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静态破碎施工设计本设计拟在车站南、北端下行通道，无障碍电梯竖井和2号风道通风竖井使用爆破与静态破碎剂相结合的破岩方式。其中南、北端下行通道主要使用水平和倾斜布孔方式，无障碍电梯竖井和2号风道通风竖井使用垂直布孔方式。1静力破碎剂简介静态爆破是近年来发展迅速的一种破碎岩石和混凝土的新方法，就是利用灌装在炮孔中的静力破碎剂的水化反应，使晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢的产生巨大膨胀压力并施加孔壁，当压力在孔壁上引起的拉应力大于混凝土或岩石的抗压强度时，混凝土或岩石即被破碎解体[1]。1.1静力破碎剂的组成成分静力破碎剂主要由氧化钙（CaO）和无机盐化合物组成（俗称“粉剂”），并加少量有机复合添加剂（俗称“水剂”，分A型，B型两种）以控制水化反应速度。氧化钙与水作用后，生成氢氧化钙[2]:CaO+H2O=Ca(OH)2+64.9千焦1.2静力破碎剂的作用原理将静力破碎剂与水混合装入岩石或混凝土事先布眼的钻孔内后，被破碎物体就会经历出现裂缝、裂缝传播、裂缝扩大三个过程。灌入混凝土和岩石的钻孔中，可产生50MPa（坚固系数f=15的花岗岩的抗拉强度为2.1~5.7MPa,抗剪强度为5.1~13.5MPa抗压强度为70~200MPa）的膨胀压力，经过一段时间,便可以在无震动、无噪音、无飞石和无毒气情况下把混凝土和岩石破碎、切割[3]。产生膨胀压力的破碎机理见图-1。图-1破碎机理含两个自由面的被破碎物体裂缝形成的截面图见图-2。图-2两个自由面的被破碎形成的截面图通过布置钻孔的孔距、孔深和倾度可以确定裂缝的方向见图9-3。图-3布置钻孔的孔距、孔深和倾度的方向1.3静力破碎剂的性能及特点不同的静力破碎剂因其成份的不同其性能也略有差异，本设计根据车站内环境温度选用春秋型静力破碎剂，其主要技术性能及指标见表9-1。表-1高效无声破碎剂的主要技术性能及指标型号适用温度(℃)膨胀压(MPa)8h24h48h夏季型35士5≥30≥55≥90春秋型25士5≥20≥45≥60冬季型10士5≥10≥25≥55优点：（1）破碎剂不属于危险物品。因而在购买、运输、保管、使用中，不受任何限制。（2）施工过程安全。不存在炸药爆破时产生的震动、空气冲击波、飞石、噪音、有毒气体和粉尘的危害。（3）施工简单。破碎剂用水拌合后灌入炮孔即可，无须堵塞；不需专业工种。（4）需破则破，需留则留。按照要求，设计适当的参数，可达到有计划地分裂、切割岩石和混凝土的目的。缺点：静力破碎剂使用范围有一定的局限性。与炸药相比，能量不如炸药大，钻孔多，破碎效果受气温及施工人员经验影响较大。在不允许使用爆破方法的环境中，才显露出它的优越性。1.4静力破碎剂的分类静力破碎剂按包装形态、膨胀时间、使用条件等分类。静力破碎剂按其包装形态可分为散装型和药卷型的，按其膨胀时间可分为普通型的和快速型的。按照使用季节分为春秋型、夏季型、冬季型。1.5静力破碎剂的用途静力破碎剂用于混凝土成钢筋混凝土构筑物的拆除，以及各种岩石、如大理石、花岗岩、玉石的开采和切割，成材率提高2~3倍。可与控爆或油压炮相结合，拆除混凝土建筑或破碎岩利。特别适用在不宜采用炸药爆破的场合，进行破碎或拆除作业。2影响破碎效果的因素2.1应用静力破碎剂的基本条件。应用静力破碎剂需要具备一定的基本条件，这样才能发挥其应有的作用。（1）环境温度应在静力破碎剂的使用温度范围之内，温度过低导致其破碎效果降低。（2）至少存在两个自由面，使被破碎岩体具有膨胀的空间。（3）被破坏物具有一定的强度，但其强度在静力破碎剂的膨胀压力可作用范围内。2.2影响破碎效果的因素。（1）水化反应程度根据静力破碎剂的水化反应方程CaO+H2O=Ca(OH)2+100kJ/kg，可以看出，分子CaO水化反应完成时约需32%的水，这可作为确定最佳水灰比的依据,静爆剂的最佳水灰比一般控制在1∶0.26~1∶0.35范围内。（2）浸泡时间采用散装粉末状静力破碎剂要合理控制水灰比。药卷型静力破碎剂要合理控制浸泡时间。若浸泡时间过短导致水化反应不充分，造成大量浪费，破碎效果不好。浸泡时间过长药卷包装形式被破坏，给装药造成极大困难，同样造成药量的浪费。（3）温度环境温度高有利于水化反应的进行，加快反应速度，促进破碎效果。温度过低，分子活性降低，不利于水化反应的进行。在不同的环境温度条件下应选用不同类型的静力破碎剂，在环境温度较低的条件下，可采用用温水配药和加盖覆盖物的措施增温保温。（4）自由面数量根据静力破碎剂的作用特点，自由面数量越多越有利于静力破碎剂发挥效果。因此在静力破碎剂的设计及使用过程中应尽可能的利用并创造更多的自由面。3炮孔布置炮孔布置形式可采用方形布置和梅花形布置。在将预裂物沿着某一轮廓线进行破裂时，可采用条形、方形布置，若将破裂物进行整体破碎可采用梅花孔布置。炮孔深度可根据预破对象的几何尺寸进行选择。围岩中炮眼应围绕爆破形成的开挖轮廓呈环形布置，炮眼间距取300mm~400mm，在远离巷道壁面的围岩中应缩小炮眼间排距。同排炮眼应相互平行，避免歪斜，否则直接影响破碎效果。炮眼间、排距越小，破碎效果越好，但钻凿工程量也相应增加。具体参数可以根据现场实际情况适当调整。4静力破碎剂的施工4.1施工步骤（1）按设计钻凿炮孔，炮孔深度大于设计破裂深度50mm。（2）吹孔。将孔内杂物、岩屑清除干净。（3）按照药卷使用说明（不同产品要求不同），将药卷在水中浸泡2分钟左右，然后塞入炮孔，用炮棍捣实。统一破碎位置安装的药卷尽量同时装入炮孔。（4）布置防护竹排。在防护台架上部、两侧密集布置竹排。沿巷道走向，防护竹排两端的保护范围应超出出装药部位1.2m。（5）检查防护台架的牢固性和稳定性。（6）专人在安全位置观察装药部位的变化，确保防护竹排不被移动，提醒通过人员注意安全。（7）静力破碎剂的作用生效时间，依照使用产品的不同而变化。产品一定，环境温度一定，破裂时间相对稳定。装药后6～12h，装药部位产生裂隙，24h内药剂的胀裂能量释放完毕。根据药剂情况，在装药后12h左右，可以使用风镐、钢钎橇落残余喷层。4.2施工注意事项(1)根据被破碎物的材质、结构、形状和破碎要求等因素设计孔径、孔距、孔深等。(2)须按施工环境温度选择合适的高效无声破碎剂型号,不得随意互用。用于破碎钢筋混凝土时,应预先切断部分外围钢筋。(3)静力破碎剂配备:若为散装静力破碎剂，按静力破碎剂重量比为28~35%的水倒入容器中，然后加入静力破碎剂，用机械或戴橡胶手套的手搅拌成具有流动性的均匀浆体。5℃以下施工可用40℃左右的水拌合。若为药卷型静力破碎剂，则将药卷浸入水中浸泡1~3分钟后取出待用。(4)装药：使用粉状静力破碎剂，在填孔之前必须将孔清理干净，不得有水和杂物。充填作业可以采用直接灌入或用灰浆压入孔内。灌孔必须密实，不必堵塞孔口。药卷型静力破碎剂需先在水中浸泡2分钟左右，以药卷内基本无干粉为准。然后一卷一卷装入炮孔，每装一卷用炮棍捣实。搅拌后静力破碎剂浆体或浸泡过的药卷须在10分钟内充填在孔内，否则破碎效果降低。炮棍不能太细，否则不利于装药。孔口采用报纸填塞，以利于观察。尽量同时装药，以提供更多的药剂共同作用时间，以提高破碎效果。装药开始到裂纹发生前，施工员必须戴防护眼镜并不得对孔直视，以防万一发生喷浆伤害眼睛，碰到皮肤或眼睛要立即用水冲洗，到院就医。（5）根据施工现场环境，破碎剂作用时间约6~12h，期间要做好安全防护。（6）静力破碎剂的养护：当温度过低将影响静力破碎剂的破碎效果，因此在冬季温度过低时要草席等物覆盖保温。春、夏、秋季不必养护。5劳保用品及配套器具（1）防护用品由于静力破碎剂对人皮肤具有一定的腐蚀性，因此在运输及使用过程中要注意防护皮肤眼睛。双手接触药剂或去除药卷型药剂的外包装时，工作人员要佩戴防护手套；工作人员在药剂配备及装药过程中要佩戴防护手套和防护眼镜。（2）药剂配备及装药器具在散装药剂配备时，需配备水桶或其他拌药用器皿、搅拌用的棍棒。在对药卷型药剂进行泡药时，需配备用于泡药的水箱或脸盆，运输已浸泡过药卷的支架或其他器皿。搅拌好的药剂进行装药时，需配备水桶或其他用于灌倒的器皿；在药卷进行装药时，需配备炮棍，炮棍长度大于孔深，直径略小于孔径。6药卷浸泡（1）浸泡时间静力破碎剂依靠其水化反应产生的膨胀力缓慢挤压破碎岩石，使用前需要先将静力破碎剂浸泡在水中，大约2分。时间太长，药卷型静力破碎剂不易装药，太短不利于其发挥作用。（5）浸泡药卷工具为提高浸泡药卷的效率以及效果，根据现场工人经验，制作出浸药水箱和浸药铁架，其材质皆为普通钢板，三维效果图如图-4所示。图-4浸药水箱和浸药铁架示意图（单位：mm）7经济技术指标预计静态破碎剂单耗在14kg/m3～18kg/m3卷状静态破碎剂单价8000元/吨，粉状为5000元/吨。经计算静态破碎工程为每1m38元，设计使用卷状静态破碎剂。药剂成本约8元。相同工程，静力破碎剂的破岩成本约是炸药破岩的20～30倍。8施工安全技术措施（1）现场施工人员必须是经验技术熟练的正式职工。（2）施工前，所有施工人员必须认真学习本措施，并签字后方可参与施工，严格按措施施工，严禁违章作业、违章指挥和违反劳动纪律。（3）进入工作现场前，首先详细检查作业地点的安全情况，由有经验的工人使用长度不小于3m的长柄工具“敲帮问顶”摘除危岩活石，摘除时要一人照明，一人操作，并留好退路。（4）作业前，风、水管等必须沿巷道帮挂设整齐，接头连接牢固，无跑风漏水现象。施工中，要随时检查风水管的连接情况，如有松动必须及时上紧，防浸药水箱浸药铁架止风管脱节伤人。（5）每次上工作台作业前，必须详细检查工作台是否牢固，发现问题必须立即处理，严禁带问题作业。在施工过程中必须时刻检查，发现问题立即停止作业处理，人员在工作台上作业时必须拴好安全带或在工作平台上安设牢固的防坠护栏。（6）施工过程中，施工工具必须放置平稳，防止歪倒或坠落伤人。（7）施工时，处理破裂的岩石应本着先上后下、先外后里的顺序进行。（8）人员在工作台上作业时，工作台下方有人作业或逗留，有人员通过时必须停止作业，待人员通过后方可作业。（9）打眼前，首先检查风钻进风、水口，以防有堵塞物；打开风水阀门吹洗风水管路，保证畅通。打眼过程中发现问题及时处理。（10）打眼时，钻机前方不准站人。掌钎点眼人员及钻工衣袖口要扎紧，并系好工作服纽扣；定住眼位后，掌钎点眼人员要立即撤到分钻侧后方。打眼时，钻工要立于风钻一侧，不要用两腿夹住钻腿，也不准手握风钻钻腿，只能手握风钻把手。钻进过程中，钎杆不能上下左右摆动过大，防止断钎伤人；用力要均匀适当，防止夹钎。（11）打眼结束后要进行吹孔。吹孔工作由两人操作，其他施工人员要撤出。吹孔人员要配合好，控制吹风应使用阀门，严禁用折风管的方法吹眼。扫孔器应慢慢伸入眼内，并随扫孔器的深入逐渐加大风量，以免堵住扫孔器。开风扫孔时，人员严禁正对孔口。（12）严格按照设计的孔径、孔距、孔深进行打眼，打眼后清理钻孔，不得留有水和杂物。（13）散装药剂严格控制水灰比，药卷型药剂要严格控制浸泡时间。（14）装药时必须戴防护眼镜、手套，不得直视钻孔，药剂碰到皮肤或眼睛要立即用水冲洗，到院就医。（15）同一钻孔尽量装入同一时间制备或浸泡的静力破碎剂，配备好的药剂尽量在10分钟内装完。（16）装药时，人员必须配齐个人防护用品。（17）药粉要在技术人员指导下，用清水调成糊状，及时灌入炮孔。灌装药剂前应清孔，确保孔内无岩粉和水。（18）单孔必须是一次装药完毕。同排钻孔，应在同一时间段内装药，以发挥共同膨胀破碎岩石的作用。前后排炮孔应间隔15分钟以上装药。（19）每孔装药完毕，用报纸封堵孔口，以利于目测和检查。炮孔不用炮泥堵塞。（20）装药完毕的炮孔，应及时覆盖草袋，防止炮孔喷药伤人。装药后要及时做好防护，防止岩石破裂后剥落伤害人员和设备。（21）洞库扩帮不可避免地对前方未扩帮的洞库岩石产生扰动，破坏通道的稳定性，增大了岩石塌落的危险性，因此需对前方5m的通道进行排架临时支护，并采取有效措施防止剥落的岩石滚落伤人。