土石方静力爆破施工方案

土石方静力爆破施工方案

本工程有大量土石方爆破施工，针对爆破施工采取如下方案：4.1拟投入的主要爆破设备技术参数

根据该工程现场周边环境与地质条件，拟采取机械开挖与静态爆破施工技术，减少对民宅及扰民影响。综合考虑工程施工与爆破环境复杂因素，选择控制爆破与静态爆破和机械开挖相结合的施工方案。根据所选爆破方案，拟投入本工程的爆破设备如下表：

表1拟投入本工程的爆破设备

根据以上表格，本工程静态爆破和动态爆破采用的主要设备为：JK590（D）潜孔钻、WA120-6空压机、SKQ20-Y28凿岩机、CZ-200起爆器、QJ41电雷管测试仪、CZDM-DH30T液压岩石破碎锤。各爆破设备主要技术参数如表2-7所示：

表2 JK590（D）潜孔钻技术参数

表3 WA120-6空压机技术参数表

表4 SKQ20-Y28凿岩机技术参数表

表5 CZ-200起爆器技术参数表

表6 QJ41电雷管测试仪技术参数表

表7 CZDM-DH30T液压岩石破碎锤技术参数表

1、静态爆破的工艺原理

静态破碎剂是通过与水反应，形成固相体积增大的结晶，结晶生长力对孔壁施加压缩应力，当与压缩应力成垂直方向的张拉应力超过了脆性物体的极限强度时，物体发生龟裂，随着无声破碎剂的膨胀压力不断增长，被破碎物体的裂缝不断扩大，直到破碎。常规施工方法是将无声破碎剂用水拌成浆体，填充在混凝土和岩石钻孔中，在常温下可产生30MPa以上的膨胀压，经6h~24h将混凝土构筑物或岩石破碎。

人工造孔后，在静态爆破剂的作用下使岩石涨裂、产生裂缝，再使用冲击锤或风镐解小、破除，从而达到开挖的目的。为赶工期的需要，我公司计划使用质量好的静爆剂，从而达到较好的开挖效果，以缩短工期。

静态爆破剂的破碎机理：

静态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末状物质，典型的化学反应式为：CaO+H2O→Ca(OH)2+6.5×104J

当氧化钙变成氢氧化钙时，其晶体结构发生变化，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至4倍，其表面积也增大近100倍，同时每摩尔还释放出6.5×104J 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。

2、静态爆破特点

静态爆破剂属于非燃、非爆、无毒物品，是一种含铝、镁、钙、铁、氧、硅、磷、钛等元素的无机盐粉末状破碎剂，使用时按配合比要求用水搅拌后灌入钻孔内，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。

静态爆破在破碎过程中无震动、无飞石、无噪声、无毒、无污染。静态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、运输和保管中无任何限制。

3、施工工艺流程

（1）工艺流程图

施工前准备→设计布孔→测量定位→钻孔→将静态破碎剂与水搅拌成浆→往孔中灌浆→岩石开裂→清理破碎碎屑→进入下一层循环施工

（2）操作要点

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确定。另外静态破碎剂的效力和初始开裂时间，除了与原料配合比有关外，还与施工当时气温、水温、水灰比、孔径、孔距、钻孔布置、灌浆时间和速度、钢筋混凝土中配筋量、构件尺寸、操作人员的经验等因素有很大关系。

（3）钻孔破碎的设计

岩石的破碎设计首先要了解山体的地质构造、岩质、节理发育状况（倾斜角度）、与岩石的抗压强度和抗拉强度，然后确定破碎时的

最小抵抗线W、孔距a和排距b，孔径D、孔深L、钻孔方向和钻孔布置。根据施工取得的经验，各种参数一般估计值如下：

最小抵抗线W：

最小抵抗线应根据岩石的形状、节理、钻孔孔径和要求破碎的块度等因素来确定，一般取值为：

破碎软质岩石：W=40~60cm，

破碎中、硬质岩石：W=25~40cm，

边坡岩体属于中、硬质岩石，所以W=35cm。

孔距a和排距b：

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，单位破石量越大，效果也更好。切割岩石时同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上。孔距与排距的大小根据岩石的硬度程度调整，硬度越大时，孔距与排距越小，反之则大。

岩石破碎块度较小时，W、a、b均取小值，相反，取大值，一般取值为：

破碎软质岩石：a=40~60cm，

破碎中、硬质岩石：a=30cm~50cm。

排距b应根据岩体的自由面多少决定，自由面多，b取较大值，反之，b取较小值。多排孔分次破碎时，b一般等于（0.6~0.9）a。多排孔宜采用梅花形布孔。

边坡岩体为燕山期花岗岩，属于中、硬质岩石，所以取a=40cm，

b=0.8a=32cm。

钻孔直径：

钻孔直径与破碎效果有直接关系。孔径D越大，无声破碎剂装药量多，产生的膨胀压较大，其破碎效果较高。但由于无声破碎剂水化同时放出热量，当内部蓄热状态达到100℃时，无声破碎剂浆体中未水化的水分就会沸腾，产生蒸汽压，从而把无声破碎剂浆体喷出来。所以，最大孔径D主要取决于破碎剂浆体是否喷出。一般孔径不宜小于20mm，但不宜大于50mm，取D=40mm。

钻孔深度：

孔深大小主要取决于破碎面的高度（H）和岩石的约束程度。无声破碎剂浆体填满钻孔时，由于孔底部分发生裂纹较困难，所以，如在冬季施工，最大孔径D可以适当放宽。当设计破碎面为岩石的节理面或断裂面时：

L=（0.9-1.05）H。（H为设计破碎高度）

对于岩体节理面不清楚时，除创造人工自由面外，由于无声破碎剂对孔底部分破坏困难，孔深要比设计破碎深度大5%Hcm。相反，对于孤石破碎，因它四面凌空，L可为H的80%左右。

钻孔方向：

钻孔方向应与岩体的节理方向互相垂直，其破碎效果最好。

一般来说，尽可能钻垂直孔，钻孔施工和填充无声破碎剂浆体方便简单。如岩石节理不清楚，则要破碎面上打水平孔或斜孔，再打垂直孔，分段切割或破碎，可达到最佳破碎效果。