無聲爆破技術在危巖體清理工程中的應用

2023年12月29日發(fā)(作者：沙坑)

４０　河　北　地　質　２Ｏ１３年第４期　無聲爆破技術在危巖體清理工程中的應用　劉彥林　李志勇　（１．河北地礦建設工程集團公司石家莊Ｏ５００８１；２．河北省地礦局第五地質大隊唐山０６３０（）ｏ）　摘要在崩塌危巖治理施工中，采用無聲爆破技術，實現(xiàn)了高危環(huán)境條件下大方量危巖體的安拿清除。本　文結合丁程實例論述了無聲爆破技術的作　機理、施　ｆ　藝及操作委點　關鍵詞　景區(qū)陡崖　崩塌　無聲爆破技術　１　工程概況　張家口市橋西區(qū)兩太平山崩塌地質災害治理工　程位于橋西區(qū)城區(qū)大境門景區(qū)的陡崖之上。該危巖　安全警示牌，并設專人警戒施工區(qū)范圍。　（２）在穩(wěn)定基巖處打設直徑４２ｒａｍ地錨．錨桿　長度２．５ｍ，鋼筋直徑２５ｒａｍ，人巖深度不小于］ｍ，　注入Ｍ３０砂漿，用以固定施工人員及手持機械設備　的安全帶。　帶全長約１３８０ｍ，高６０～１００ｍ，下方居民房屋和古　建筑一般依山而建。部分房屋后墻緊貼崖面，安全風　險極大。為永久性消除地質災害隱患，保護國家　“ＡＡＡＡ”級旅游景區(qū)風貌，保持與山下古建一條街　的風格協(xié)調，摒棄了修建攔石墻等遮攔建筑物的方　案，采取無聲爆破技術，實現(xiàn)了高危環(huán)境條件下大方　（３）在待清除危巖體兩側穩(wěn)定巖體上打設直徑　４２ｒａｍ以上錨桿孑Ｌ，下人直徑１６ｒａｍ鋼絲繩錨桿，并　灌注水灰比為０．４～０．５的純水泥漿液。用鋼絲繩　網包裹待清除危巖體，養(yǎng)護３天后，將鋼絲繩網與鋼　絲繩錨桿連接并適當預緊，以防止較大危石在爆破　量危巖體的安全清除，取得了較高的綜合效益。　操作過程中下落，危害施工人員及危巖下方人員　安全。　２無聲爆破作用機理　無聲爆破又稱靜態(tài)爆破，其破碎機理是以特殊　硅酸鹽、氧化鈣為主要原料，配合其他有機、無機添　加劑而制成的粉末狀物質，典型的化學反應式為：　Ｃａ（）４－Ｉ－－Ｉ２Ｏ—Ｃａ（ＯＨ）２　－６．５×１０　Ｊ　４（４）在待清除危巖下方設置沙袋墻或臨時被動　網，確保爆破過程中產生的小塊危石危及下方人員　安全。　（５）設備進場。無聲爆破作業(yè)設備包括鉆孔設　備、灌裝工具、防護用具。　表１　主要施工設備工具表　當氧化鈣變成氫氧化鈣時，其晶體結構發(fā)生變　化，會引起晶體體積的膨脹。根據測定，在自由膨脹　的前提下，反應后的體積可增長３～４倍，其表面積　也增大近ｉ００倍，同時每摩爾還釋放出６．５×ｌ０　Ｊ　的熱量。如果將它注入炮孔內，這種膨脹受到孔壁　的約束，壓力可上升到５０ＭＰａ，而一般巖石的抗拉　強度為５～２５ＭＰａ。由此可見，靜態(tài)爆破劑在炮孔　中產生的膨脹力遠大于各種巖石的抗拉強度，可導　序號　１　２　３　４　名稱　空壓機　鑿巖機　電子秤　水桶　型號／規(guī)格　３．５ｍ。　ＹＮ一３０　用途　鉆孔動力　鉆孑Ｌ　爆破劑稱量　調配爆破劑用水　５　６　拌合盆　捅桿　艮鏡廣口容器　木桿　防　ｃ爆破劑　爆破劑搗實　安全防護　致各種巖石的開裂。　３無聲爆破治理方案　３．１爆破前準備　（１）在待清除危巖周邊及巖石滾落范圍內設置　收稿日期：２０１　３—１０－－０Ｉ；修訂日期：２Ｏｌ３－１０－２８；編輯：韓文華　８　防護手套耐酸堿橡膠手套　安全防護　作者簡介：劉彥林（１９６９一），男，工程師，主要從事巖土工程、地基與基礎　程施工技術與管理工作。　

２０１３年第４期　３．２無聲爆破施工工藝　劉彥林等：無聲爆破技術在危巖體清理工程中的應用　４１　破清除。每層爆破厚度為１～１．５ｍ，每爆破一層后，　用風鎬將碎石清除干凈，再進行下一層爆破，直至全　對于體積較小的危巖，可采取一次爆破的工藝。　對體積較大的危巖體，通過自上而下、臺階式逐層爆　（１）布設孔位　布孔前首先要確定至少有一個以上臨空面，鉆孑Ｌ　方向盡可能做到與臨空面平行。按照橫向分布孔距３Ｏ　￣４０ｃｍ，縱向間距３０￣４０ｃｍ，布置成平排炮孔，采取逐　排作業(yè)，逐層爆破。爆破層厚依據現(xiàn)場危巖狀態(tài)和便　于清運的原則而定，過小不利于漲裂劑發(fā)揮作用，過深　則產生的塊體較大，不符合安全原則且不便于清運。　經試驗，爆破層厚以０．８～１．５ｍ為宜。　鉆孑Ｌ布置平面大樣圖　鉆孔布置剖面圖　部清除。具體工藝流程為：　（２）鉆孔　鉆孔直徑與破碎效果有直接關系。鉆孑Ｌ直徑　過小，不利于藥劑充分發(fā)揮效力；鉆孔直徑太大，易　發(fā)生沖孑Ｌ。綜合考慮各方面因素，決定采用直徑　４２ｒａｍ鉆孔。孔深為破碎危巖體層厚的０．８～０．９　倍，且以不小于８０ｃｍ為宜，以便使爆破效率最大　化，并不會因孔深過淺發(fā)生沖孔。終孔后用壓縮空　氣將鉆孔內余水和余渣吹洗干凈，并清除鉆孑Ｌ口　渣石。　（３）配制爆破劑漿液　在水桶內加入清水，再徐徐加人無聲爆破劑。　爆破劑質量必須符合ＪＣ５０６—９２６無聲破碎劑》強制　性行業(yè)標準，配合比見下表：　表２無聲爆破施工配合比　倒人靜態(tài)爆破劑過程中，要用木棍充分攪拌，以　避免結塊的產生。制漿量一般不超過ｌＯｋｇ，并根據　鉆孔數量和操作人員數量，確保５ｍｉｎ內將漿體倒　人炮孔。制漿過程中如發(fā)現(xiàn)漿體升溫迅速，且燙手　變干，不得將漿體倒人鉆孔中，以免造成沖孔。　（４）充填爆破劑漿液　①根據鉆孔數量，采取協(xié)作灌裝的方式。即一　人負責灌裝進孔，另一人負責捅緊搗實，采用“同步　操作，少拌勤裝”的方式。　②在每次操作循環(huán)過程中，裝孑Ｌ的孔數不能　過多。　③每次拌藥量不能超過實際能夠完成的工作　量，必須保證在５ｍｉｎ內將漿體倒入炮孑Ｌ、灌滿。　④因所施工孔為垂直炮孔，故不必堵炮孔；對　于水平孔或斜孔，可用砂漿泵灌人炮孑Ｌ，也可將爆破　劑搓成條狀送入孔內，用木塞堵孔。　

４２　河　北　地　質　２０１３年第４期　⑤灌裝過程中，已經發(fā)燙和開始冒氣的藥劑不　允許裝入孔內。　⑥操作時應注意觀察裝填孔，發(fā)現(xiàn)有氣體冒出　有“嘶嘶”聲時，沖孔可能立刻就要發(fā)生，要立即停止　裝藥。　（５）破碎清理　因施工時段正值夏季，氣溫較高，裝藥后即可等　待反應。一般經過８ｈ左右危巖體即可自然開裂。　開裂后用風鎬將碎石清除。然后進入下一工作循環(huán)　作業(yè)。　３．３　無聲爆破施工主要操作要點　（１）沖孑Ｌ現(xiàn)象的控制　沖孔是因施工技術參數或工藝選擇不當，造成　的在裝填藥劑過程中或等待期間發(fā)生的藥劑被反應　產生的氣體沖出孑Ｌ口的現(xiàn)象，是一種不可完全控制　的現(xiàn)象。因藥劑有腐蝕性且沖孔時溫度較高，防護　不當會發(fā)生傷人事故，同時也會影響到無聲爆破作　業(yè)的正常施工，所以必須采取有效措施，減少沖孔現(xiàn)　象的發(fā)生。因此，必須對以下技術參數及工藝做嚴　格控制：　①鉆孑Ｌ直徑的選擇要合理。鉆孑Ｌ直徑不宜過　大，應控制在直徑３５～４２ｒａｍ。鉆孔孔深應控制在　０．８～１．５ｍ。　②控制作業(yè)環(huán)境。拌合用水的溫度過高、氣溫　過高、炮孑Ｌ內有殘留水、炮眼溫度過高等，都可能造　成沖孔。　③控制材料質量。藥劑不得曝曬或潮解，應置　于干燥、遮陽的環(huán)境之中。　④選用合理的配合比，并做到計量準確。抑制　劑必須先加入水中，攪拌溶解后方可加入爆破劑。　⑤嚴格控制藥劑倒入水中到灌注結束的時間，　一般不超過５分鐘。如灌注時混合物已經在發(fā)熱冒　氣時不得繼續(xù)灌注。反之易造成沖孔。　⑥藥劑人孔后，用略小于鉆孔的捅桿搗實捅　緊，使之密實，避免產生空氣隔層。　（２）藥劑反應時間的控制　藥劑（卷）反應時間過快易發(fā)生沖孑Ｌ傷人事故，　反應時間過慢則造成等待時間延長，影響工期。在　施工現(xiàn)場可根據實際情況控制反應時間，在確保安　全的前提下提高施工效率。　實際操作中，控制藥劑反應速度過快的方法　有兩種，一種是在拌和水中加入抑制劑，抑制劑的　加入量為拌和水的５　～６　；另一種方法是控制　拌和水、干粉劑和巖石的溫度，如破碎前采取對被　破碎物遮擋，避免其被爆曬，藥劑存放低溫處，將　拌和水溫控制在１５℃以下等措施。　若環(huán)境溫度過低，則可在靜態(tài)破碎劑中加入　加速劑、提高拌合水溫度等措施，來加快反應　速度。　４安全措施和注意事項　（１）非施工人員不得進入施工現(xiàn)場。　（２）除常規(guī)安全防護配置外，必須佩戴符合國家　安全標準生產的防沖防塵ＰＶＣ勞保眼鏡和耐酸堿　橡膠手套。　（３）嚴禁在小口容器內配制漿液，或將漿液灌入　小口容器內。　（４）剛鉆完的鉆孔，因孔壁溫度較高，必須待清　洗干凈且溫度符合要求時才可裝藥。　（５）在破碎施丁中，若需改變和控制反映時間，　必須依照規(guī)定加入抑制劑或促發(fā)劑，并按要求配制　使用，嚴禁擅自加入其它任何化學物品。　（６）在藥劑灌入鉆孔到巖石開裂前，不可將面部　直接面對已裝藥的鉆孔。藥劑灌裝完成后，蓋上麻　袋或棕墊，遠離裝灌點，觀察裂隙發(fā)展情況時應避開　正面。　（７）爆破劑在運輸和存放過程中應防潮、防曝　曬。開封后應立即使用。如一次未使用完，應立即　扎緊袋口，需要時再開封。　（８）施丁現(xiàn)場應準備清水和毛巾，發(fā)生沖孑Ｌ時，　若造成藥劑濺入眼內或皮膚　，應立即用請水沖洗。　情況嚴重者要立即送醫(yī)院治療。　５　治理效果及經濟效果評價　采用無聲爆破技術對崩塌危巖體進行處理，　然后將爆破之后的小塊危巖體人＿丁清除，可以將　已發(fā)現(xiàn)的崩塌隱患點一次性根治，是崩塌地質災　害治理的一種好方法。與其它拆除方法比較，無　聲爆破拆除具有安全、施工快速、無震動、無飛石、　噪音小、操作簡單等特點。工程中產生的塊石經　調配，可作為工程施工材料，分別用于落石平臺工　程和危巖體支撐工程，產生的效益部分抵扣了危　巖清除工程中的人工搬運費支出，發(fā)揮了較好的　綜合效益。