静态爆破技术在隧道开挖施工中的应用

静态爆破技术在隧道开挖施工中的应用

方开明

贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵州550081

摘要：在进行隧道开挖过程中，静态爆破技术是一种常用的施工技术，其具有开挖面轮廓成型规则、围岩稳定性高、岩面平整、施工安全系数高、支护工作量少等优点。基于此，本文就对静态爆破技术在隧道开挖施工中的应用进行分析，希望能给有关人士提供参考性意见。

关键词：隧道施工；静态爆破技术；应用分析

静态爆破法是指在无冲击波、无震动、无飞石、无噪音以及无污染的条件下通过采用静态破碎剂破碎或切割岩石或混凝土构筑物的一种施工方法，即：在人工造孔后，在孔中注入一定剂量的静态破碎剂，利用静态破碎剂对被破碎的介质进行缓慢加载直至其开裂破碎，再用人工或破碎锤对介质进行辅助破碎。静态爆破技术有非常多的优点，因此在隧道开挖施工中要加大静态爆破技术的使用力度。

1概念的界定

1.1静态爆破法技术原理

静态破碎剂为一种不用炸药就能使岩石，混凝土破裂的粉状工程施工材料，又称无声破碎剂、静态破碎剂、膨胀炸药、破石剂等，其主要成分是CaO和无机盐化合物。静态破碎剂利用装在钻孔中的破碎剂的水化反应，使其晶体变形、产生体积膨胀，从而缓慢地、静态地将膨胀压力施加给孔壁，经过一段时间后达到最大值（可达到20～50MPa的膨胀压）。当钻孔中的静态破碎剂发挥作用时，钻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，钻孔之间便产生裂隙，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。静态破碎剂解决了工程施工中遇到的不允许使用炸药而必须将混凝土或岩石破碎的难题，是国际流行的新型、环保、非爆施工材料。

1.2静态破碎剂的优势

（1）安全，易管理。静态破碎剂为非危险品，无需办证，和普通货物一样购买，运输，使用；（2）环保。使用中无声响、无振动、无飞石、无毒气、无粉尘，是国际流行的无公害环保产品；（3）施工简单，易操作。静态破碎剂用水搅拌后灌入钻孔中即可。不需雷管，不需专业工种；（4）需破则破，需留则留。可按要求设计适当的孔径、孔距、角度来达到有计划分裂，以达到切割岩石和混凝土的目的；（5）在不适于炸药爆破环境条件下，更显其超众的优越性。

1.3静态爆破的适用范围

静态爆破技术主要可适用的工作环境：①公路边坡非常不稳定的开挖工作；②混凝土构筑物的破碎和拆除；③岩石的开采和切割等；④其他特殊条件下的工程施工。

2静态爆破技术在隧道开挖施工中的应用

2.1液压式岩石分裂法掏槽

首先，根据隧道工程设计要求，确定劈裂岩石分割线，并结合施工难度合理布孔，确定钻孔深度以及钻孔之间的距离，需要注意的是，钻孔深度必须大于中间楔块伸出最大值，在排孔过程中，需要注意将钻孔布设在一个平面上，避免出现大齿孔。在工程施工中，分裂机的作用是掏槽以及对外轮廓进行开挖和修边，其中掏槽钻孔的深度在50-60cm之间，孔间距在10-20cm之间。钻孔施工完成后，即可将多个分裂及插入至钻空中，启动液压动力系统，在液压力的作用下，中间楔块逐渐伸出，使得夹在其两侧位置的楔块逐渐向两壁扩张，进而破开彩烈。最后，缩回中间楔块，并拔出分裂机，进行掏槽施工，将其作为静态爆破的临空面。

2.2静态破碎剂破碎施工

2.2.1开挖步骤

在隧道工程施工中，结合隧道开挖断面实际情况，一般将其分为四个部分进行开挖施工。首先安排1部进行超前开挖施工，然后根据1部开挖空间，将掌子面作为临空面，进行竖向打眼，然后再进行2部开挖施工。通过这种开挖方式，不仅能够有效节约脚手架利用，施工安全，而且还能够有效提升施工效率，以此方式进行3部，4部开挖施工在隧道工程开挖外轮廓位置，需要预留20-40cm修边层，并采用顺帮钻孔，准确修边。

2.2.2钻孔与堵塞

在钻孔施工中，采用气腿式风动凿岩机，钻眼孔径为Ф38-50mm，第1部钻孔与掌子面保持垂直，在隧道中线位置安排掏槽眼，钻孔数量为5排80个孔，钻孔之间的距离为10cm，钻孔深度为55cm，两侧竖排掏槽眼之间的距离应该控制在42mm以内，并设置达尔达岩石分裂机。掏槽施工完成后，对于其他断面，采用正常静态爆破施工技术，当第1部分完成后，可以将其作为第2个部分开挖钻孔作业面。

堵塞的作用是增加炮孔约束的条件，提升胀裂效果，同时，其对于向上倾斜的炮眼，还能够避免在装药后发生药卷下掉的问题，堵塞长度10cm左右。

2.2.3静爆剂种类的选择

普通静爆剂的水化速度比较慢，通常情况下，水化反应时间为24h，因此很难满足隧道工程掘进施工效果。对此，在工程施工中，采用K系列快速静爆剂，K系列快速静爆剂不仅具有主体膨胀破碎剂药卷，而且还具有热敏剂静态破碎剂卷，能够有效缩短水化反应时间。K系列快速静爆剂的技术标准为：最大膨胀压力50-60MPa，水化反应时间10-60mim。

2.2.4炮眼胀裂顺序

为了保证炮眼在胀裂过程中具有充足的自由面，提升胀裂施工效果，在各类炮眼的胀裂顺序上应该注意时间差。综合考虑该隧道工程实际情况，对于炮眼破碎顺序，首先安排第1部，然后再安排第2.3.4部其中，在前排一定范围内可以同时装药，后面每排依次推迟0.5h后装药破碎，这样能够有效提升破碎施工效果。

2.3出渣

在工程隧道开挖施工中，采用分部台阶开挖方式，各个部分的开挖空间比较小，对于第1、2部，只能给采用人工+小推车的出渣方式，具体而言，首先将1、2部的渣堆在第3部，然后再利用挖掘机出渣。在静态爆破剂发生作用后，岩石大部分即可产生裂纹，对此，即可采用挖掘机装配的液压破碎锤将大块岩石二次破碎分解，然后利用装载机、运输车出渣。

3施工中的注意事项

在采用静态爆破施工技术时，需要注意的事项如下：①根据施工现场的气温来选择破碎剂，确保最佳的爆破效果；②在破碎剂的运输过程中确保安全，避免其被淋湿失效等；③应该选择干燥通风好的地方来储存破碎剂，防止其受潮；④在使用破碎剂时，先要查看其是否过期，一般的破碎剂保质期是一年，超过这个期限，建议不要再使用。⑤调配破碎剂时，要根据实际的需求进行调配，避免造成不必要的浪费。另外，在装药过程中应该把握好时间，一般不要超出十分钟。在配制过程中，在流动性丧失之前停止加水，而在气温比较低的环境下，需要添加温水来进行搅拌；⑥装药之前，对炮孔进行检查，若是炮孔具有吸水性，而药剂主要是采用的水化原理。所以在装药之前，首先要对炮孔进行湿润处理，在进行装药；⑦为了保证施工安全，施工人员各方面的防护措施都需要做好，比如佩戴手套、口罩和防护眼镜等；⑧装药完成后，需要用麻袋或棕垫盖住，然后让相关的工作人员撤离现场，这样在爆破的过程中可能会给工作人员造成身体上的伤害。若是药浆不小心溅到人们的眼睛里要立刻的用清水进行冲洗，然后再将其立即送往相关的医院进行治疗；⑨工作人员在整个施工过程中一定要按照工作要求来进行施工，不能随意的在调制的药剂中加入其它的化学成分。在施工过程中，需要改变爆破时间时，需要按照相关的程序来进行，绝对不能自作主张，这样可以有效的避免因为有其它人不知，而引发的危险；⑩在完成钻孔工作之后装药之前，要保证孔内温度在适当的情况下在进行装药。而在使用使用破碎剂前，施工人员要仔细的阅读说明书，确保对其性质和等相关知识都有所了解。

结束语

综上所述，静态爆破施工技术的实施打破了传统的爆破方法，增加了爆破施工安全性，促进了工程建设的长远发展。将隧道开挖静态爆破施工技术应用不但解决了控制爆破对周边居民生活的干扰问题，同时有效地突破了常规爆破方法的局限性，从而为后续的基坑施工创造了良好的条件。

参考文献

[1]李晓辉.静态爆破技术在隧道开挖施工中的应用[J].建材与装饰，2018（22）：236-237.

[2]刘海波.复杂环境下市政道路高边坡静态爆破施工技术[J].工程技术研究，2018（03）：53-54.