張東川，王東虎，張棟

（中交第一公路工程局有限公司，北京 100024）

CO2碳爆破技術(shù)在石方開挖中的應(yīng)用

張東川，王東虎，張棟

（中交第一公路工程局有限公司，北京 100024）

重慶永川港橋市政路項(xiàng)目在一居民區(qū)附近挖石方路基的施工過程中，先后使用大型液壓破碎錘、靜態(tài)爆破、切割機(jī)等施工方法，依然不能解決造價(jià)高、進(jìn)度慢、噪音大等問題。CO2爆破技術(shù)的應(yīng)用，極大解決了以上弊病，并在施工過程中顯著減少了爆破飛石和煙塵對(duì)安全和環(huán)境的影響。

二氧化碳；石方爆破；無飛石；無噪音

1 工程概況

港橋市政路項(xiàng)目主要穿越何埂鎮(zhèn)和朱沱鎮(zhèn)，沿線房屋較多，且多為磚瓦房或土房，多處房屋緊貼擬建道路紅線，路段內(nèi)挖石方約有13萬方，且多為裸露的孤石。巖質(zhì)為泥巖及砂巖，呈單斜狀，第四系土層厚度總體較小，下伏基巖連續(xù)穩(wěn)定，裂隙不發(fā)育，巖體成整體塊狀，場(chǎng)地附近未見斷層及次級(jí)褶皺，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械破碎、開挖難度較大。CO2爆破技術(shù)是利用液態(tài)CO2瞬間氣化膨脹產(chǎn)生巨大壓力作用于巖體，一方面產(chǎn)生新的裂隙；另一方面使巖體內(nèi)部裂隙得到擴(kuò)展，從而達(dá)到破碎巖石的目的。

2 大型液壓破碎錘、靜態(tài)爆破、切割機(jī)等施工技術(shù)的使用

在進(jìn)場(chǎng)初，經(jīng)過前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)多路段巖石風(fēng)化程度較為嚴(yán)重，使用液壓破碎錘即可破解，每臺(tái)破碎錘每天大約可破解石方300～500方。隨著后期工作面的開展，越來越多的孤石出現(xiàn)在路基施工范圍內(nèi)，破碎錘的使用效率也驟然下降，每天破解石方在50～100方左右。項(xiàng)目又陸續(xù)使用切割機(jī)、靜態(tài)爆破等施工方法，但切割機(jī)的切割效率更低，且需要水源對(duì)刀片進(jìn)行降溫，先切出一條約深50cm、寬0.7cm的縫隙后，再使用破碎錘破解，每天破解石方量在30～50方；靜態(tài)爆破類似于常規(guī)的爆破施工，主要區(qū)別在于，用靠化學(xué)反應(yīng)的膨脹劑代替平常炸藥。膨脹劑的一般反應(yīng)時(shí)間在12～24h，形成一道1.5cm左右的裂隙，最后同樣需要用破碎錘對(duì)巖體進(jìn)行破解，每天破解石方量大約在100～150方，此方法，需人工及機(jī)具較多，成本較高，如圖1～3。

圖1 切割機(jī)切割后等待破碎錘破碎

圖2 靜態(tài)爆破效果

圖3 液壓破碎錘破解石方

3 CO2技術(shù)的應(yīng)用

3.1 施工工藝流程圖（見圖4）

3.2 施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作

3.2.1 各項(xiàng)參數(shù)的確定

①炮孔間距a

據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：a=(7～12)D，式中：D為鉆孔孔徑，取 105mm；a=105×(7～ 12)=735～ 1260mm， 選 用a=80～100cm。

②不偶合系數(shù)

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：Dd＝D/d； D/d=2～5。

D為鉆孔直徑，105mm（成孔）；d為爆破筒直徑，選用藥卷直徑為φ64mm；Dd=105/64=1.64。

③鉆孔深度

根據(jù)施工圖紙及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)安排：鉆孔深度H一般為2～3m。

3.2.2 測(cè)量布孔

在鉆孔施工前，由技術(shù)人員進(jìn)行孔位放線，標(biāo)識(shí)出每個(gè)炮孔的位置和鉆孔深度。

3.2.3 鉆機(jī)就位

采用水平尺對(duì)鉆孔角度定位校正，使鉆孔孔位正好在邊坡開挖開口線上且各孔孔向平行并與臨空面一致，保證爆破后邊坡穩(wěn)定，并達(dá)到理想的預(yù)裂效果。

圖4 施工工藝流程圖

3.2.4 鉆孔施工

鉆機(jī)按照角度就位后，即可開始鉆孔施工。在鉆孔施工中，應(yīng)注意控制鉆機(jī)的孔位。開孔后加強(qiáng)中間過程的深度和角度校核，以便及時(shí)糾正偏差，確保路基開挖質(zhì)量。鉆孔嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)鉆爆圖施工，各鉆手分區(qū)、分部位來定人、定位施鉆，每排炮由項(xiàng)目技術(shù)人員按“平、直、齊”的要求進(jìn)行檢查。

3.2.5 驗(yàn)孔檢查

鉆孔完成后，質(zhì)檢員對(duì)孔位、孔深、孔向等進(jìn)行檢查，對(duì)不符合要求的應(yīng)進(jìn)行重鉆，重新鉆孔位置根據(jù)地形情況離原孔位位置50cm左右。圖5為已安裝好的導(dǎo)爆管及連接桿。

3.3 CO2爆破裝置的后場(chǎng)加工

（1）組裝。①將導(dǎo)爆管放置組裝臺(tái)上，用空氣壓縮噴嘴將主管兩端的螺紋清洗干凈，并檢查是否有腐蝕、磨損和嚴(yán)重的劃痕等現(xiàn)象。②把破裂片放入主管內(nèi)孔孔座，破裂片一端較短的導(dǎo)線留在原端頭。另一端導(dǎo)線用輔助工具，經(jīng)過管腔拉到主管的另一端。③把泄能頭裝至有破裂片的一端，短的導(dǎo)線從泄能頭內(nèi)孔穿出。另一端導(dǎo)線與活化器上的接線卡相連，把活化器放入內(nèi)孔座。充氣頭擰在放活化器一端的主管上。④將主管放至自動(dòng)液壓旋緊機(jī)上，將充氣頭、泄能頭擰緊，然后放置組裝臺(tái)用歐姆表檢測(cè)電路的連接情況。

（2）充氣。①把已組裝好的主管放至計(jì)量充氣臺(tái)上，充氣頭上的充氣孔與充氣架上的進(jìn)氣嘴用螺絲固定擰緊。②用六角扳手將充氣頭上的進(jìn)氣孔閥門頂針?biāo)砷_。③往主管內(nèi)注入CO2并釋放，反復(fù)清洗2～3次。④開啟制冷壓力泵，壓力表調(diào)至12MPa，充氣結(jié)束后壓力泵會(huì)自動(dòng)停機(jī)，停機(jī)后馬上關(guān)閉各閥門，取下主管。⑤將主管兩端頭分別浸在水中，檢查是否漏氣，合格后統(tǒng)一放在組架臺(tái)上。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)置放及起爆

（1）用歐姆表檢測(cè)主管兩端的導(dǎo)線是否接通，若正常，將錐頭擰放在泄能頭上面并重新檢測(cè)。合格后，方可裝車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。

圖5 已安裝好導(dǎo)爆管及連接桿

（2）根據(jù)孔深將第1根管的充氣頭與連接桿（第2根主管的泄能管）相連，放至已鉆好的鉆孔內(nèi)。

（3）將鉆孔縫隙充填碎石粉或石礫，以防止起爆時(shí)主管竄出鉆孔。

（4）將起爆線一端接入連接桿的接線孔內(nèi)，另一端接至起爆器上進(jìn)行起爆。圖6為CO2爆破后效果圖。

3.5 導(dǎo)爆管的回收與利用

爆破作業(yè)完畢并清理松散的浮石后，應(yīng)及時(shí)將爆破筒及連接桿取出。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，一般采用潛孔鉆或者液壓破碎錘人工輔助取出，具體方法為將連接桿與潛孔鉆或者液壓破碎錘用鋼絲繩連接在一起，然后操作潛孔鉆或者液壓破碎錘將其大臂提升，從而帶動(dòng)連接桿向上提升，拔出導(dǎo)爆筒，最后人工用扳手將連接桿與導(dǎo)爆筒分離，并裝車運(yùn)至加工廠。

3.6 安全保證措施

爆破前30min進(jìn)行爆破警戒，沿公路上下游均安排安全員進(jìn)行警戒，爆破作業(yè)由取得“安全技術(shù)合格證”的爆工擔(dān)任。爆破后5～10min經(jīng)爆破情況檢查后，須清除危石才準(zhǔn)許人員進(jìn)入工作面。排險(xiǎn)時(shí)要求認(rèn)真、細(xì)致，并由專職安全員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督指揮，采用人工配專用排險(xiǎn)桿對(duì)上部進(jìn)行遺留小碎塊的清除工作，直到徹底清除干凈為止。排險(xiǎn)工作完成后，由專職安全員組織施工作業(yè)隊(duì)對(duì)排險(xiǎn)情況進(jìn)行驗(yàn)收，施工人員才可進(jìn)入下一循環(huán)工序施工。

4 結(jié)語(yǔ)

二氧化碳爆破技術(shù)，憑借其噪聲小、無飛石等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是我項(xiàng)目在市政工程石方開挖過程中成功應(yīng)用的典型案例。在后期類似條件施工中，給我們提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，值得我們?nèi)ミM(jìn)一步的學(xué)習(xí)、借鑒。

[1]趙海洋.二氧化碳爆破技術(shù)在高速公路施工中的應(yīng)用[J].2016年4月，總390期.

TU751.9

：A

：1671-0711（2017）12（下）-0185-02