静力爆破施工工法

静力爆破施工方法

1.1 爆破安全操作标准

国家法令及国家标准

《爆破安全规程》（GB6722-2003）

《民用爆炸物品安全管理条例》（国务院2006年5月10日） 《中华人民共和国安全生产法》（2001.11）

《特种作业人员安全技术考核管理规则》（GBJ5306-85）

《工程测量规范》（GB50026-93）

《土方爆破工程施工及验收规范》（GBJ201-83）

《中华人民共和国安全生产法》（2002.11）

依据该工程的地质勘探资料与爆区周围环境条件建设单位的要求。 其他适用于本工程的国家爆破技术标准相关资料。

1.2.1 确保质量

建立健全资料保证系统，完善质量管理制度，建立质量控制流程，抓关键线路，抓特殊工序，确保本工程达到一次性验收合格标准。

1.2.2 确保安全

（1）严格按国家安全法律法规及本工程安全规范程序施工，项目部成立安全管理委员会，制定安全目标，建立安全责任制，安全责任层层分解，落实到人。

（2）爆破期间确保人员、设备等的安全。

（3）施工中不断改进爆破参数，并严格按设计的爆破参数施工。

（4）建立健全安全保证系统，坚持安全第一，预防为主的方针，文明施工，确保整个爆破施工过程安全无事故。

第二章 工程概况

2.1 工程概况

本工程场地位于富川县城东新区内，在开挖过程中遇到岩石急需进行爆破，以加快施工进度

2.2 周围环境

爆区东距消防大队100米，南面为修理厂，西面为宿舍区，北面瑶王府酒店10米，周围环境复杂，爆破防护要求高。

30m空地

300m

爆破地形地貌、警戒示意图（单位：m）

爆破施工作业必须成立爆破指挥小组，指挥具体的施工作业和做好具体的安全防护工作，加强爆区周围的安全防护措施，严密组织疏散警戒区内人员至安全地带，才能实施爆破。

2.3

地形地貌及地质条件

爆破岩体凹凸不规则地分布不于长60m，宽45m的开挖范围内，爆破高度4-6m不等，爆破方量约11000m3左右。爆体为灰色石岩灰，结构密实，节理裂缝不发育，硬度为普氏r系数12-16。

第三章 爆破施工方案

静爆破是近年来才发展起来的一种新型爆破施工技术，该种方法可在无振动、无飞石、无噪音、无污染的条件下破碎岩石、拆除砼或钢筋砼圬工结构物，或用于花岗岩、大理石、玉石等石材的开采和切割（提高石材荒料成材率3～4倍）。尤其适用于不允许采用炸药爆破或机械破碎施工的作业环境（如爆破作业点紧邻工厂、机关学校、医院、民宅；或高边坡危岩刷方、文物保护抢救；城市深夜破碎施工；或作业点紧邻地下排水暗渠、LNG燃气管道、输油管道、输汽管道、供暖管道、大型供水管道、输变电站、高压输电线路、军民用油库、营运机场、高速公路、轻轨、高铁附近；及国防光缆、通讯管线、城市中心旧建筑物拆除作业等作业环境受到严格限制地段）。

静力爆破施工，首先在岩石上钻孔，然后灌装静力爆破剂(分粉剂和卷型两种)，依靠其膨胀力使岩石产生裂隙、裂缝，从而达到破碎目的。静力

爆破剂技术性能指标必须满足《无声破碎剂》（JC506-2008）标准要求，无声破碎剂（soundless cracking agent）简称SCA，指凡经高温煅烧以氧化钙为主体的无机化合物，掺入适量外加剂共同粉磨制成的经水化反应而具有高膨胀性能的粉状材料。 静力爆破剂属于非燃、非爆、无毒物品（无需到公安部门办理民用爆破施工许可，按普通货物购买、运输、储存、保管），它是含有铝、镁、钙、铁、氧、硅、磷、钛等元素的无机盐粉末状破碎剂，用适量水调成流动浆体，直接装入炮孔，经水化反应使晶粒变形、温度升高、体积膨胀，产生巨大膨胀压力，施加给炮孔孔壁，由于受到炮孔孔壁的约束从而产生逐渐增大的膨胀压力（最高膨胀压力30～50Mpa），根据作用力与反作用力原理，炮孔周围介质产生周向拉应力，当拉应力超过介质抗拉强度时（岩石抗拉5～10Mpa、砼抗拉2～6Mpa），炮孔之间便悄悄地产生裂隙，逐渐扩展成裂缝，继而导致介质破坏。一般装药半小时后即出现裂缝，设计适当的孔径、孔距、排距、角度，炮孔方向平行于临空面，能够达到“外科手术式”的分裂、切割岩石或砼。该工艺优点是操作简单，不需堵炮孔，不用雷管，不需点炮等操作，不需专业工种，爆破剂不受公安管制。缺点是钻孔较多，破碎效果受气温影响大，开裂时间不易控制、成本较高等。典型化学反应式为：

CaO+H2O→Ca(OH)2+6.5⨯104J

据测定，在自由膨胀下，体积膨胀3～4倍、表面积增大近100倍，每摩尔释放出65KJ的热量，若放入炮孔由于受孔壁约束，膨胀压力可达50Mpa。常见三种型号的无声破碎剂适用温度及不同龄期的膨胀压力如下表所示：

孔距、排距布臵表

电阻应变片贴在右图所示钢管上的相

应位臵，电阻应变片的引出端用双股

导线与应变仪器相连，将已贴片的钢

管装入Φ150×600mm塑料袋中放入

水槽中，校正电阻应变仪，准确秤出

1000g试样，按稠度用水量加水，臵入

搅拌机内搅拌1min，然后灌入钢管中

用钢钎捣实，测定不同龄期下钢管的

圆周方向应变量εθ，按下式计算膨胀

压力：

P=ES∙(K2-1)∙

εθ2-ν，式中：

P—膨胀压力，精确到0.1 Mpa；

ES—钢管的弹性模量，2.06×105 Mpa；

K—钢管外径与内径之比，标准管K=48/40=1.2；

εθ—钢管的圆周方向应变量，εθ=1‰，P=53.3MPa；

ν——泊松比，ν=0.3。

2、静力爆破工艺操作的主要技术要点：

2.1 钻孔：基础、桩头、地下设施或岩石的爆破应将周围的土层挖掉，直至爆破底部以下100～200mm。孔径与破碎效果有直接关系，孔径太小不利于药剂充分发挥效力，孔径太大封口难以堵塞，推荐用直径Φ38～42mm的钻头钻孔，孔内余水、余渣应用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无土、石渣。静力爆破的钻孔深度，对孤石宜为目标破碎体的80～90%，矿山荒料开采钻孔深可达6m，大体积岩石或砼要分步分层碎碎，钻孔深一般1～2 m，装药深度为孔深的100%。孔距、排距布臵间距见上表。

2.2装药（装药药剂布孔设计参数见上表）

2.2.1、装药时对向下或向下倾斜的眼孔，药剂中加入22～32%的水（重量比）拌成流质状后倒入孔内捣实；用药卷装填钻孔时逐条捅实，粗颗粒药剂水灰比调到0.22～0.25，粉末药剂水灰比调到0.32较好，垂直炮孔可不必堵塞。

2.2.2、装药时对水平方向和向上方向的钻孔，用比钻孔直径略小的高强纤维纸袋装入药剂，装药长度为孔深的90%。按一个操作循环所需药卷数量，放在盆中倒入洁净水完全浸泡30～50s左右药卷充分湿润，完全不冒气泡时，取出药卷从孔底开始逐条装入并捅紧，密实地装填到孔口，即“集中浸泡、充分浸透，逐条装入，分别捣实”；也可将药剂拌和后用灰浆泵压入，孔口留5cm用黄泥封堵保证水分药剂不流出。

2.2.3、岩石开裂后，可向裂缝中加水，支持药剂持续反应，可获得更好效果。

2.2.4、对采石场和超大体积的设备基础破碎施工，采用“同步操作，少拌勤装”方式操作，即每组工人在每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多，每次拌药量不超过实际完成的工作量，各灌装小组在取药、加水、拌和、灌装过程中应基本保持同步，以保证每个孔内药剂的最大膨胀压基本能保持同期出现，有利于岩石或砼的破碎。

2.2.5、每次装填药剂，都要观察确定岩石、药剂、拌和水的温度是否符合要求。灌装过程中已开始发生化学反应的药剂（表现开始冒气和温度快速上升）不允许装入孔内，从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不能超过5min。

2.2.6、药剂反应时间的控制：药剂（卷）反应时间太快容易发生冲孔伤人事故，反应时间一般控制在30～60min较好，施工条件较好可适当缩短 反应时间。一般温度越高药剂反应时间越快，反之则慢。控制药剂反应时间太快有两种方法，一是在拌和水中加入抑制剂，加入量为拌和水的0.5%～6%；另一种方法是严格控制拌和水、干粉药剂和岩石或砼的温度。夏季气温较高，破碎前应遮挡被碎碎物，药剂低温存放，避免曝晒，将拌和水温控制在15℃以下，冬季加入促发剂和提高拌和水的水温（最高≯50℃）。

2.2.7、静力爆破药剂应根据施工温度选择合适型号，不同型号不可以互用。

2.2.8、禁止边打孔边装药，打孔要一次完成，装药也要一次完成。一般打完孔用高压风清孔后，待孔壁温度降到常温后方可装药。药剂灌装完成后孔口盖上麻袋或棕垫。

2.2.9、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。

2.2.10、静力破碎剂运输和存放过程中应防潮，开封后立即使用，如单袋一次用不完，应立即扎紧袋口，需用时再开封。静力破碎剂严禁与其他材料混放，严禁将药剂加水后装入玻璃杯或啤酒瓶等小口容器内，一旦膨胀爆裂，十分危险。

2.2.11、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。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。

3、静力爆破所需设备：空压机、凿岩机、钢钎、钻头、水管、吹风管（Φ25mm钢管）、盛水桶、拌和盆、捅棍（直径30mm，长1.5m木棍）、塑料筒、塑料盒、塑料水瓢、塑料漏斗、防护眼镜（防尘防冲击PVC护目镜）、防护手套（高袖橡胶手套）、口罩、毛巾、电子秤、量筒（搪瓷或玻璃量杯，

容积100mL）、全站仪、水准仪。

第四章 施工技术方案

（一）、静态爆破法

首先确定当地气温、药剂温度、拌合水温度、岩石温度、容器温度是否与要求相符合；检查药剂包装是否破损。操作前无比确定已准备以下材料物品：药剂、洁净拌和水、盛水桶、拌和盆和水瓢、桶棍（水平灌装），

防护眼镜、橡胶手套、备用洁净水和毛巾。

1、设计布眼

布眼前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孔方向尽可能做到与临空面平行；横向分布孔距30cm，纵向间距30cm布臵成平排炮孔，排距以30cm左右为宜，必须采取逐排作业，不得多排同时作业，钻眼深根据现场石方状态而定，一般以1.2~2M为宜。

2、钻孔

（1）钻孔的直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔，根据以往经验本工程拟采用直径为42mm钻孔最佳。

（2）钻空内的余水和余渣应用高压风吹洗干净，孔口旁应干净无土石渣。

3、钻孔深度和装药深度

岩石钻孔深度为目标破碎体80%~90%；钻孔深度可达到4m左右，大体积需要分步破碎的岩石，钻孔深度可根据施工要求选择，一般在2m较好。装药深度为孔深的100%。

4、装药

（1）向下和横向的眼孔，可在药剂中加入22~32%（重量比）左右的水（具体加水量由颗科大小决定）拌成流质状态（湖状），均匀后灌入钻孔内，倒满为止，每米直径42mm的孔需要膨胀剂约2.1公斤，即每立方岩石用膨胀剂约23.3Kg。用药卷装填钻孔时，应逐条捅实。粗颗粒药剂水灰比调节到0.22~0.25时静态破碎剂的流动性较好，细粉未药剂水灰比在32%作于时流动性较好，也可以不通过捅实过程。向下灌装捣产较方便，根据

本工地的具体情况，该工地拟采用“由上至下，分层破碎”的施工方式，方便人工操作。

（2）水平方向和向下方向的钻孔，可用地钻孔直径略小的高强长纤维纸袋装入药剂，按一个操作循环需要的药卷数量，放在盆中倒入洁净水完全浸泡，30~50秒左右药卷充分湿润、完全不冒气泡时，取出药卷从孔底开始逐条装入并捅装紧，密实地装填到孔口。即“集中浸泡，充分浸透，逐条装入，分条捣实。”也可将药剂拌和后用灰浆泵压入，孔口留5cm用黄泥封堵保证水分药剂不流出。

（3）装药完成后约3-5小时为岩石开裂时间，裂泡大约为2-3公分宽左右。岩石刚开裂后，可向裂缝加水后支持药剂持续完全反映，可获得更好效果。

（4）本工程进行岩石破碎施工，操作人员的协调配合很重要。应采用多分灌装小组的方式。每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责取药分量和搅拌，副灌装手负责确保药剂捣实，完成后旧麻袋覆盖孔口。各小组采用“同步操作，小拌勤装”的仿佛操作。即：每组施工工人在操作前必须穿戴好劳保用品，每次操作循环过程中负责装孔的孔数不能过多。每次拌药量不能超过实际能够完成的工作量。各灌装小组在取药、加水、拌药、灌装过程中应基本保持同步和保持相对距离进行（以免相互影响和冲孔发生安全事故），可以每孔内药剂的最大膨胀基本保持同期出现，有利于岩石的破碎。

（5）每次装填过程中，已经开始发生化学反映的药剂（表现开始冒气和温度快速上升）不允许装孔内。从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不超过五分钟。

5、药剂反映时间的控制

药剂反映的快慢与温度有直接关系，温度越高，反映时间越快，反之则慢。实际操作中控制药剂反映时间太快有两种，一种是在拌和水中加入抑制剂，另一种方法是控制拌和水、干粉剂和岩石的温度。夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处避免爆晒。将拌和水温控制在15度以下。

药剂（卷）反映时间过快易发生冲孔伤人事故，可用延缓反映时间的抑制剂。抑制剂放入浸泡药剂（卷）的拌和水中。加入量为拌和水的5%~6%。冬季加入促发剂和提高拌和水温度。拌和水温度不可超过50度。反映时间一般控制在30~60分钟较好，条件较好的施工现场可根据实际情况缩短反映时间，以利于施工。

（二）、炮锤式挖掘机破碎

一次静态爆破完成后，爆破产生的一些相对较大的石块，采用炮锤式挖掘机破碎到需要的大小，然后用挖掘机和自卸汽车配合，装运石方到指定地点。