Science&TechnologyVision科技视界公路工程非爆破开挖方法及适用条件研究夏晓勇1毕小进2渊1.贵州高速公路集团有限公司袁贵州贵阳550000曰2.贵州省质安交通工程监控检测中心有限责任公司袁贵州贵阳550000冤揖摘要铱较为系统地介绍了二氧化碳气体爆破尧静态膨胀剂尧机械劈裂尧破碎锤尧铣挖等工程非爆破开挖方法原理及特点袁分析了公路工程非爆破施工方法选择的影响因素袁给出了公路分项工程破岩方法建议遥揖关键词铱公路工程曰非爆破开挖方法曰适用条件中图分类号院U416.113文献标识码院ADOI院10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.06.089文章编号院2095-2457渊2019冤06-0232-002揖Abstract铱Theprinciplesandcharacteristicsofnon-blastingexcavationmethodsforcarbondioxidegasblasting,staticexpansiveagent,mechanicalsplitting,breakinghammer,millinganddiggingaresystematicallyintroduced.Thefactorsinfluencingtheselectionofnon-blastingconstructionmethodsforhighwayengineeringareanalyzed,andthesuggestionsforrock-breakingmethodsforhighwaysub-projectsaregiven.揖Keywords铱Applicableconditionsofnon-blastingexcavationmethodinHighwayEngineering0引言公路工程建设过程中涉及大量土石方工程袁通常情况下均采用炸药爆破法进行开挖袁因其技术成熟尧效率高尧成本合理遥但随着我国经济社会的不断发展袁传统爆破使用的局限性越来越大袁例如敏感时期政府对炸药的严格管控袁高铁尧高速公路的安全保护区尧环境敏感区严禁爆破等规定均限制了其使用遥本文在大量调研的基础上对目前国内主流非爆破开挖技术进行了梳理袁并简要介绍了公路工程非爆破开挖方式选择建议袁为工程运用提供参考遥11.1公路工程常用非爆破开挖方式简介气体渊CO2冤爆破法高压气体爆破是一种无炸药爆破袁一般采用液态二氧化碳为能量源,通过加热液态二氧化碳袁使其压力剧增至几十至上百兆帕袁高压液态二氧化碳冲破定压剪切片迅速转化为气态袁体积急剧膨胀袁瞬间释放的气体膨胀能使钻孔周边岩体致裂袁爆破时会产生地微振动遥二氧化碳爆破优点是效率较高袁作业不产生冲击波尧明火尧热源和有害气体袁生产尧储存尧运输过程也相对安全曰缺点是目前其施工工艺尧安全标准暂不规范[1]袁对作业人员技术要求高遥1.2静态膨胀剂法静态膨胀剂渊又称无声破碎剂冤是以特殊硅酸盐尧氧化钙为主要原料袁配合其他有机尧无机添加剂而制成的粉末状物质袁当氧化钙变成氢氧化钙时袁其晶体结构发生变化袁会引起晶体体积的膨胀遥如果将它注入炮孔内袁这种膨胀受到孔壁的约束袁压力可上升到数十兆帕袁岩体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袁将混凝土或岩石悄悄地破碎遥静态膨胀剂破岩法施工周期较长尧施工产量低尧场地临空面要求高尧受雨水和温度影响大尧有喷浆和强碱性危害等因素影响较多袁其大规模应用受到限制[2]遥1.3机械劈裂法通常岩石尧混凝土抗压强度很高袁但抗拉强度低袁机械劈裂法就是利用岩石这一特性袁通过钻孔拉裂的方式对岩石进行分裂以达到破碎的目的遥机械劈裂法主要包括液压分裂棒与液压劈裂机两种方法遥液压分裂棒是以高压油为能量源袁由液压动力站的泵站输出的超高压油又经增压器的机械放大后驱动分裂棒内的油缸产生巨大推动力袁推动劈裂棒中的液压顶向外伸出以胀裂岩石袁使岩石按预定方向分裂袁达到破碎开挖的目的曰液压劈裂机是通过液压油控制分裂机内的活塞杆的伸缩袁并巧妙应用楔器原理袁经机械扩大后可发生高达数千吨的劈裂力袁使被劈裂物体按预定方向裂开遥1.4破碎锤法液压破碎锤袁又叫做液压冲击破碎器遥破碎锤是以液体静压力或气体压力为动力袁驱动活塞往复运动袁活塞冲程时高速撞击钎杆袁由钎杆破碎岩石尧混凝土等遥破碎锤冲击破岩时袁由于其作用在孔口的冲击应力相对于爆破法中冲击波峰值应力要小很多袁不会野压碎冶岩石袁故认为此法破岩时只存在一种破坏形式渊拉破坏冤袁宏观表现为孔间产生贯通的裂缝[4]遥破碎锤法优点是无振动袁环境适应性强袁设备本身体积小袁与挖掘机搭配使用袁灵活机动袁设备购置费用低袁方便维修曰缺点是开挖效率低下袁施工单价高袁施工周期长袁不适合规模较大工程的应用袁施工时有噪声等遥1.5铣挖法铣挖法主要是利用悬臂式掘进机渊又称铣挖机冤进行岩石破碎开挖的方法遥悬臂式掘进机是一种能够实现截割尧装载运输尧自行走及喷雾除尘的联合机组袁主要用于地下巷道的掘进遥悬臂式掘进机适用于普氏硬度不大于10的坚硬尧较坚硬岩石尧软质岩石等袁其开挖效率可达到5耀40m3/小时遥但当普氏系数作者简介院夏晓勇渊1984要冤袁男袁硕士研究生袁高级工程师袁主要研究方向岩土工程遥232科技视界Science&TechnologyVisionScience&TechnologyVision科技视界大于7后袁其掘进效率和经济型均明显下降袁岩质越坚硬袁下降越明显[5]2非爆破破岩方遥案选择影响因素工程非爆破破岩方案选择与各类破岩方法自身特点尧工程类型尧周边环境尧地形地貌尧地质条件尧施工工艺与工序搭接尧工期要求等均有关系袁在具体实施中应重渊点考虑以下影响因素大1方冤工量程开规挖模院工程袁因工程数量大袁开挖效率与经济性是应首要考虑的因素袁通常情况下宜优先选用炸药爆破开挖方案遥若条件不允许袁可考虑在二氧化碳气体爆破尧机械劈裂法中选择最经济适宜的方案袁也可多种方案搭配使用遥对于工程规模较小袁工点地形条件尧施工作业面等受限的工程袁因铣挖尧气体爆破等方法前期投入相对较高袁也不宜采用袁反而小型的机械劈裂尧破渊碎锤尧静态膨胀剂等方案更为发2软冤适发用棉岩的石岩类石型经济适宜遥劈裂效果不佳袁不宜采用机械劈裂法尧静态膨胀剂开挖曰裂隙尧孔洞发育的岩石袁因孔隙对气体压力与应力波的吸收袁采用气体爆破效率相对较低曰对于普氏硬度大于7的较坚硬或坚硬岩石袁或当地下水发育时袁铣挖法开挖效率低下袁不宜采用遥因此渊袁宜根据岩石性质及地质条件选各3类冤炮非眼爆工破程破数岩量择开挖方法遥方法中袁气体爆破尧静态膨胀剂尧机械劈裂几种方法需要先凿钻孔后才能实施袁钻孔施工对工序时间尧费用等均有影响袁当钻孔工程量大时袁其影响甚至决定了破岩方案的可实施性袁因此进行方案选择时必须重点考虑遥气体爆破法钻孔密度为炸药爆破的1.8倍曰膨胀剂法钻孔工作量是炸药爆破的4倍曰机械劈裂法一般多于气体爆破袁且需钻较大孔径的孔曰破碎锤法尧铣渊挖法一般无须钻孔遥不4同冤破的碎破效岩果方法破碎效果相差甚远遥各类静态爆破初次破碎物一般呈大块状袁若转运或用作填筑材料袁还需进行二次破碎曰气体爆破尧破碎锤破碎后一般呈碎块状袁个别块体可能需要二次破碎才能转运或用作填筑材料曰悬臂式掘进机破碎物一般为岩屑尧碎石渊袁可直接转运或用作填不5同冤开筑材料遥破挖岩面方规法整形度成的开挖面形态差别甚大遥气体爆破尧破碎锤破碎因为冲击尧振动作用袁往往难以形成规则的开挖面曰静态膨胀剂尧机械劈裂能人为控制岩石破裂面袁形成形态规则的开挖面袁对开挖面损伤小曰铣挖施工能自由控制开挖面形状遥猿公路工程破岩方案建议3.1隧隧道道开破挖岩是方隧案道建施议工核心工作内容之一袁选择合理的破岩方案不仅对开挖效果尧效率尧经济性有直接影响袁还间接影响后续支护工程的施作袁必须合理选择遥开挖工艺分为如下几种院1冤明挖法开挖袁2冤全断面开挖袁3冤台阶法分部开挖袁4冤环形开挖预留核心土3.2法袁路5尧基CD大法方尧量CRD土石法方尧双开侧挖壁导坑法等特殊工法遥通常情况下袁路基土石方尧场平工程等大方量开挖工程宜优先选用炸药爆破开挖方案袁其作业效率高尧单价低尧技术成熟遥必须采用非爆破方案时袁可考虑气体爆破尧机械劈裂等开挖方式袁当岩石坚硬程度不3.3高时袁还可直接路边基坡边保坡护工层程开采用挖掘机冷开遥袁挖对于近坡面线部位的开挖须控制对坡面岩体的损伤袁确保开挖面平整袁以增加坡面稳定性袁降低支护工程规模遥因此边坡保护层的开挖应采用控制爆破渊含气体爆破冤袁有条件时宜优选机械劈或挖掘机冷开袁其中机械劈裂适用于岩质较3.4坚硬且相对完整的工点遥桥桥梁梁基基坑坑开开挖挖可在控制爆破尧气体爆破尧机械劈裂尧破碎锤尧铣挖等方法中袁结合现场具体施工条件尧工程规模尧地质条件袁按安全尧经济的原则进行方案选择遥当对坑壁规整度尧岩体完整性有要求时袁宜优先3.5选择机械劈裂尧铣挖施工方法遥对料于场砂开石挖料场宜优先选择炸药爆破法袁其作业效率高尧分裂效果好袁便于材料后期加工以降低原材料价格曰对于片块石料场袁宜优先选择机械劈裂或静态膨3.6胀剂法进行作业袁以保证石材成形率遥结结构构物物尧尧危危岩岩体破的除破工除程工程量一般不大袁宜优先采用破碎锤法袁也可采用机械劈裂尧静态膨胀剂法袁条件允许的情况下还可以采用控制爆破法袁应结合现场具体施工条件袁按安全尧经济的原则进行方案选择遥4小结与展望岩技渊术1冤的本基文本梳原理理了与目技前国术内特工点程袁在岩研体究主二流氧非化爆破碳破气体爆破尧静态膨胀剂尧机械劈裂尧破碎锤尧铣挖等方法自身技术特点尧适用条件与经济性的基础上袁提出了非爆破破岩方法选择的影响因素袁对公路隧道尧路基尧基质尧渊规2坑模冤尧关料场等工程破岩方法选择提供了建议遥尧施于各工类环破境岩尧地方质法地的形成尧本施袁工因操受作具人体工员程熟性练程度尧设备材料性能等影响较大袁加之各类方法使用普及度存在较大差异袁本文未对各方法的单价进行详细调研与对比研究袁还需后期进一步研究完善袁以便更合理法尧孔渊3冤地指桩冲孔除前导破述方法岩方案与旋挖外选等袁施公择工路遥方施法工本中质采上用也的属绳于锯非法爆尧切破割开挖方法袁但因其使用面单一或成本过高袁本文未进行详细讨论遥后期可进一步开展更为系统地讨论袁为公路工程非爆破开挖方法选择提供更为完整指导建议遥咱究员暂罗涛.液态二氧揖参考文献铱咱2017圆[暂B张].公小路康交袁丁通亚科明技化渊碳.非应爆炸用破技技药术术爆版在挖方路基施工中应用研破冤破袁2018岩展年望袁[渊12冤院14-16咱年猿袁暂36张年渊亚袁444.冤石渊院28方15-非冤:131A].广东化工袁29爆援破-133开挖援施工技术[B].四川水力发电,2017Science&TechnologyVision科技视界233
