二氧化碳爆破在特定條件下石方開挖中的應用

柴吉祥

摘要：隨著我國高速公路施工技術的不斷發展，以炸藥爆破方式為主的傳統石方開挖技術已經無法滿足現代化施工需求，實際施工存在的隱患問題眾多，難以得到及時處理。長期以往，很容易對現場施工造成安全威脅，嚴重時很容易引發人員傷亡事故。為進一步解決傳統炸藥爆破方式存在的不足問題，選擇應用二氧化碳爆破技術進行石方爆破處理，以加強工程施工進度，規避現場施工風險。文章主要結合二氧化碳爆破技術在特定條件下在石方開挖中的具體應用展開分析，以供參考。

關鍵詞：二氧化碳爆破技術；特定條件；石方開挖；實際應用

前言：

本工程以柳州至南寧高速公路改擴建工程2標項目K1239+840～K1239+940段左幅牛仔山石方開挖工程為例，該開挖工程共計4.5萬方，切坡高度63.4m，大多屬于堅硬巖，現場施工難度較大。再加上現場施工工作面較狹窄，導致現場施工復雜性較高。最主要的是，工期要求3.5個月內必須完成，如此一來，無疑是加劇現場施工難度。除此之外，根據施工現場實際條件來看，山頂上方存在高壓線塔、基站等，且山底下方緊鄰正在通行的高速公路，如果采用傳統炸藥爆破技術，很容易對周圍環境造成污染，嚴重時還會對周圍居民區造成影響，容易引發安全事故。針對于此，施工單位必須摒棄傳統爆破方法，可以選用二氧化碳爆破技術進行處理。

1 傳統爆破方式的不利影響分析

柳南改擴建2標項目K1239+840～K1239+940段左幅牛仔山石方開挖工程在正式施工過程中，施工點距離居民區僅有300m。利用傳統炸藥爆破和常規機械開挖方法無法滿足工程實際需求，且也不利于周圍居民人身安全，無法在工期限期內徹底消除爆破所帶來的危害影響。最重要的是，傳統炸藥爆破技術在現場施工中帶來的震感以及噪聲較大，無論是對周圍生態環境而言，還是現場施工人員而言，均存在較大危害[1]。如影響附近交通安全、爆破過程產生的二氧化硫等空氣污染物會進一步加劇空氣污染程度等。最重要的是，傳統爆破方式帶來的工作效率遠不如預期效果，并不能給現場施工帶來高效率，不利于施工單位在規定限期內完成施工工作。

2 二氧化碳爆破技術的應用原理分析

為了盡早完成石方開挖工作，本施工單位選擇應用二氧化碳爆破技術作為主導技術，代替了傳統炸藥爆破方式。需要注意的是，二氧化碳爆破需要配合機械開挖石方在特定條件下進行實現。結合實踐經驗來看，二氧化碳爆破技術主要的應用原理為：利用高壓泵設備將液態的二氧化碳壓縮到特定的爆破容器內，當導熱棒存在微電流通過的時候，受到高溫作用，安全膜會被擊穿。此時，液態二氧化碳會受到氣化影響，發生急劇膨脹現象，并利用高壓作用，將泄壓閥沖開。與此同時，液態二氧化碳在受到氣化影響的過程中，氣體體積會急劇膨脹，產生的高壓會使巖體開裂。待經過上述步驟之后，現場施工人員可配以機械設備進一步進行開挖裝渣，完成快速施工工作。在這里需要說明的是，二氧化碳爆破屬于物理作用，并不會對周圍環境、建筑物乃至周圍居民造成安全影響，也不會發生爆破震動問題[2]。

3 二氧化碳爆破在特定條件下石方開挖中的具體應用

3.1 二氧化碳爆破器器材組裝及現場測試處理

本工程在組裝二氧化碳爆破器過程中，主要利用高壓泵設備將液態二氧化碳壓縮到爆破筒當中。待完成上述步驟之后，再在其內裝入安全膜、加熱器以及起拔桿。組裝完畢后，現場施工人員需要嚴格檢查二氧化碳爆破器的密封程度。在現場測試過程中，施工人員可以將致裂器的充裝閥和釋放管分別放入水中，目的在于觀測設備是否存在氣泡。確定無誤后，方可將爆破器投入現場使用。

3.2 現場施工應用

在正式開展二氧化碳爆破工作之前，現場施工人員必須做好施工現場準備工作，如確定各項參數、測量布孔、鉆機就位、鉆孔施工以及驗孔檢查等方面的準備工作。本工程在鉆孔機設備的選擇方面，主要采用CL120Y型潛孔鉆機進行鉆孔。鉆孔間距1.5m、孔徑90mm、孔深4m。待確定好各項參數之后，技術人員應進行孔位放線工作，目的在于嚴格標識出每一個炮孔的實際位置以及具體深度等[3]。

之后，施工人員需要利用水平尺校正鉆孔角度，判定鉆機位置是否合理等。待上述步驟全部完成之后，方可開始鉆孔施工。在鉆孔過程中，技術人員必須嚴格遵照鉆爆圖進行施工，以確保鉆孔施工的安全性與合理性。事后，由質檢人員針對孔位、孔深以及方向等驗收內容，進行嚴格檢查，對于不合格的，必須予以及時處理，避免后續施工出現隱患問題。

3.3 二氧化碳爆破裝置的連線及安裝

待上述施工準備工作完成之后，技術人員需要對二氧化碳爆破裝置進行連線。主要是將爆破筒與起爆線路進行合理連接，并在連接成功之后，插入鉆好的孔位當中，并在其內填入粘土，利用木桿將粘土搗實。并用特定的爆破線路將每個孔位連接處理，用專門的儀表設備測試線路連接是否通暢合理。確定無誤之后，連接起爆器電源，等待爆破處理[4]。

3.4 現場爆破處理流程

在正式引爆處理之前，必須封閉高速公路5分鐘，確保通車安全。與此同時，現場負責人員必須將全部機械設備與人員進行撤離處理。必須加以注意的是，施工人員必須在工地進入口處，設置明顯的爆破警示標識，待上述內容確定無誤之后，利用發爆器對其進行引爆處理。全部結束之后，現場施工人員需要利用破碎錘對施工場地實行二次破碎開挖處理[5]。

3 工程實踐效果及應用優勢

中交第四公路工程局有限公司柳南改擴建2標項目采用CO2爆破配合機械開挖石方在特定條件下的施工技術，在工程實踐效果方面，取得了較好的應用效果。不僅集中體現于工程實踐效果方面，還集中體現在工程的經濟效益方面。自我工程選擇應用二氧化碳爆破技術以來，基本上有效規避了傳統炸藥爆破方式存在的不足。與此同時，利用二氧化碳爆破技術，降低了傳統炸藥爆炸方式帶來的環境污染程度，利于工程實現可持續發展要求。最重要的是，利用二氧化碳爆破技術有效解決以往炸藥爆破方式成本過高問題，利于工程經濟效益的有效提升。綜合來看，二氧化碳爆破技術的應用優勢眾多，值得推廣。

結論：

根據實踐效果來看，選用二氧化碳爆破技術在特定條件下施工基本上有效規避了傳統炸藥爆破方式帶來的危害影響，甚至在某些爆破能力方面，逐漸取代炸藥的爆破效果。隨著我國二氧化碳爆破技術水平的不斷提升，二氧化碳爆破技術將會全面運用到石方開挖工程當中，并將會在城市內爆破、特殊爆破以及精細爆破方面取得全面應用。為進一步夯實我國二氧化碳爆破技術力量，建議我國相關研究人員必須加強對二氧化碳爆破技術的研究力量，為石方開挖工程提供相應的技術保障。

參考文獻

[1]張東川，王東虎，張棟. CO_2碳爆破技術在石方開挖中的應用[J]. 中國設備工程，2017（24）：185-186.

[2]盧廣海. 二氧化碳致裂器在土石方工程中的應用[J]. 鑿巖機械氣動工具，2018（02）：48-55.

[3]劉征，李昆，費日東. 二氧化碳炮爆破技術在山體石方開挖工程中的應用[J]. 城市建設理論研究（電子版），2017（14）：103.

[4]趙海洋. 二氧化碳爆破技術在高速公路施工中的應用[J]. 交通世界，2016（12）：46-47.

[5]王軍，肖永勝. 用二氧化碳爆破技術開采某石灰石礦的大理石材[J]. 現代礦業，2015，31（06）：15-17.

（作者單位：中交第四公路工程局有限公司）