浅谈静态爆破技术在公路工程复杂环境中的应用

李　卓，　许 立 昌，　岳 自 飞

(中国人民武装警察部队 水电第九支队，四川 成都　611130)

浅谈静态爆破技术在公路工程复杂环境中的应用

李卓，许 立 昌，岳 自 飞

(中国人民武装警察部队 水电第九支队，四川 成都611130)

摘要：结合4号公路静态爆破技术的工程实践，阐明了静态爆破技术能够在复杂环境下无震动、无飞石、无噪音、无污染的完成石方开挖和孤石解爆施工，避免对周围建筑物造成破坏，可为类似工程项目施工提供参考。

关键词：静态爆破；公路工程；复杂环境；应用

1工程概述

苏洼龙水电站位于金沙江上游河段四川省巴塘县和西藏芒康县的界河上，左岸为四川省巴塘县苏洼龙乡，右岸为西藏芒康县索多西乡。4号公路自右岸交通洞上游洞口至1号转存渣场顶部，途 经 索 多 西 乡，里 程 桩 号K0+000～K1+730.338，全长1.73 km。4号公路K1+100～K1+340段石方开挖区域距离索多西乡第一小学约20 m(图1)，K1+600～K1+640段石方开挖区域距离索多西蒙顶小水电站3.3 m，距离当地民房约20 m(图2)。为减小施工给周围建筑物带来的破坏、降低爆破作业对当地居民正常的工作、生活和当地学校教学造成的不利影响，该段石方开挖和孤石解爆施工需采用静态爆破技术。

据巴塘县气象站观测资料统计，4号公路多年平均气温为12.6 ℃，极端最高气温37.9 ℃，极端最低气温-12.8 ℃，多年平均日最高气温大于35 ℃日数为0.5 d，多年平均日最高气温小于-10 ℃日数为2.5 d(表1)。多年平均相对湿度46.9%，多年平均风速1.2 m/s。多年平均降水量489.2 mm，多年平均蒸发量2 037 mm，最大日降水量42.3 mm。

表1　巴塘县气象站气温统计成果表　/℃

图1　4号公路途经索多西乡第一小学

图2　4号公路途经索多西蒙顶小水电站

2施工方案的选择

(1)方案一：采用常规爆破技术处理。

优点:施工进度快。

缺点:爆破过程中飞石、扬尘、噪音、爆破震动控制困难，爆破飞石和爆破震动对当地村民、村民的房屋造成威胁，同时严重影响索多西第一小学正常的教学工作。

(2)方案二：采用履带式液压破碎锤技术。

优点：避免爆破飞石、爆破扬尘危害。

缺点：液压破碎锤施工过程中产生巨大的连续噪音和长时间连续震动。巨大的噪音给当地村民的正常生活和学校正常教学带来不便。因当地建筑物多为土石结构，长时间连续震动会对当地建筑物造成破坏，容易造成墙体开裂甚至倒塌。

(3)方案三：采用静态爆破技术。

优点：不产生常规爆破的飞石、扬尘、震动、常规爆破产生的有毒气体，对周边环境影响小，施工简单、易操作，不需要专业技术人员操作。

缺点：钻孔多、岩石开裂时间控制困难。

项目部结合当地复杂的施工环境，对上述三个方案进行了对比分析，最终决定采取静态破碎爆破施工技术，可以最大限度地降低对当地村民正常生活、工作的影响，减少对学校正常教学的干扰，技术方案可行，安全可靠度高。

3静态破碎剂型号的选择

依据巴塘县气象站观测资料统计、市场破碎剂型号(表2)及适用温度范围，本工程采用SCA-Ⅱ静态破碎剂。

表2　破碎剂型号表

4静态爆破施工工艺流程

4.1施工工艺流程

施工前的准备工作—设计布孔—钻孔—破碎剂拌制、灌注—养护—石渣清运—进入下—循环。

4.2操作要点

4.2.1施工准备

施工前，应了解相关路段的岩石性质、节理、走向及地下水情况，了解施工条件、工程量、当地温度、湿度、周边环境并选择合适的破碎剂，根据现场试验确定施工参数。

4.2.2设计布孔

对于静态爆破，自由面越多，单位破石量越大，经济效益越高。首先要确定至少有一个以上的自由面，钻孔方向应尽可能做到与自由面平行，同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上。孔距与排距的大小与岩石硬度有直接关系，硬度越大，孔距与排距越小。根据现场试验成果确定的本工程静态爆破破碎剂布孔、装药参数见表3。路基边坡位置孔眼应沿路基边坡平行布置，角度与边坡设计坡度相同，其作用是使岩石沿路基边坡平行方向破裂，防止边坡开挖线外岩石胀裂破碎造成超挖。其余部位孔眼可以按照梅花型布置或矩形布置。

表3　破碎剂布孔装药参数表

4.2.3钻孔

钻孔直径与破碎效果有直接关系。钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，孔口难以堵塞。本工程采用YT-28手持式钻机钻孔，使用直径为32 mm 的钻头。钻孔内的余水和余渣应用高压风吹洗干净，孔口旁应干净，无土石渣。

孤石钻孔深度为钻孔方向厚度的80%～90%，对于大体积岩石需要采用梯段分层破碎，每梯段高度一般为1～2 m 。

4.2.4破碎剂的拌制与灌注

(1)向下和向下的斜孔，可在药剂中加入22%～32%(重量比)的水(具体加水量由颗粒大小决定)拌成流动性的糊状后，迅速倒入孔内，灌满为止并确保药剂在孔内处于密实状态。用药卷装填钻孔时应逐条捅实。粗颗粒药剂水灰比调节到0.22～0.25 时静力破碎剂的流动性较好，细粉末药剂水灰比在32%左右时流动性较好，也可以不通过捅实过程。向下灌装捣实较方便，如施工条件允许，推荐采用“由上到下，分层破碎”的施工方式，以方便工人操作。

图3　施工现场布孔图

为了降低破碎剂装完后出现的“冲孔”和“喷孔”现象，一次搅拌重量最好不超过10 kg，这样操作比较好装孔；如果是“长排孔”或“深孔”，最好是多人同时装孔。整体操作过程最好不超过30 min。

在高温条件下，因温度过高，容易冲孔，应选择上午钻孔，下午装药效果最佳，第二天早上自然裂开，这样的循环操作不影响工程进度。

(2)水平方向和向上的斜孔可用比钻孔直径略小的高强长纤维纸袋装入药剂，按一个操作循环所需要的药卷数量放在盆中，倒入洁净水完全浸泡，30～50 s左右药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出药卷从孔底开始逐条装入并捅紧，密实地装填到孔口，即“集中浸泡，充分浸透，逐条装入，分别捣实”。也可按照水与药剂重量比1：1.5拌和后用灰浆泵压入，孔口留5 cm 用黄泥封堵以保证药剂不流出。

(3)对于大体积的岩石破碎施工，操作人员的协调配合极为重要。应采用“同步操作，少拌勤装”的方式操作，即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力基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。

4.2.5养护

在温度低于10 ℃以下施工时可用40 ℃左右的温热水搅拌；冬季温度过低时，应用棉被等物覆盖保温。

4.2.6药剂反应时间的控制

药剂反应的快慢与温度有直接的联系。温度越高，反应越快，反之，则慢。反应时间一般控制在30～60 min较好，条件较好的施工现场可根据实际情况缩短反应时间，以利于施工。

实际操作中，药剂(卷)反应时间过快易发生冲孔伤人事故。调节药剂反应时间过快的方法有两种：(1)在拌和水中加入抑制剂，抑制剂入浸泡药剂(卷)的拌和水中，加入量为拌和水重量的0.5%～6%；(2)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。将拌和水温度控制在15 ℃以下。

冬季温度较低，调剂药剂反应过慢的方法有两种：(1)加入促发剂；(2)提高拌和水温度，但拌和水温最高不可超过50 ℃。

岩石出现裂缝后，可向裂缝中加水，使药剂持续反应，可获得更好的效果。

图4　岩石破碎后效果图

4.2.7石渣的清运

破碎的岩石采用挖掘机清运并需及时清理干净工作面，以便下一循环施工。对于破碎后仍较大的岩石则需要继续破碎解小。

5注意事项

(1)破碎剂型号需根据施工区域的气候条件选择，严禁错用或互换使用。

(2)破碎剂的运输、存放应在阴凉、干燥处，防止受潮。

(3)使用静态破碎剂作业，装药人员必须佩戴防护手套和防护眼镜。孔内注入破碎剂后，装药人员应与孔口保持安全距离，严禁在作业区域随意走动，并且在装好药5h以内，不得接近装好的药眼上面俯视(即扑看)。

(4)静态破碎剂严格按照试验确定的药剂和水的重量比，利用仪器称重后进行拌制。

(5)刚钻完孔和刚冲孔的钻孔孔壁温度较高，应确定温度符合要求并清洗干净后方能继续装药。

(6)为取得良好的破碎效果，钻孔直径、间距、排距严格按照设计参数布置，严禁随意进行施工。

(7)在施工过程中，若药剂飞溅入眼睛，需用植物油清洗并及时送医院治疗。

6结语

无声静态破碎剂(也称无声炸药、破石剂、裂石剂、静态爆破剂、无声膨胀剂)是一种粉状高效能安全破碎材料，适用于混凝土及钢筋混凝土建筑物的拆除以及各种岩石，如大理石、花岗岩、玉石的开采和切割，特别适用在不宜采用炸药爆破的特殊情况和特殊环境进行破碎和拆除作业。本工程将静态爆破技术应用在4号公路途经村庄段石方开挖和孤石解爆施工中，有效避免了在临近建筑物和人群这种特殊环境下常规爆破施工产生的危害，保障了当地村民人身财产安全，为施工营造出了良好的外部环境。在本工程施工中，静态爆破技术的优点得到了充分体现，可为类似工程施工提供经验。

李卓(1984-)，男，辽宁营口人，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

许立昌(1980-)，男，陕西武功人，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作；

岳自飞(1985-)，男，甘肃陇西人，工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作.

(责任编辑：李燕辉)

收稿日期:2015-07-10

文章编号:1001-2184(2015)04-0018-03

文献标识码:B

中图分类号:U41;U412;TV542

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