緊鄰村莊二氧化碳爆破技術在路基石方爆破中的研究

李宏偉

摘 要：在路基石方爆破中，二氧化碳爆破技術的運用較為常見。而在進行緊鄰村莊的路基石方爆破時，對村莊房屋會產生一定影響，為此，在一些研究中提出了相應的應對策略。本文將對此方面的研究進行綜述。在對相關研究分析時，得知爆破過程中產生的飛石與震動是影響村莊房屋安全的主要因素，可用相關公式計算安全爆破范圍。除此之外，爆破方案的合理選擇能夠預防飛石與震動產生的影響，主要為對炮孔的合理分布與合理堵塞，以及采取不同爆破方式用于不同的爆破區域。

關鍵詞：緊鄰村莊;二氧化碳;爆破技術;路基石方爆破

二氧化碳爆破技術具有多種優勢，比如氣體溫度低不易引起周邊瓦斯或者沼氣爆炸、環境污染小、反復使用、破碎效率高等，成為了目前較為有效的爆破技術[1]。為促進物流快捷、人們出行便捷等，國家對多地區規劃了新的路線，路基石方爆破是路線新修過程中的關鍵。而在規劃的路線中，沿途往往緊鄰較多的村莊，不合理的路基石方爆破會對緊鄰村莊產生一定的負面影響[2]。因此，對二氧化碳爆破技術用于緊鄰村莊的路基石方爆破中的研究進行分析具有重要意義，為相關路基石方爆破提供有價值的參考。

1 緊鄰村莊常用的爆破方式

1.1 爆破法

深孔爆破通常是指孔徑在50 mm以上，且深度在5 m以上一種爆破，用于礦山開挖以及水利工程開挖等之中。潛孔爆破通常是指孔徑不足50 mm，深度小于5 m的一種爆破。光面爆破即在對爆破參數與施工方案進行準確制定后，進行的一種分段爆破方式，適用于對輪廓線有一定要求的爆破。預裂爆破是指在進行主要區域的爆破前進行貫穿裂縫的爆破，適用于對平整度有要求的開挖工程。

1.2 靜態爆破法

靜態爆破通常是指在爆破中利用水促使爆破劑產生膨脹而發揮爆破作用的一種技術，屬于一種新的爆破技術，對周圍環境的危害較小。但是對于需要較強爆破力的工程不適用，會導致工期延長、成本升高等情況。

1.3 氣體膨脹爆破法

氣體膨脹爆破通常是指的二氧化碳爆破技術，在該技術中所使用的二氧化碳最初為液體狀態，將其加熱到80℃后，其狀態有液體轉變為氣體，在此過程中二氧化碳的體積會逐漸增大，利用其膨脹原理實現對巖石等的破碎。

在緊鄰村莊的路基石方爆破中，需要考慮到爆破對村莊房屋、村民人身安全的影響，傳統炸藥爆破所產生的飛石較多、震動較大，安全風險大。靜態爆破法的爆破力相對較小，影響工期。因此，氣體膨脹爆破法是優選方式。

2 二氧化碳爆破技術原理

二氧化碳屬于一種無色、無毒的氣體，帶有輕微的酸性位，并且該氣體無法助燃。當二氧化碳在一定的條件下能夠以液體狀態存在，即溫度為20℃，氣壓為5.6×106 Pa。液體狀態與氣體狀態下的二氧化碳體積存在600倍的差距，因此，可形成極高的沖擊力。化學藥劑在混合前被儲存在隔絕氧氣的獨立環境中，在使用時利用電流促使其發生反應產熱，此過程中并不出現火焰[3]。當產生高溫后，安全膜被擊穿，此時的液態二氧化碳被瞬間氣化，在急劇膨脹的瞬間產生高壓沖擊波，促使巖石體等爆破對象開裂。在二氧化碳爆破過程中，從起爆到爆破結束僅僅需要0.3～0.4秒的時長。二氧化碳爆破過程中，是由二氧化碳的物理能力轉化完成，而非化學反應物質反應完成，并且二氧化碳屬于惰性氣體中的一種，并不會與環境、空氣中的其他液體或者氣體發生反應而產生有害氣體等[4]。

3 爆破方案設計

首先確定鉆孔的間距、不偶合系數與鉆孔深度。鉆孔的間距需要利用經驗公式：a=（7～12）D，其中的D是指鉆孔的孔徑。比如孔徑為100 mm，則鉆孔的間距為（7～12）×100=700 mm～1 200 mm。不偶合系數利用經驗公式Dd=

D/d，其中D為鉆孔的孔徑，而d是指爆破裝置中爆破筒的直徑，通常D/d在2～5。鉆孔深度需要根據現場的實際情況以及施工圖紙進行安排，通常在2 m～3 m。其次，確定二氧化碳爆破的飛石安全警戒距離，可以利用前蘇聯經驗公式：RF=20KAn2W，其中的RF為飛石距離;KA是安全系數，通常取值在1～1.5，當處于山地地形時取值1.5～2;N是指爆破作用指數，n代表爆破指數;W代表最小抵抗線。最后，確定震動安全震動速度，需要考慮到建筑物的種類、新舊程度等。

4 爆破注意事項

4.1 合理布局炮孔

一方面是為了能夠充分利用二氧化碳爆破儀產生的能量來破碎巖石，一方面減少多余的能量導致巖石塊移動失控而引起大量飛石，同時也避免對能量的浪費。爆破過程中，能量過大主要是指在進行爆破時安裝的二氧化碳量過大，所能夠達到的爆破重量超過了實際需要的爆破重量[7]。因此，炮孔的合理布局很關鍵，在進行爆破前需要加強對炮孔的逐一復核，一旦發現孔距、排距以及最小抵抗線不符合要求的炮孔，應當及時進行補打眼或者調整二氧化碳充氣量。

4.2 確保灌裝充足

在進行二氧化碳充裝前，比如對空壓機、注液泵性能進行檢查，確保裝置正常。在基礎寧灌裝時，必須按照裝置說明書進行，由技術人員完成試驗，及時發現漏氣現象，排查相關故障。在完成灌裝后，將儲液管插入水中檢查，避免發生漏氣。之后將其運送到施工現場，在進行爆破前對二氧化碳爆破裝置進行再次檢測。

4.3 空隙填塞

在進行爆破前，將二氧化碳爆破裝置與爆破孔之間的空隙，使用棉砂進行填塞，能夠確保爆破裝置與爆破孔的密實接觸，填塞物將氣體壓力傳送給被爆破巖石，可有效減少爆破能力的損失，進而確保被爆破巖石受到最有效的破壞力。在此過程中，必須確保填塞到位，避免出現爆破裝置卡在中間的情況。

4.4 防護措施

二氧化碳爆破技術雖然能夠減少飛石，但也并不能完全避免，為進一步確保爆破過程中的飛石安全問題，應當進行覆蓋防護。

4.5 爆破網連接

由于二氧化碳爆破的爆速相對炸藥爆破較小，需要進行爆破網連接，通常將同一排爆孔進行串聯，而不同排的爆孔之間采取串聯，并且在爆破時間起爆，能夠確保爆破的效果。

4.6 實時監測

在進行爆破時，加強對爆破震動情況的實時監控，根據監測到的數據，進行二氧化碳爆破技術的相關調整，比如調整爆破裝置、調整爆破距離等，進而降低震動效應。

5 結語

在緊鄰村莊的路基石方爆破中，對村莊房屋具有一定影響，比如飛石、震動。二氧化碳爆破技術具有較高的安全性，并且其爆破效果較好，對巖石的破碎效率理想。在采取二氧化碳爆破技術時，要綜合多方面因素制定合理的爆破方案。

參考文獻：

[1]崔玉明，張福寶，宋戰平.二氧化碳爆破技術在隧道施工中的應用[J].公路交通科技（應用技術版），2019，15（5）：

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[2]丁海龍，劉典忠，婁旭峰，等.高海拔地區工程項目應用二氧化碳致裂技術淺析[J].四川水利，2020，41（5）：24-27.

[3]單發磊.二氧化碳爆破在水庫大壩施工中的應用分析[J].水利建設與管理，2019，39（1）：39-43+34.

[4]陳楓，胡凡.二氧化碳爆破技術在路基石方開挖中的應用探析[J].工程建設與設計，2019（10）：110-112.

[5]李文慶，劉莉嬌.解析路基石方開挖施工中二氧化碳致裂技術的運用[J].施工技術，2020，49（S1）：1410-1412.

[6]鐘海東.高速公路路基土石方開挖中的爆破施工技術[J].黑龍江交通科技，2020，43（4）：61-62.

[7]李鵬，張昌鎖.綜采工作面頂板預裂爆破震動對臨近村莊民居的影響研究[J].煤炭工程，2019，51（7）：125-128.