静力爆破施工工法

H2O——————水 Ca(OH) 2————氢氧化钙 J——————— 焦（热量单位） 当氧化钙变成氢氧化钙时，其晶体由立方晶体转变为复三方偏三角面体，这种晶体的转化，会 引起晶体体积的膨胀。根据测定，在自由膨胀的前提下，反应后的体积可增长 3～4 倍，其表面积也 增大近 100 倍，同时每 mol 还释放出 6.5×10 J 的热量。如果将它注入炮孔内，这种膨胀受到孔壁 的约束，压力可上升到 50Mpa,介质在这种压力作用下会产生径向压缩应力和切向的拉伸应力。 5. 施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程图： 施工前准备工作 设计布孔
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个 个 根 个 副 台 个
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7.0.1 静力爆破剂的质量控制 对进场材料必须进行检验，确保其符合 JC 506-92《无声破碎剂》强制性行业标准，不合格产 品不得使用； 7.0.2 打孔质量控制 根据调查情况，编写实施性施工方案，按方案中的设计孔位布置图进行测量放线，严格控制孔 深、角度等技术参数。钻孔直径宜采用 38~42mm。孔距与排距的大小与岩石硬度、混凝土强度及布 筋有直接关系，硬度越大、混凝土强度越高、布筋密钢筋粗时，孔距与捧距越小，反之则大。根据 此原则结合现场试验进行孔距与排距调整。 7.0.3 装药的质量控制 因本深圳 10 月份气温在 20℃~30℃，故选用无声破碎剂型号 SCA-I 。禁止边打孔边装药，打孔 要一次完成，装药要一次完成。禁止打孔完成后立即装药，应用高压风将孔清洗完成后，待孔壁温 度降到常温度后方可装药。 灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂不允许装入孔内。 7.0.4 药剂反应时间控制 药剂反应时间一般控制在 30~60 分钟，控制参数可根据现场的施工条件试验测定相关的施工参 数。 8. 安全措施 8.0.1 无关人员不得进入施工现场。 8.0.2 采用具有腐蚀性的静力破碎剂作业时，灌浆人员必须戴防护手套和防护眼镜。孔内注入 破碎剂后，作业人员应保持安全距离，严禁在注孔区域行走。 8.0.3 在相邻的两孔之间，严禁钻孔与注入破碎剂同步进行施工。 8.0.4 静力破碎时，发生异常情况，必须停止作业，查清原因并取相应措施确保安全后，方可 继续施工。 8.0.5 在药剂灌入钻孔到岩石或混凝土开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔。药 剂灌装完成后，盖上麻袋或棕垫，远离装灌点。观察裂隙发展情况时应更加小心。此外施工现场应 专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，应立即用清水冲洗。情况严重者立即送医 院清洗治疗。 8.0.6 在破碎工程施工中需要改变和控制反应时间，必须依照规定加入抑制剂和促发剂，并按 要求配制使用，严禁擅自加入去他任何化学物品。 8.0.7 严禁将破碎剂加入水后装入小孔容器内（如口玻璃杯、啤酒瓶等） 。 8.0.8 刚钻完孔和刚冲孔的钻孔，孔壁温度较高。应确定温度正常符合要求并清洗干净后才能 继续装药。 8.0.9 破碎剂运输和存放中应防潮，开封后请立即使用。如一次未使用完，应立即紧扎袋口，
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测量定位 钻孔
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装药 药剂反应、清碴 进入下一循环
图 5.1 静力爆破法工艺流程图 5.2 操作要点: 5.2.1 破碎前应对构筑物构造、性质、作业环境、工程量、破碎程度、工期要求、气候条件、 配置钢筋规格及布筋情况进行详细调查；对于岩石破碎需要了解岩石性质、节理、走向及地下水情 况。钻孔参数、钻孔分布和破碎顺序则需要根据破碎对象的实际情况（材质种类、钢筋配置情况、 岩石性状、破碎或切割的块度等）确定。 5.2.2 设计布眼 布眼前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孔方向应尽可能做到与临空面平行，临空面（自 由面）越多，单位破石量就越大，经济效益也更高。切割岩石（或混凝土）时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、混凝土强度及布筋有直接关系，硬度越大、混 凝土强度越高、布筋密钢筋粗时，孔距与排距越小，反之则大，孔距与排距布置，见下表： 表 5.2.2 岩石硬度 孔距（CM） 排距（CM） F=4 50--100 80 孔距与排距简易布置表 F=6 40 50 F=8 30 40 F=12 20 30 素砼 30 40 钢筋砼 20 30
6．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（或混凝土）的温度。夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温入， 避免曝晒。将拌合水温度控制在 15℃以下。 药剂（卷）反应时间过快易发生冲孔伤人事故，可用延缓反应时间的抑制剂。抑制剂入浸泡药 剂（卷）的拌和水中。加入量为拌合水的 0.5%~6%。冬季加入促发剂和提高拌和水温度。拌和水温 最高不可超过 50℃。反应时间一般控制在 30~60 分钟较好，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。 6．材料与设备 表 6-1 静力爆破材料用表 序号 1 名称 静力爆破剂 单位 Kg 数量 若干 备注 按实 际施工 温度 选择合 适的型号，不同型号不可 互用。
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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基本保持同期出现，有利于混凝土和岩石的破碎。 5．每次装填药剂，都要观察确定岩石、药剂、拌和水的温度是不是符合要求。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快速上升）不允许装入孔内。从药剂加入拌合 水到灌装结束，这个过程的时间不能超过五分钟。 表 5.2.5 静力爆破剂布孔设计参数表 破碎目标 低硬度岩石 中硬度岩石 坚硬花岗岩石 石材切割 素混凝土 钢筋混凝土 孔深: L 1.0H 1.05H 1.05H 0.9H 0.8H 0.9H 相邻孔距: a (cm) 40--100 30--40 25--40 20--40 20--30 15--30 排距: b (0.6-0.9)a (0.6-0.9)a 30--80 (0.6-0.9)a (0.6-0.9)a (0.6-0.9)a 孔径: d (mm) 38--50 38--50 38--50 38--50 38--50 38--50 使用量 kg/m3 5--10 12--22 18--25 12--18 12--18 18--25
5.2.3 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。推荐用直径为 38~42mm 的钻头。 钻孔内余水和余渣应用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无土石渣。 5.2.4 钻孔深度和装药深度 孤立的岩石（或混凝土块）钻孔深度为目标破碎体 80%~90%；矿山荒料开采钻孔深度可达到 6m 左右，大体积需要分步破碎的岩石（或混凝土块） ，钻孔深度可根据施工要求选择，一般在 1~2m 较 好。装药深度为孔深的 100%。 5.2.5 装药 1．向下和向下倾斜的眼孔，可在药荆中加入 22~32%（重量比）左右的水（具体加水量由颗粒 大小决定）拌成流质状态后，迅速倒入孔内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，方便工人操作。 2．水平方向和向上方向的钻孔，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 秒左右药卷充分湿润、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” 。也可将药剂拌和后用灰浆泵压入，孔口留 5cm 用黄泥封堵保证水分药剂不流 出。 3．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。 4．对于采石场和超大体积的设备基础破碎施工，操作人员的协调配合很重要。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。
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工程。如禁止出现燃点、明火和高温的储油罐、储气罐、油气管线、炸药库、危险品仓库、军火库 旁的破碎拆除施工； 2．不允许和不适宜出现飞石的铁路复线、高压输电线、通讯光缆旁施工、机关学校、公共场所 及密集民宅旁的破碎施工； 3．不允许和不适宜出现强烈震动的破碎施工，如建筑物保留拆除、边坡险情处理、文物抢救保 护工程、既有管线周围的地下工程； 4．不允许和不适宜出现巨大声响和噪声的破碎施工；如城市深夜的破碎施工等。 5．城市建筑、大型设备混凝土基础拆除，水利、路桥、隧道等工程需要“静力爆破法”破碎施 工的工程。保留部分的岩石和混凝土完整性和结 构强度要 求不能受到任何损害的破碎拆除。 6．贵重岩石荒料开采及石料切割。 7．欠挖处理及开挖和支护要求同时进行的边坡处理工程。 4．工艺原理 4.0.1 静力爆破工艺的原理是：人工造孔后，在静力爆破剂的作用下使岩石胀裂、产生裂缝， 再用风镐解小、破除达到开挖目的。因此，静爆产品直接影响爆破开挖效果。 4.0.2 静力爆破剂的破碎机理： 1．静力爆破剂进行破碎的机理与炸药破碎机理不同，它主要是靠破碎剂在被破碎体内发生缓慢 的化学反应和物理变化而使晶粒变形、温度升高、体积膨胀，以致逐渐增大对孔壁的静膨胀压力作 用，使介质产生龟裂而解体，静力膨胀破碎法也称静力迫裂和静力破碎技术。 2．岩石或混凝土等脆性介质的抗拉强度远小于其抗压强度，岩石的抗拉强度约为 5～10Mpa,混 凝土的抗拉强度约为 20～60Mpa.通常无声破碎剂的膨胀压力可达 30～50Mpa,当炮孔中的静力爆破 剂发挥作用时，炮孔周围介质产生周向拉应力，当拉应力值超过介质的抗拉强度时，炮孔之间便产 生裂隙，随着膨胀压力的增加，裂隙逐步扩展成裂缝，继而导致介质破坏。 4.0.3 静力爆破剂是以特殊硅酸盐、氧化钙为主要原料，配合其他有机、无机添加剂而制成的 粉状物质，典型的化学反应式为： CaO＋H2O→Ca(OH) 2＋6.5×104 J 式中 CaO——————氧化钙 （4-1）
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洁净水
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若干
表 6-2 静力爆破设备用表 序号 1 2 3 4 名称 空压机 凿岩机 全站仪 水准仪 规格 12m3 SKQ20-Y28 单位 台 台 套 套 数量 1 根据现场作业面情况定 1 1
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5 6 7 8 9 10 11 7．质量控制
盛水桶 拌和盆 捅棍 防护眼镜 防护手套 电子称 量筒
静力爆破施工工法
(编号：SZJXGF31-2008) 完成单位：深圳市市政工程总公司 主要完成人：郭伟、张海波、高俊合、武银锋、张振 1．前言 城市中修建地铁，其重难点之一就是不可避免地要在地下管线及建筑物附近穿越，这不仅需要 保证施工主体的安全，还要保证相邻构筑物的安全。尤其是在岩石地段的爆破施工，对于城市市区， 巨大的冲击波对周围高大拥挤的建筑物会造成很大的安全隐患，飞石则危及街道上的行人人身安全， 粉尘则给城市居民的生活带来很大不便。虽然随着现代及边缘科学的不断发展与应用，城市控制爆 破技术已得到了广泛的应用，但是控制爆破产生的振动、冲击、飞石等对周围造成的影响并没有完 全消除。并且与相邻构筑物间距几乎为零时，爆破施工也无法满足控制要求。此种情况，可选用静 力爆破施工工法。 静力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构筑物。深圳地铁 2 号线东延线土建 2222 标中安~侨区间矿 山法施工竖井系选用此工法成功地越过雨水箱涵。 2．工法特点 静力爆破技术其实质是岩体上钻孔，在钻孔中灌装静力爆破剂，依靠其膨胀力使岩石产生裂隙 或裂缝，从而达到破碎的目的，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 混凝土构筑物，特别适用于老厂改造和房屋拆迁工程，对于岩石的破碎和切割，不会造成其内伤， 提高了成材率，爆破时不会损坏周围的任何物体，在确保安全的前提下又能达到破碎的目的。 静力爆破剂属于非燃、非爆、无毒物品，是一种含有铝、镁、钙、铁、氧、硅、磷、钛等元素 的无机盐粉末状破碎剂，用适量水调成流动浆体，直接装入炮孔中，经水化后，产生巨大膨胀压力， 并施加给孔壁，将混凝土或岩石悄悄地破碎。 2.0.1 静力爆破法特点： 1．高效率、高效益 2．操作简单、安全、工期短、成本低； 3．提高石材荒料成材率 3～4 倍； 4．易管理，可按普通货物托运、储存、保管； 2.0.2 环保、安全 静力爆破在破碎过程中无震动、无飞石、无噪声、无毒、无污染。静力爆破剂不属于危险品， 无公害。可按普通货物进行运输和储存，在购买、运输、保管中无任何限制。 2.0.3 使用方便 使用时按配比要求用水搅拌后灌入钻孔中即可。 2.0.4 速度快、力量大，且具有可控性 一般装药后半个小时左右即可出现裂缝，扩张力可达 30~50MPa。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。 2.0.5 在不适于炸药爆破环境条件下，更显其超众的优越性。新型破碎剂，适用环境温度范围 更广(－5℃到 40℃)，使用更方便，效力更大。 3．适用范围 3.0.1 静力破碎适用范围非常广泛，概括起来主要应用于下列几个方面： 1．不允许和不适宜使用炸药爆破和机械破碎施工的条件下，需要拆除的混凝土工程、岩石松动