静态爆破在城市道路工程中的应用

 李文彪

摘要：随着我国经济的发展，交通基础设施的建设与完善已成为人们迫切的需求，其中城市道路的新建、改建和扩建已是城市路网完善目前比较常见的工程项目，然而城市道路工程对环保、安全要求较高，石方开挖工程采用常规爆破的施工方法难以实施。文章结合广东省江门市胜利南路渔山石方开挖工程实例述说静态爆破在城市道路工程施工中的应用

关键词：静态爆破、城市道路、工程

1 引言

 静态爆破是近年来发展起来的一种新型爆破施工技术，由于它可在无振动、无飞石、无噪音、无污染的条件下破碎或切割岩石或混凝土结构物，因此可广泛应用于建筑、市政、水利、隧道、公路等工程施工中，特别是不宜进行有声爆破的城区或人口聚居地区的施工。不仅能够快速高效的进行石方爆破，而且保证了施工点及周边地区的安全，更不会产生环境、噪声的等污染。

2 工作原理

静态爆破主要原理是利用静态破碎剂，其主要成份是生石灰，还含有按一定比例掺入的化合物催化剂。其破碎介质的原理就是利用壮哉介质钻孔中的静态破碎剂加水后发生水化反应，是破碎晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢的、静静地将膨胀压力（可达30Mpa—50Mpa）施加给孔壁，经过一段时间后达到最大值，将介质破碎。

3 优点

3.1安全，易管理。静力爆破剂为非爆炸危险品，施工时不需要雷管炸药，无需办理常规炸药爆破所需要的各种许可证。操作时不需要爆破等特殊工种。破碎剂与其它普通货物一样可以购买、运输、使用。

    3.2材料环保。爆破剂在反应过程中无声、无振动、无飞石、无毒气、无粉尘，是国际流行的无公害环保产品。在市政道路、隧道工程等施工环境复杂，周边居民点、人流量较多的地区利用静力爆破进行土石方工程施工的优势尤为突出。

    3.3施工简单，易操作，用水搅拌后灌入钻孔中即可。按破碎要求，设计适当的孔径、孔距、角度，能够达到“外科手术式”的分裂、切割岩石和混凝土。针对开采岩石可提高石材成材率３－４倍。

    3.4爆破效率高，药剂反应时间一般为30~60分钟，在布点合理情况下可达到理想的爆破效果。大大降低施工风险和工期成本。

4  工程概况

由中国中铁股份有限公司承建的胜利南路全长1.2km，位于广东省江门市区，周边建筑密集，车流量大，在渔山段路堑开挖中遇微风化花岗岩，挖机无法开挖，液压破碎机进行开挖进度缓慢，无法保证工期，因施工作业区两边均紧邻居民小区及小区出行道路，施工环保及施工防震动等要求较高，常规爆破无法实施，结合实际情况，我们采用静态爆破的施工方法进行施工。

5  施工方法

5.1施工工艺（如下图）

    5.2静态爆破剂的选择

根据岩石类型对胜利南路的岩石部位进行合理钻孔，在钻好的孔中灌注静态膨胀剂，静态膨胀剂发生水化反应使晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢地、静静地将膨胀力（30Mpa—50Mpa）施加给孔壁，经过一段时间后达到最大值，8—12小时后使岩石产生裂缝而破碎，再用破碎机、挖机配合将岩石挖除。

本工程静态爆破选用无声破碎剂产品标准归类于《水泥制品》中，代号为：JC506-92，属安全级普通材料产品，可以和普通货物一样购买，运输和使用。

产品特性及特点：所选无声破碎剂（又名：高效膨胀剂、静态爆破剂、破石剂、裂石剂、膨胀剂） HSCA ，破碎物体时不产生震动、噪音、飞石、粉尘及有毒气体。破碎效果稳定，一般可使被破碎物在12小时以内发生破碎。

（1）膨胀力大。最大可达到120兆帕（1200kg/cm2）。
（2）反应时间短。最大膨胀力可在15分钟内出现。反应时间还可在15分钟至12小时之间调节。
（3）施工简单，易操作。本品用洁净水搅拌后灌入钻孔中捅紧即可。
（4）使用时无噪音、无振动、无飞石（不排除冲孔现象的发生）、无毒气、无冲击波，无有毒有害残留物，属无公害环保型产品。

5.3 爆破工艺参数

孔径、孔距、孔深和破碎设计，应根据被破碎物的具体情况而定。岩石结构、形态、节理、被破碎物的大小等。孔距与排距（抵抗线距离）布置：孔距与排距的大小与岩石硬度有直接关系，硬度越大、硬度越高、孔距与排距越小，反之则大，孔距与排距布置，根据施工经验制定以下钻孔数据：

被破碎岩石钻孔	参   数				每孔破碎剂用量(kg/m³)
	孔径（mm）	孔距（cm）	排距R（cm）	孔深
中硬质岩破碎	38-40	30-40	（0.6-0.9）A	H+5%H	10-15.
坚硬花岗岩石	38-40	25-40	30-80	H+5%H	18-25
岩石切割	30-40	20-40	（0.6-0.9）A	H	5-15.

5.4 施工机具及人员的配置

5.4.1主要施工机具：

HDZ50炮机6台、凿岩机20台、银潮2.8m³内燃空压机20台、液压劈裂机一台（4条枪）、柴油发电机50KW两台、S30O挖掘机2台、自卸车4辆。

       

液压劈裂机                           凿岩机

5.4.2主要施工人员：

   钻孔人员30名，装药人员10人，施工员1名、安全员1名。

5.5施工测量及布眼

利用全站仪准确放出石方开挖位置以及确定需要爆破范围，利用水准仪确定需要破除岩石的深度，通过计算确定需要钻孔数量。在岩石上做好标记，以便进行钻孔。

布眼示意图 

5.6钻孔

根据岩石上标记以及测量数据进行钻孔。根据孔径确定钻头型号，取50mm。钻孔内余水和余灰渣应用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无土石渣。钻孔深度不大于2米。

5.7装 药

根据季节及气温选择相适应的HSCA型号药剂，按实际膨胀剂用量多少，将膨胀剂倒入盆中，将水和膨胀剂以 0.3：1的比例（例如：5kg药剂兑1.6kg的水）迅速搅拌成具有流动性的稠浆往孔内灌满为止。搅拌时可用手提式搅拌机用于搅拌，但用于搅拌时，因膨胀剂略有腐蚀性应戴橡皮手套，待搅合均匀，使之成为湿而松散的面絮状或胶泥状后，迅速倒入孔内即可。 装药深度为孔深的100%。

由于渔山段石方静态爆破面积较大，操作人员的协调配合很重要。应采用小组的方式，每组施工工人在每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多，每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。各灌装小组在取药、加水、拌和、灌装过程中应基本保持同步，可以让每个孔内药剂的最大膨胀压基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。

灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂（表现开始冒气和温度烫手）不允许装入孔内。从药剂加入水到灌装结束，这个过程的时间不能超过十分钟，否则容易冲孔。

岩石刚开裂后，可向裂缝中加水，支持药剂持续反应,可获得更好效果。

5.8药剂反应时间的控制
　　药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。实际操作中，控制药剂反应时间太快的方法有两种，一种是在拌合水中加入抑制剂。另一种方法是严格控制拌和水、干粉药剂和岩石的温度。夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处，避免曝晒。
　　药剂（卷）反应时间过快易发生冲孔伤人事故，同时也影响施工效果，增加了施工成本。为防止事故，除了采取必要的安全措施外，选用延缓反应时间的抑制剂。抑制剂放入浸泡药剂（卷）的拌和水中，加入量为拌合水的0.5% — 6%，温度越高，加入量越多，反之则少。冬季气温较低，药剂反应时间会相应延长，给施工带来不便，一般解决办法是加入促发剂和提高拌和水温度，促发剂加入过多，也会降低药剂膨胀力。拌和水温可根据实际适当提高，但最高不可超过50℃，（否则可能太快冲孔）。反应时间一般控制在15--30分钟。

    5.9二次破碎及清运

    由于静态爆破凌空面邻空面越多（自由面），破碎功效就越大。所以本次施工根据现状计划分台阶梯次作业，预裂石块较大无法直接清运及利用，需用炮机二次破碎。破碎渣料需及时清运，清理需2台300挖掘机配合自卸车清运至利用方填筑作业面，进行回填。

  6  总结

  静态爆破的使用解决了在城市道路施工中不允许采用常规爆破开挖石方的难题，胜利南路采用静态爆破施工工艺，取得了良好的效果，既满足了工期要求，又保证了周边居民的正常生活和建筑的安全，得到了当地政府、业主、设计、监理的一致认可。

     随着社会的发展，工程建设安全与环保已成为人们关注的焦点，静态爆破作为爆破技术的一种延伸，将越来越广泛的用于市政工程的建设中。

参考文献：

[1] 游宝坤.静态爆破技术-无声破碎剂及应用.中国建材工业出版社。2008.4

[2] 刘清荣；巴惠鹏；陈宝心；房泽法；蒋进军；吴剑峰，静态破碎剂研究现状与展望--献给静态破碎剂问世市周年[J]；爆破；1990年01期。

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