淺談二氧化碳?xì)獗夹g(shù)在路基控制爆破中的應(yīng)用

【摘要】利用密閉容器內(nèi)液態(tài)二氧化碳經(jīng)加熱迅速氣化后瞬間釋放巨大膨脹力可以對(duì)擬爆體進(jìn)行劈裂破碎原理研發(fā)出二氧化碳?xì)怏w膨脹爆破技術(shù)（簡(jiǎn)稱氣爆技術(shù)），并將這一技術(shù)運(yùn)用到路基石方控制爆破中，滿足了特殊環(huán)境下對(duì)爆破震動(dòng)的要求，同時(shí)也達(dá)到了安全環(huán)保的施工效果。

【關(guān)鍵詞】二氧化碳；路基；爆破

在路基爆破開(kāi)挖施工過(guò)程中，當(dāng)線路周邊遇有敏感性建筑或重要管線經(jīng)過(guò)時(shí)，為避免路基石方開(kāi)挖爆破對(duì)鄰近建筑設(shè)施的震動(dòng)破壞影響，需要在距建造設(shè)施一定距離范圍內(nèi)采取控制爆破措施，施工時(shí)常規(guī)的做法是采用機(jī)械開(kāi)挖或使用膨脹劑進(jìn)行預(yù)裂破碎。上述方法存在施工成本高和施工效率低等缺點(diǎn)，不適合大規(guī)模路基開(kāi)挖。近年來(lái)隨著施工技術(shù)的進(jìn)步，二氧化碳?xì)怏w膨脹致裂爆破技術(shù)逐步引入路基控制爆破中，該技術(shù)具有安全環(huán)保、爆破震動(dòng)小，施工成本低、有特殊條件限制時(shí)工作效率相對(duì)較高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已逐步發(fā)展成熟。本文主要結(jié)合深圳外環(huán)高速公路某標(biāo)段路基石方開(kāi)挖采用二氧化碳?xì)獗夹g(shù)進(jìn)行靜力破碎取得的施工經(jīng)驗(yàn)，并參考相關(guān)文獻(xiàn)，簡(jiǎn)要論述二氧化碳?xì)獗脑硪约笆┕し椒ā?/p>

1、項(xiàng)目簡(jiǎn)介

深圳外環(huán)高速公路某標(biāo)段路基最高邊坡開(kāi)挖高度為64.5m，山體主要為強(qiáng)風(fēng)化巖，設(shè)計(jì)為6級(jí)邊坡，邊坡防護(hù)形式為錨索框架梁和錨桿格梁；路基右側(cè)有中石化LNG高壓燃?xì)夤芫€和中石油輸油管線平行經(jīng)過(guò)，距路基邊坡開(kāi)挖線最近距離為5m，施工受影響長(zhǎng)度為200m，影響開(kāi)挖方量約為3萬(wàn)m3。設(shè)計(jì)方案要求管線環(huán)向距離50m范圍采用靜力破碎開(kāi)挖方式，震動(dòng)波速最大不超過(guò)2m/s，并要求對(duì)管道位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。按照設(shè)計(jì)方案要求顯然不能使用傳統(tǒng)炸藥爆破施工，施工單位選擇膨脹劑劈裂破碎和二氧化碳?xì)怏w膨脹爆破兩種方案進(jìn)行對(duì)比分析，考慮到開(kāi)挖工程量大、工期緊等特點(diǎn)，決定采用二氧化碳?xì)怏w膨脹爆破技術(shù)進(jìn)行爆破。

2、工作原理

二氧化碳?xì)獗到y(tǒng)是由多根強(qiáng)度高可周轉(zhuǎn)利用的膨脹管、加熱裝置、泄能裝置、充氣裝置、電路連接組件，以及其他輔助組件構(gòu)成。高純度的工業(yè)二氧化碳?xì)怏w在低溫高壓條件下轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，通過(guò)高壓泵將液態(tài)二氧化碳?jí)嚎s至膨脹管內(nèi)，膨脹管內(nèi)裝入安全膜、破裂片、加熱管和密封圈，擰緊合金帽即完成爆破系統(tǒng)。在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，把膨脹管逐根插入孔中填塞固定，連接導(dǎo)線并接通起爆器電源。當(dāng)弱電流通過(guò)加熱管，產(chǎn)生高溫?fù)舸┌踩?，瞬間將液態(tài)二氧化碳?xì)饣瑲怏w急劇膨脹，釋放壓力高達(dá)300Mpa，可致泄壓閥自動(dòng)打開(kāi)，被膨脹體受劇烈高壓向外迅猛推進(jìn)使其開(kāi)裂，以此實(shí)現(xiàn)控制爆破目的。

3、施工方案

3.1施工流程

施工準(zhǔn)備→鉆孔→裝管→填塞→起爆網(wǎng)絡(luò)連接→起爆→提管

3.2施工方法

①施工準(zhǔn)備

和常規(guī)爆破相同，首先要為二氧化碳爆破創(chuàng)造臨空面。施工現(xiàn)場(chǎng)常用破碎錘沿開(kāi)挖坡面開(kāi)鑿成條形臺(tái)階，臺(tái)階高度一般控制在2m以內(nèi)，寬度隨現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地形而定，為加大一次爆破量可同時(shí)開(kāi)挖成多級(jí)臺(tái)階。

②鉆孔

每個(gè)開(kāi)挖臺(tái)階炮孔一般采用單排布置方式，炮孔間距1.5m～2.0m，炮孔深度為2.0m，炮孔直徑為10cm，采用潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，鉆孔角度盡可能垂直于原地面。鉆孔完成后對(duì)炮孔進(jìn)行臨時(shí)封堵，避免雜物和雨水落入孔內(nèi)，待所有炮孔鉆完后集中安裝膨脹管。

③裝管

炮孔鉆完后，先向炮孔內(nèi)回填深度約20cm小米石，如孔內(nèi)有積水，需先將積水清除，然后用專業(yè)工具依次放入膨脹管和提拉裝置。安裝時(shí)需對(duì)膨脹管電器元件采取必要的保護(hù)措施。

④炮孔回填

膨脹管安裝完成后，用粒徑為5mm～10mm小米石和石屑分層回填爆孔，為回填密實(shí)可配合震動(dòng)器借助膨脹管進(jìn)行振搗，回填過(guò)程中盡量控制膨脹管位于炮孔中心位置。

⑤爆破網(wǎng)絡(luò)連接

膨脹管爆破網(wǎng)絡(luò)采用導(dǎo)線連接和電啟動(dòng)方式，網(wǎng)絡(luò)布置應(yīng)根據(jù)爆破臺(tái)階設(shè)置方式合理布置。通常的布置方式是同一排的炮孔采用串聯(lián)方式，各排之間采用并聯(lián)方式，爆破時(shí)同時(shí)起爆。

⑥起爆

正式起爆前，應(yīng)先檢查起爆器功能是否正常，確保電量能達(dá)到起爆要求的電壓值；在連接主導(dǎo)線前必須由專業(yè)技術(shù)人員對(duì)爆破網(wǎng)絡(luò)電阻值進(jìn)行檢測(cè)，確定無(wú)誤后，才能將起爆導(dǎo)線與起爆器連接，然后等待起爆指令。

⑦膨脹管回收

爆破排險(xiǎn)完成后，即可對(duì)膨脹管進(jìn)行回收。提出的膨脹管由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行檢查，確保完好后集中存放以備下次裝氣循環(huán)利用。

4、安全措施

采用二氧化碳?xì)怏w膨脹爆破技術(shù)，安全防護(hù)工作主要是控制飛石和飛管。只要施工前清除工作面浮石，適當(dāng)加大炮孔間距，減小巖石破碎程度，再配合使用防爆毯，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)方案進(jìn)行布孔、裝管和填塞作業(yè)，采取嚴(yán)密的安全防護(hù)措施，基本可以避免產(chǎn)生飛管、飛石現(xiàn)象。具體措施如下：

（1）經(jīng)過(guò)計(jì)算確定合理的爆破參數(shù)，最外層炮孔最小抵抗線宜大于2.0m， 炮孔內(nèi)膨脹管埋深宜控制1.5m～2.0m之間，適當(dāng)加大埋置深度能更有效的控制膨脹爆破作業(yè)的噪音。

（2）炮孔填塞材料選用宜選用干濕的石粉碴或瓜米石回填炮孔；填塞時(shí)逐層填實(shí)，炮孔最上部分填塞材料應(yīng)反復(fù)振搗填實(shí)。

（3）在炮孔區(qū)域覆蓋兩層防爆毯，可有效抑制破碎飛散物及揚(yáng)塵。

（4）將全部提拉管頂端用鋼絲繩進(jìn)行串聯(lián)并集中鎖定于巖體。

5、安全評(píng)估

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破震動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，在氣爆施工過(guò)程中，二氧化碳高壓氣體膨脹爆破系統(tǒng)爆破時(shí)所引起炮孔周圍介質(zhì)的震動(dòng)波速約為5mm/s，僅為炸藥爆破的1/10乃至更低，遠(yuǎn)低于行業(yè)規(guī)定的爆破震動(dòng)的安全臨界值。因此，二氧化碳?xì)獗┕ぎa(chǎn)生的震動(dòng)能夠滿足對(duì)擬爆體保護(hù)的特殊要求，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)有毒有害物質(zhì)殘留。

結(jié)語(yǔ)：

將二氧化碳?xì)怏w膨脹致裂爆破技術(shù)應(yīng)用到有特殊環(huán)境要求的路基控制爆破中，具有振動(dòng)小、衰減快、無(wú)公害、無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)，但也存在生產(chǎn)效率低、需要機(jī)械二次破碎和施工工藝相對(duì)復(fù)雜等缺點(diǎn)，在后期推廣使用過(guò)程中還需逐步完善改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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