静态破碎技术在川东地区某汽车站内危岩应急排危中的应用

静态破碎技术在川东地区某汽车站内危岩应急排危中的应用

谭春洋1,2彭章艳1

1.四川省煤田地质局一三七队四川达州635711；2.四川蜀东地质勘察设计研究院有限公司四川达州635711

摘要：静态破碎技术具有无震动、无冲击波、无飞石等优点，近年来已广泛应用于破碎坚硬岩石和拆除各种混凝土建筑施工中。本文以川东地区某汽车站内危岩应急排危工程为例，介绍静态破碎的各项设计参数，结合实际分析了施工成本，同时指出了使用该技术的针对性。

关键词：静态破碎参数危岩达川区

1．引言

静态破碎是20世纪80年代末至90年代初兴起的一种新型爆破开挖技术，就是利用静态破碎剂水化后，体积大量膨胀对孔壁产生径向压力，当径向压力在孔壁切向上引起的拉应力大于岩石的抗拉强度时，岩石就被破碎[1]。与普通爆破技术相比，具有无噪音、无震动、无飞石、无硝烟，无污染、不影响周围环境及安全性高等诸多优点。

本文以川东地区某汽车站站内危岩应急排危工程为例，介绍静态破碎的各项设计参数选取，分析其施工成本，为该技术在类似的人员聚集区危岩工程治理中的应用提供参考。

2．工程概况

该项目危岩位于车站靠山内侧，场地为山区丘陵地貌。地表总体西高东低，坡度60～80°，最大高差约50米。该危岩于2015年9月30日受前期暴雨影响，局部受裂隙切割脱离母体的坡段发生垮塌，垮塌段总长度40m，垮塌段垂高30～50m，坡面斜长55m,垮塌方量约4800m3，垮塌方向188°，规模属小型。造成一些车辆、洗车机损毁，直接经济损失50余万元。且威胁到下方过往车辆与人员的生命财产安全，影响乘客及住户1500余人，潜在经济损失约1000万元。

在该工程中，砂岩区岩层倾角较陡，产状290°∠46°。区内无断层及次级褶皱，仅浅部基岩节理裂隙较发育。场区内主要发育二组节理裂隙，J1组产状274°∠70°，宽0.5～5mm，微张，少量泥质充填，间距0.5～1m，延伸长0.5～3m；J2组产状181°∠82°，宽0.5～30mm，微张，少量泥质和方解石膜充填，间距0.4～1m，2-3条/m，延伸长3～8m，为主控节理。主要受J1与J2组节理卸荷作用，常沿J1、J2节理面形成宽5～30mm的裂缝。这些裂隙将岩石切割成块状，局部临空外悬，在自身重力作用及暴雨影响下可能产生滑塌式破坏，必须进行清除、排危处理，见图1。

由于Ⅰ区砂岩距离下方汽车站和住房较近，无法采用常规的爆破方法进行施工，为保证施工安全和施工进度，在该次施工中采用了静态破碎技术，效果较好。

3．破碎剂选择

本工程选用四川省珙县建洪化工厂生产的“超力牌”静态破碎剂，该产品为浅灰白色粉末，具有膨胀力大、反应时间短等特点，其最大膨胀力约122Mpa，最大膨胀力出现最短时间为10min。

表2本项目静态破碎剂布孔设计参数选择

据应急排危方案[2]，Ⅰ区属坚固砂岩，岩石级别为IIIa，普氏硬度系数F=8。本工程相关设计参数见表2。该危岩施工时选取孔距为30cm，排距为30cm，钻孔成梅花形交错布置。

本次采用“从上到下，由外及里”的逆作法施工顺序，以台阶状分级、分层清除砂岩体。危岩体破碎后的块石截面大致为0.3×0.3m。

图4应急排危后的砂岩区现状

4.2砂岩区钻孔直径及深度

本工程结合川东地区相关经验，选取直径为40mm的钻头风钻成孔，钻孔深度根据砂岩区裂隙发育情况选择1.0m。

4.3装药破碎

装药深度为孔深的100%，装药前需清理干净石渣，将破碎剂加重量比为30%的水拌成流质状，迅速倒入孔内并用略小于钻孔的木棍捣固密实，在砂岩开裂后，及时加水支持破碎剂持续反应。

本工程实施时间在春季，通过现场观察，危岩体在装药后35min左右开裂，在3h左右基本达到破碎目的。

5.安全防护

5.1安全桩的布设

施工时从上到下进行，在坡顶稳定区进行安全桩设置，施工人员系好安全保护绳，确保施工器具与操作人员安全。

5.2钢管防护架及缓冲层布设

设置安全警戒线，严禁无关人员入内。在坡脚外侧双层搭建双层钢管脚手架，考虑到静态破碎后落石的弹跳，搭设高度采用6m，靠内侧采用麻袋碎石土缓冲层(高3m)，在靠近坡体处挖建落石槽。

5.3作业人员安全防护

为防止伤人事故，操作人员必须戴符合国家安全标准生产的防冲击防尘PVC护目镜进行操作。在药剂灌入钻孔到砂岩开裂前，不可将面部直接近距离面对已装药的钻孔。药剂灌装完成后，盖上麻袋或棕垫，远离装灌点。

5.4作业温度的控制与防护

刚钻完孔和刚冲孔的钻孔，孔壁温度较高，应确定温度正常符合要求并清洗干净后才能继续装入破碎剂[3]。

6.结语

6.1经本次应急排危工程实践证明，采取静态破碎的施工工艺、施工方法和技术处理措施，能够保证居民聚集区及城区汽车站等人流量较大的地方危岩处治的施工安全。对类似工程具有一定的借鉴意义。

6.2以本项目为例，经测算，采用静态破碎的成本约为80～100元/m3，远远低于危岩处治工程中传统的人工凿石排危施工成本（约200～300元/m3）。

6.3静态破碎是不方便使用炸药的情况下破碎岩石、混凝土的新方法，静态破碎剂的膨胀作用原理决定其只能利用、创造临空面，密集钻孔，分批破碎。静态破碎是控制爆破的发展和补充，有其使用的针对性。

6.4针对静态破碎剂的使用受温度影响较大的特点，为方便使用和提高破碎效果，建议施工单位根据项目所在地的气温及需破碎材质的不同，采购相应厂家生产的具有针对性、效果突出的产品。

参考文献:

[1]刘德兵,谭春洋,陈光健,李毅.静态破碎技术在危岩处治工程中的应用[J],中华建设科技,2011,5.

[2]四川蜀东地质勘察设计研究院，达川区汽车南站站内危岩应急排危方案[R]，2015.12.

[3]刘键.静态爆破研究、爆破与安全[M],武汉,湖北科技出版社,1984.

[第一作者简介]:谭春洋（1984-），男，四川省岳池县人，本科，工程师，现任四川省煤田地质局一三七队工程管理公司副经理，四川省青年联合会第十三届委员会委员；主要从事水文地质、工程地质、环境地质及地质灾害防治等方面的研究。