静态破碎法综合项目施工基本工艺简介.doc

静态破碎法施工工艺简介一、静态破碎法综述1、静态破碎法概念静态破碎法 ，又称静态爆破技术，是近年来迅速发展起来一种破碎（或切割）岩石和混凝土新办法，普通亦称作静力迫裂和静力破碎技术。其产品为高效无声破碎剂,是一种具备高膨胀性能粉状无机材料 (英文名：High Rang Soundless Cracking Agent,简称 HSCA )，是一种不用炸药就能使岩石或混凝土破裂粉状工程施工材料。（又名静态破碎剂、静态爆破剂、胀裂剂、静裂剂，膨胀剂，破碎剂，爆破剂，无声炸药、破石剂、裂石剂等）。静裂剂普通是通过回转窑高温煅烧，成品以氧化钙为主体，外加适量具有钼、镁、钙、钛等元素无机盐等外加剂共同粉磨制成。普通宜在-535范畴内使用，超过此温度范畴，应采用辅助办法。不同类型、型号高效无声破碎剂合用温度范畴如表1所示。表1. 不同型号高效无声破碎剂合用温度范畴参照表型号合用温度范畴HSCA-120- -35HSCA-210- -25HSCA-35- -15 HSCA-4-8- 5 图1. 不同产品和温度变化对高效无声破碎剂膨胀压力影响图2. 浓度变化对高效无声破碎剂膨胀压力影响图3. 温度变化对同类高效无声破碎剂膨胀压力影响图4. 孔径大小对高效无声破碎剂膨胀压力影响2、静态破碎法发展及现状 最早静态破碎技术及静态破碎剂可追溯到1968年，当年，日本大成建设技术研究所田中秀男，在理论研究及多次实验成功基本上，以混凝土构造物破碎工法为题申请专利，其成果重要内容是：将 CaO 或 MgO 与水拌合后充填到炮孔中，运用浆体水化反映导致体积膨胀产生压力，使建筑物破坏，达到迫裂目，她所采用CaO 或 MgO也就是最早使用静态破碎剂。后来日本小野、住友等株式会社也作了大量实验研究并获得成功。当前，日我市场上公开出售静态破碎剂量至少有五种，其合用温度在到之间。 国内静态爆破及抱负静态破碎剂自80年代初以来，也先后研制成功。但由于市场、原材料、技术、体制等诸多因素，静态破碎及时及静态破碎产品没有得到进一步开发和广泛应用。近两年来，随着炸药使用越来越多受到限制，以及生态、环保等各方面规定，静态破碎剂越来越受到人们青睐，并逐渐广泛应用于各种工程实践中。 二、静态破碎法作用原理 将一种具有钼、镁、钙、钛等元素无机盐粉末状静态破碎剂，用适量水调成流动状浆体，直接灌入钻孔中，经水化反映，使晶体变形，随时间增长产生巨大膨胀压力（径向压应力和环向拉应力），缓慢地、静静地施加给孔壁，通过一段时间后达到最大值，将混凝土或岩石胀裂、破碎。 由于普通被解体岩石或混凝土均属脆性材料，脆性材料抗压强度大，抗拉强度小，其抗拉强度远不大于抗压强度。岩石抗拉强度为 410Mpa ，混凝土抗拉强度约 1.53.0Mpa ，约相称于其抗压强度 1/101/20 。而普通静态破碎剂膨胀压力可达 3050Mpa 。因此，合理破碎设计（装药量、孔径、孔深和孔间距拟定）是可以使孔眼周边介质受到充分破坏。只要约束继续存在，破碎剂就有持续产生或残留一定限度膨胀压力性质，因而能继续增大或产生新裂缝。 普通，在静态破碎剂灌入岩石或混凝土事先布眼钻孔内后，被破碎物体就会经历浮现裂缝、裂缝传播、裂缝扩大三个过程。图5. 静态破碎剂产生膨胀压力破碎机理图6. 静态破碎剂作用下含两个自由面被破碎物体裂缝扩展图图7. 静态破碎剂应用中孔距、孔深和倾度对裂缝方向影响 经有关研究及实验测定，在温度为 20 、水与破碎剂之比为0.3：1 时，其体积可自由膨胀四倍。三、静态破碎法合用范畴 （1）混凝土和砖石构造物破碎、拆除； （2）地下基岩或各种固定岩石破碎或切割；（3）大块岩石预破裂、破裂、切割、破碎及二次破碎；普通合用于花岗岩、大理、玉石、砂岩、石灰石、硅岩等各种石料开采与切割，成材率提高23倍。合用于废旧混凝土与钢筋混凝土构筑物破碎、拆除，如设备基本、桥墩、柱、梁、墙等。特别合用于不适当采用炸药爆破场合，进行破碎或拆除作业。使用安全，效率高，无飞尘、无燥声，不中断交通，不断工停产。（4）沟渠和地基挖掘；（5）地下工程中挖掘和排除巨石；（6）海底工程中暗碉挖掘、移除但是，由于静态破碎法特殊施工工艺，该办法不合用于多孔体和高耸构造。四、静态破碎法优、缺陷：（1） 破碎剂不属于危险物品老式爆破技术普通以烈性炸药作为重要破碎剂，其在购买、运送、贮存、操作等过程中都具备一定危险性，而静态破碎剂只有在一定化学条件下才会发生预定化学反映实现爆破目，在购买、运送、保管、使用中，不受较多限制。 （2） 施工过程安全老式爆破工艺施工中，炸药爆破时会产生强烈震动、空气冲击波、飞石、噪音、有毒气体和粉尘等危害，而静态爆破法施工中不会产生上述危害。 （3） 施工简朴在静态爆破法施工过程中，破碎剂用水拌合后灌入炮孔即可，不必堵塞；不需专业工种，操作以便，工作效率，经济性好。 （4） 需破则破，需留则留。 结合所使用迫碎剂性能，按照有关规定，设计恰当参数，可达到有筹划地分裂、切割岩石和混凝土目。 （5）静态破碎剂使用范畴有一定局限性。与老式爆破剂炸药相比，静态迫碎剂能量不如炸药大，施工中钻孔多，破碎效果受气温及施工人员经验影响较大。普通在不容许使用爆破办法环境中，才显露出它优越性。 五、静态破碎法施工工艺简介（1）收集资料，明确使用效果由于全国各地，各个工程不尽相似，并且静态破碎剂使用效果与施工人员操作经验有很大关系。因而，施公前，应仔细收集有关资料，明确静态破碎工艺在本地使用现状及使用效果，应依照不同气温、材质、工作面拟定不同布孔参数设计和不同施工方案，才干保证较好破碎效果。2、设计孔眼布置应参照欲爆破岩体或混凝土块硬度、强度等性能指标，合理设计孔眼实际布置，拟定孔距排距大小。普通状况下，被爆破岩体硬度越大、强度越高，孔距与排距越小，反之则大。表2即为惯用静态破碎剂布孔设计参数。表2.静态破碎剂布孔设计参数岩石硬度F=4F=6F=8F=12素砼钢筋砼孔距（cm）504030203020排距（cm）805040304030用量（kg/m3）5128101015121581215203、钻孔（1）、钻孔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。咱们采用42mm钻孔。 （2）、钻孔内余水和余渣应用高压空气吹洗干净。钻孔口旁干净无土渣石。 （3）、钻孔深度普通规定为拱圈厚度80%90%。4、静态破碎剂搅拌与装填（1）、搅拌 a. 为安全起见，用手搅拌时，必要戴上橡胶手套。 b. 遵循不同类型、规格静态破碎剂产品使用阐明，严格按照有关药剂与清水比例进行调配。 c. 搅拌后，一定要保证破碎剂完全溶解到水中成了浆体，拌成后呈均匀流质状。(2)、装填 a. 装填前用送风管清除干净钻孔 b. 浆体必要在搅拌后10-15分钟内倒入孔内，装填到离孔口15mm处，不要填满钻孔。 c. 将浆体倒入孔中，并用略不大于钻孔捅杆捣实捅紧，以保证钻孔中没有气孔。特别长钻孔，可多分几段，逐段捅实。 d. 对于水平孔，最佳是用压浆泵装入。5、药剂反映时间控制 药剂反映快慢与温度有直接关系，温度越高，反映时间越快，反之则慢。冬季气温较低，药剂反映时间会延长，反映时间太长会给施工带来不便。普通解决办法是加入保温剂和提高拌和水温度。保温剂加入过多，也会减少药剂膨胀力。拌和水温可依照实际恰当提高，但最高不可超过40，（否则也许冲孔）。反映时间普通控制在1530分钟为较好，条件较好施工现场可依照实际缩短反映时间，以利于施工。6、注意事项（1）、每次装填药剂，都要观测拟定岩石孔壁、药剂、拌和水、搅拌桶温度是不是符合规定。（2）、普通在装填浆体后30-60分钟开始浮现裂缝，其后缝隙会越来越宽（膨胀时间最长48小时），如在现场灌装过程中，已经发烫和开始冒气药剂不容许装入孔内。从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程时间不应当超过5分钟；操作时应注意观测装填孔，发既有气体冒出有“嘶嘶”声时，喷孔也许立即就要发生，要及时停止装药。（3）必要时人为创造自由面自由面是被破碎岩石、混凝土等材质与空气接触面，又叫临空面。 自由面在工程破碎中起着非常重要作用，有了自由面，破碎后岩石才干向这个面破坏和移动。 在工程中为了控制破碎效果，经常人为地创造自由面。在长期实践中，人们总结了一条简朴经验：自由面多，破碎效果好。7、施工安全办法（1）、无关人员不得进入施工现场。 (2)、必要避免和减少冲孔发生。冲孔产生因素较多，大体有如下几种： 操作人员操作不当。涉及药剂已经发热冒气仍在灌装，装填不紧密等； 温度控制不当。气温高时，拌和水、药剂、钻孔孔壁温度控制不当、抑制剂药量不够，致使药剂反映过快等； 其他如钻孔直径过大，钻孔内有小孔，装填不密实有空气隔层等等。冲孔时药剂温度较高且有轻微腐蚀性，为防止伤人事故，操作人员必要戴防冲击防尘眼镜和橡胶手套进行操作。 在药剂灌装入钻孔到岩石或混凝土开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药钻孔。药剂灌装完毕后，盖上草垫或棕垫，远离灌装点。观测破裂状况时应更加小心。此外施工现场应专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上，应及时用清水冲洗。(3)、禁止将药剂装入小孔容器内加水或加了水后灌装入小口容器内。否则非常危险。 (4)、刚钻完孔和刚冲孔钻孔，孔壁温度较高，应拟定温度正常符合规定并清洗干净后才干继续装药。六、近年来工程应用实例1、湖北省皂当路邵家关庙桥旧桥改造工程改造方案中在拆除原桥拱圈及其他拱上构造，施工中摸索采用了静态爆破工艺，在装药四小时后拱圈发生裂缝，裂缝自顶向下贯通拱圈，沿设计好间距形成网格，使拱圈由刚性整体变成3040cm小块。用撬钎就很轻松地就将岩石拆除，整个拆除过程三天完毕，对桥台、桥墩基本未导致任何损坏，达到了预期效果，证明静态爆破工艺具备造价低、无震动、无噪声、无粉尘、无飞石、无毒气污染等特点和其广泛推广应用价值。（详见：张建荣、吴开权等，静态爆破技术在旧桥改造中应用与探讨）；2、排污管道石方沟槽静态爆破工程（详略）；3、湖北长阳榔坪中学南山坡岩崩治理工程（详略）。七、句容长湾基站塔基施工中静态破碎法可行性静态破碎法在移动基站铁塔基本施工领域已有比较广泛应用实例及比较成熟技术办法，在山体较多安徽地区，该施工工艺被广泛采用。安徽地区山体较多，大多移动通信基站都建设在山顶或山腰，站址地下多为岩石，且埋深较浅，长期以来，本地施工队伍就始终尝试、摸索适合山区特殊地质状况施工工艺，近年来，静态破碎法以其独特技术有点被广泛采用。依照句容长湾基站站址地址勘探资料，场地勘探深度内土层分布状况为：层填土，为近期填土，普遍分布，欠均质，低强度，层底埋深0.4m0.6m；层残积土，中低压缩性，中高强度，层底埋深1.6m1.8m；-1层强风化角砾岩，属低强度岩基，层底埋深4.204.30m；-2层中风化角砾岩，属中档强度岩基。该站拟建35m单管通信塔，结合地质勘探报告及塔架设计内力参数，通过详细计算，铁塔基本设计为大开挖独立基本，基本底板4.6mx4.6m，埋深4m，依照地勘资料，基本埋深范畴内重要以强风化角砾岩为主，依照有关地质状况施工经验，若仅靠人工开凿，则施工难度较大、进展缓慢；若采用机械振捣施工，作业范畴规定大，费用较高；如若采用老式爆破办法施工，爆破炸药购买、运送困难，且施工噪音大、飞尘多，作业面不适当控制等。相比较而言，静态破碎施工工艺具备一定可行性。详细由技术比较纯熟施工队伍，依照塔基设计图纸及场地状况，合理制定静态破碎施工方案及实行办法，实现预期爆破效果，较大限度地满足工程建设进度及基站建设经济性规定。