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一个不善言谈的人,一个不懂拒绝的人,一个多愁善感的人,一个谨小慎微的人,一个自卑懦弱的人,一个内心孤独的人,一个不愿添麻烦的人,一个有理还觉理亏的人,一个无原则宽容的人,一个善良的人……本人典型的理工科出身,写东西不是我所长,其实开博的目的很简单——说说心里话,向朋友学习……

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静态爆破技术及应用  

2012-05-04 11:13:57|  分类: 土木工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【摘要】

常规的炸药爆破是爆破工程中应用最广泛的一种爆破方法,这里要介绍一种和炸药爆破完全不同的新型爆破方法──静态爆破法,重点探讨静态爆破施工技术及应用中的注意事项,这在实际工程拆除和岩石、矿石开采等方面具有一定的实用价值和很强的可操作性。

【关键词】

静态爆破 无声破碎 静态破碎 冲孔

1.引言

随着我国建设事业的发展以及老城的改造扩建,旧有建筑物拆除任务越来越多,拆除工程量越来越大,拆除的难度也越来越高。在这些拆除工程中,一般情况下,对钢筋混凝土结构的旧构筑物,特别是那些大体积混凝土的拆除,施工人员可以选用爆破来完成拆除任务。说起爆破,人们很自然地就会想到它那巨大的破坏性,想到巨大冲击波、满天粉尘、飞石,这些对于远离城市的郊区则没有什么影响,而对于城市市区,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,它能将炸药所产生的能量控制在恰到好处的境地,使它既能达到预定的爆破目的,又能将炸药爆炸时所产生的飞石、地震波、冲击波以及声响控制在理想的限度内。近几年来,随着我国经济建设的不断发展,城市控制爆破技术在城市建设和改造中,已发挥出越来越大的作用。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。而一些在市区内的旧建筑的拆除由于受爆破安全的限制而不允许使用爆破,而即使允许使用控制爆破,但由于各种各样条件限制这也会给爆破也带来很大的难度。另外像炼油厂及加油站等这些特殊防火环境也不允许使用爆破。那么对上述这些特殊环境下的构筑物除了使用爆破外有没有更安全可靠操作更简单且比较经济的拆除方法?当然有,其实早在上一世纪八十年代日本就研制出了一种静态破碎剂,它完全能够解决这个长期困扰我们的问题。我国虽先后有数家科研单位投入这方面的开发,但由于种种原因却没有得到很好的推广应用。

2.静态破碎剂及工作原理

静态破碎剂(又名无声破碎剂,静态爆破剂,破石剂等),是一种不使用炸药就能使岩石、混凝土破裂的粉状工程施工材料。它的主要成份是生石灰(即氧化钙),还含有一些按一定比例掺入的化合物催化剂。其破碎介质的原理就是利用装在介质钻孔中的静态破碎剂加水后发生水化反应,使破碎剂晶体变形,产生体积膨胀,从而缓慢的、静静地将膨胀压力(可达30Mpa—50Mpa)施加给孔壁,经过一段时间后达到最大值,将介质破碎。它可广泛应用于混凝土构筑物的无声破碎与拆除及岩石开采,解决了爆破工程施工中遇到不允许使用炸药爆破而又必须将混凝土或岩石破碎的难题,是国际上流行的新型、环保、非爆炸施工材料。破碎的施工过程也非常简单:对被破碎介质,经过合理的破碎设计(孔径、孔距等的确定)及钻孔,将粉状破碎剂用适量水调成流动状浆体,直接注入钻孔中。半小时或数小时(主要由水灰比来确定)后,介质(岩石──拉伸强度为5~10Mpa或混凝土──拉伸强度为2~6Mpa)自行胀裂,破碎。静态破碎是近年来发展起来的一种新的破碎或切割岩石和混凝土的方法,亦称静力迫裂或静力破碎技术。我国长江三峡工程中采用这种破碎技术用来破碎岩石已获使用效果。

3.静态破碎剂的适用范围及特点

3.1 适用范围

静态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)混凝土构筑物的破碎、拆除。在建筑、城区改造、市政、水利、铁路、隧道、港口、码头、桥梁、公路、大型设备等的拆除和改造扩建中,大体积混凝土桩、柱、墩、台、座、基础的破碎与拆除。

(2)岩石、矿石等的开采、石料切割。

(3)其它不便于炸药爆破的环境条件下混凝土拆除、岩石及矿石开采工程。

3.2 特点

(1)安全,易管理。静态爆破剂为非爆炸危险品,施工时不需要雷管炸药,无需办理常规炸药爆破所需要的各种许可证。操作时不需要爆破等特殊工种。破碎剂与其它普通货物一样可以购买、运输、使用。

(2)环保材料。使用中无声、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。用水搅拌后灌入钻孔中即可。

(4)使用方便。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。

(5)在不适于炸药爆破环境条件下,更显其超众的优越性。最新卷型破碎剂,适用环境温度范围更广(-5℃到40℃),使用更方便,效力更大。

4.施工操作工艺

根据被破碎物材质及块度要求,使用不同的静态爆破剂应选用不同的参数。

4.1 静态爆破的施工程序

爆破结构(体)调查→爆破设计→选择破碎剂及钻孔参数→钻孔→切断部分钢筋→充填灌注→养生→二次破碎→清理。

4.2 炮孔布置

根据结构物质自由度情况而定,或尽可能多的创造自由面,对不同自由面采取不同的布孔方法。可采取垂直、水平、斜向等布孔方式。采用SCA型无声破碎剂,钻孔参数可参考表5223—1采用。

表5223—1  静态破碎剂布孔参考表

被破碎物体

钻孔参数

SCA使用量(kg/m3)

孔径d(mm)

孔径a(mm)

抵抗线w(cm)

孔深L

软质岩破碎

中、硬质岩破碎

软、硬质岩石切割

40~50

40~65

35~40

40~60

40~60

20~40

30~50

30~50

100~200

H

1.05H

H

8~10

10~15

5~15

无筋混凝土

35~50

40~60

30~40

0.8H

8~10

表5223—1(续)

被破碎物体

钻孔参数

SCA使用量(kg/m3)

孔径d(mm)

孔径a(mm)

抵抗线w(cm)

孔深L

钢  筋混凝土

基础、柱、梁墙、板

35~50

35~50

15~40

10~30

20~30

20~30

0.      9H

0.9H

15~25

15~20

注:H为物体计划破碎高度;排距b=0.6~0.9a。

4.3 钻孔

应严格按作业设计规定的炮孔位置、方向、角度、深度施钻。炮孔全部钻完后,须用吹风管将炮孔吹净,并用木楔或废棉纱、废纸等堵于孔口待装药。

4.4 拌制

当采用SCA破碎剂,一般水灰比为0.30~0.35,即每袋(重5kg)破碎剂,加水1.5~1.7kg。拌制时,先将定量破碎剂倒入塑料容器内,然后缓缓加入定量水,用机械或手工拌成具有流动性的均匀浆体备用。要求拌匀,拌和时间最多不超过3min。如使用KE型破碎剂,先用量筒量取需要数量的水剂(303液体)加上所需要的清水量,用棍搅动,使之溶解均匀,然后再将主剂(粉剂)与所需要的辅助剂进行混合均匀。

4.5 在垂直孔、斜孔装药

应将搅拌好的药浆用瓢和漏斗迅速装入孔内,并用炮棍捣实。如药量过多,应分组同时装药,在10min以内将拌好的药浆及时装入孔内。

在水平孔装药时,将药浆装入与炮孔直径相适应的塑料袋内,然后用炮棍逐个送入炮孔。装药长度为孔深的90%。

4.6 堵孔

将药浆灌满垂直炮孔时,可不必堵塞。斜孔和水平可用快干水泥砂浆或用水灰比为0.25的干硬性无声破碎剂药浆堵塞,但均应用炮棍捣密实。

4.7 浇水

装药堵塞1h后,即往拆除体上浇水。春、夏、秋季浇冷水;冬季宜采取保温措施并浇温水,以加速水化反应,增大裂缝。经24h后,即可拆除。

5 施工注意事项 

5.1 要按实际的施工环境温度选择合适的破碎剂型号,不得错用或随意互换使用。

5.2 装运破碎剂不得有约束的容器,以免雨水侵入,发生喷出、炸裂或出现响声。

5.3 破碎剂要存于干燥通风良好的场所内,严防受潮变质,在不受潮的情况下,保存期限为一年。存放数量多时,要先放先用,后放后用。超过期限、受潮或前次未用完而已打开包装的破碎剂,使用前要检查是否失效。检查方法是:用适量的SCA破碎剂和水,按比例调配好后装入玻璃瓶,在与SCA型号相当的温度下,经过一定的时间,瓶胀裂者为有效,否则不能使用。

5.4 破碎剂要随配随用,一次不宜拌制过多;搅拌好的浆体应尽快装到炮孔内,并应在10min内用完,时间过长,将明显降低流动度和破碎效果。如流动度丧失,不可继续加水拌和使用。不在冬季,切勿用热水拌合。

5.5 装填炮孔前应检查炮孔干湿程度,对吸水性强的干燥炮孔,应先以净水湿润孔壁,然后装填,以免大量吸收浆体中水分,影响水化作用和降低破碎效果。

5.6 搅拌装药人员必须戴橡胶手套和口罩。搅拌时,如反应激烈或升温过快,应立即停止向孔内装药。装填炮孔时,操作人员要戴防护眼镜。

5.7 装药后,应留有专人看护现场。在产生裂缝前,不准直视孔口,以防万一发生喷出现象时伤害眼睛。操作过程中,如及时洗手和脸,以防碱性刺激皮肤。

六.结束语

静态爆破,解决了在某些特殊情况及特殊环境下不允许使用常规炸药爆破来拆除构筑物及对岩石、矿石的开采这个长期困扰我们的难题。通过长江三峡工程应用及其它多个爆破单位的多次应用表明,静态爆破这种新的爆破方法在某些特殊情况下与常规炸药爆破相比更具有优越性,它既保证了安全要求,又缩短了施工工期,极大地降低了工程施工成本。当然静态爆破也有它的局限性,由于工人操作、环境等客观因素,采用静态爆破要使整个构筑物同时破碎则很难达到,而这种情况则更适宜采用使用炸药的控制爆破技术,它瞬间即可完成拆除任务。因此对拆除工程来说,静态爆破则更适宜对单个大体积混凝土构筑物进行破碎,像大体积混凝土基础、地下室等。这就要求我们施工技术人员在施工中针对不同的爆破对象,不同的环境、安全、工期要求,选用最适宜的爆破方法和爆破方案完成施工任务。

静态爆破是一种新型的爆破方法,它是常规的炸药爆破的一种发展、延伸,虽然静态爆破技术现阶段在我国还没有炸药爆破技术那样广泛应用,但我们也应当看到静态爆破它的前景是非常光明的。

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