一些按一定比例摻入的化合物催化劑。其破碎介質的原理就是利用裝在介質鉆孔中的靜態破碎劑加水后發生水化反應，使破碎劑晶體變形，產生體積膨脹，從而緩慢的、靜靜地將膨脹壓力（可達30Mpa—50Mpa）施加給孔壁，經過一段時間后達到最大值，將介質破碎。它可廣泛應用于混凝土構筑物的無聲破碎與拆除及巖石開采，解決了爆破工程施工中遇到不允許使用炸藥爆破而又必須將混凝土或巖石破碎的難題，是國際上流行的新型、環保、非爆炸施工材料。

靜態爆破技術作為是一種新型爆破施工技術有以下優點：

（1）安全，易管理。靜態爆破劑為非爆炸危險品，施工時不需要雷管炸藥，無需辦理常規炸藥爆破所需要的各種許可證。操作時不需要爆破等特殊工種。破碎劑與其它普通貨物一樣可以購買、運輸、使用。（2）環保材料。使用中無聲、無振動、無飛石、無毒氣、無粉塵，是無公害環保產品。（3）施工簡單，易操作。用水攪拌后灌入鉆孔中即可。（4）使用方便。按破碎要求，設計適當的孔徑、孔距、角度，能夠達到“外科手術式”的分裂、切割巖石和混凝土。針對開采巖石可提高石材成材率3-4倍。（5）在不適于炸藥爆破環境條件下，更顯其超眾的優越性。最新卷型破碎劑，適用環境溫度范圍更廣（-5℃到40℃），使用更方便，效力更大。

1 工程概況

廣州鳳凰山隧道工程高速項目石方邊坡毗鄰一條高壓航空燃油管道，最近距離為10.83米。若采用爆破開挖，存在嚴重安全隱患。并且根據《石油天然氣管道保護條理》，管道中線兩側各50m內禁止爆破。采用人工開挖，效率很低，對于中等堅硬的巖石，一人一天只能開挖1m3左右，而且勞動強度大、費用高、影響工程進度。鑒于以上原因，結合現場實際情況在確定開挖方案時擬采用靜態爆破技術。

2 施工方案

2.1 孔眼布置

布眼前首先要確定至少一個以上臨空面，鉆孔方向應盡可能做到與臨空面平行；橫向分布孔距為20-30cm；縱向孔距為20-30cm布置成平排炮孔；排距以20-30cm為宜，必須采取逐排作業，不可多排作業，鉆眼的深度根據現場石方狀態而定，現場定為1.2-2m。

2.2 鉆孔

鉆孔的直徑與破碎的效果有直接的關系，鉆孔過小，不利于藥劑的充分發揮；孔太大，易沖孔，耗費藥劑，根據以往經驗本工程宜采用42mm鉆孔。鉆孔內的余水和余渣使用高壓風吹洗干凈，孔口旁應無土石渣。

2.3 鉆孔的深度和裝藥深度

鉆孔的深度可根據施工要求選擇，一般在1.2～2m較好；裝藥深度為孔深的100%。

2.4 裝藥

（1）向下和橫向的眼孔，在藥劑中加入22%（重量比）左右的水攪拌成流質狀態。顆粒藥劑水灰比調節到0.22-0.25時靜態爆破劑的流動性較好，細粉末藥劑水灰比調節到0.32時靜態爆破劑的流動性較好，也可不通過捅實過程。向下灌裝較為方便，應采取“由上至下，分臺階分層爆破”的施工方式。（2）水平方向和向下方向的鉆孔，采用略小余孔徑的高強長纖維紙袋裝入藥劑，按一個操作要用的藥卷數量，放在盆中導入水完全浸泡，待不冒氣泡時，取出藥卷開始裝入并捅緊。即“集中浸泡，充分浸透，逐條裝入，分條搗實”。（3）巖石剛裂開，向裂縫加水，以便藥劑持續完全反應，可以獲得更好的效果。（4）每次裝填過程中，已經開始發生化學反應的藥劑（表面出現冒氣和溫度快速上升）不允許裝入孔內。從藥劑加入拌合水到灌裝結束，這個過程不允許超過五分鐘。（5）藥劑反應的快慢和溫度有直接關系，溫度越高，反應時間越快，反之則慢。在施工中控制藥劑反應快慢有兩種，一種是加入抑制劑，另一種是控制拌和水、干粉劑和巖石的溫度。藥劑反應過快易發生沖孔傷人事件，一般反應時間控制在30-60分鐘較好。

2.5 現場渣樣清理

靜態爆破完成后，對爆破產生的一些相對較大的試塊，采用液壓炮機輔以人工破碎至合適粒徑，由挖掘機和自卸汽車配合，運送至制定地點。

3 靜態破碎安全措施

雖然靜態爆破無震動、無飛石、無噪音和無毒氣污染，但現場安全生產管理工作仍是重點，為保證安全施工，制定以下安全措施：

（1）無關人員不得進入施工現場，使用破碎劑前確保操作人員對說明書已仔細閱讀并理解；（2）采用具有腐蝕性的靜態破碎劑時，灌漿人員必須戴防護手套和防護眼鏡；孔內注入破碎劑后，作業人員應保持安全距離，嚴禁在注孔區域行走；（3）在相鄰兩孔之間，嚴禁鉆孔與注入破碎劑同步進行；發生異常情況時必須停止作業，待查明原因并采取相應措施確保安全后，方可繼續施工；（4）在藥劑灌入鉆孔到巖石開裂前，不可將面部直接近距離面對已裝藥的鉆孔；藥劑灌裝完成后，蓋上麻袋或棕墊，遠離灌裝點；此外施工現場應專門備好清水和毛巾，沖孔時如藥劑濺入眼內和皮膚上，應立即用清水沖洗。情況嚴重者應立即送醫院檢查治療；（5）在破碎工程施工過程中需要改變和控制反應時間時，必須依照規定加入抑制劑或觸發劑，并按要求配制使用，嚴禁擅自加入其它任何化學物品；（6）嚴禁將破碎劑加入水后裝入小口容器內；（7）剛鉆完孔或剛沖孔的鉆孔，孔壁溫度較高；應確保溫度正常符合要求并清洗干凈后才能繼續裝藥；（8）破碎劑在運輸和儲存過程中應防潮，開封后應立即使用；如一次未使用完，應立即扎緊袋口，需用時開封；破碎劑嚴禁與其它材料混放。

4 工程應用效果

該段石方邊坡開挖共計開挖石方3200 m3，開挖過程順利，未對毗鄰石油管道及高速公路行車造成影響，未發生任何安全事故，在保證安全施工的同時，也保證了工程施工進度，取得了較好的效果。

5 結語

靜態爆破是一種新型的爆破方法，它是常規的炸藥爆破的一種發展、延伸，由于其鉆孔數量大、破碎時間長、效率低等原因為受到工程界普遍的冷落，一般情況下很少采用。但它又具有普通炸藥爆破所不具備的使用范圍廣、安全性能高、揚塵少等有點，特別是安全性能上，更具有優勢。靜態爆破，解決了在某些特殊情況及特殊環境下不允許使用常規炸藥爆破來拆除構筑物及對巖石、礦石的開采這個長期困擾我們的難題。在新時期，工程建設更加關注安全和環保的情況下，靜態爆破必將會有很廣闊的發展前景。

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