摘要：岩石膨胀剂代静态爆破在东川区轿子山水库溢洪道陡槽段石方开挖中的施工方法，既确保了施工安全，又保证了施工质量，避免了在开挖过程中出现大量的超欠挖现象和扰动基础的现象发生。
关键词：岩石膨胀剂；静态爆破；石方开挖；施工安全；施工质量
1、工程概况
轿子山水库地处昆明市东川区红土地镇境内，工程枢纽主要由大坝、溢洪道、导流泄洪隧洞和输水隧洞组成；大坝为沥青混凝土心墙风化料坝，坝顶高程2204.00m，最大坝高99m，坝顶长319m，坝顶宽度10m；水库正常蓄水位2201.50m，死库容315万m3，兴利库容1635万m3，总库容2033万m3。溢洪道布置在大坝右岸坝肩，为岸边开敞式设闸溢洪道。溢洪道轴线在平面上采用直线布置，轴线短，归槽顺畅。溢洪道全长438.41m，由进水渠控制段、调整段、曲线段、陡槽段、消力池I段、消力池Ⅱ段、海漫段组成。其中陡槽段长111.08m，土石方开挖5.6万m3，其中石方开挖2.9万m3。
2、工程施工特点
2.1地形地质条件复杂
轿子山水库溢洪道陡槽段全长111.08m，高差达到84.6m，沿线山体陡峭，地形坡度56～70。，无法修筑施工便道，开挖机械设备只能一次性从上开挖到下。陡槽段（溢0+154.78～溢0+178.32段为粉砂质泥岩夹长石石英砂岩，开挖后由于卸荷松动，易产生塌方，抗滑稳定性较差。开挖时需要同时进行边坡支护。陡槽其余段上部为泥质粉砂岩，稳定性较差，开挖过程中需要同时进行支护，下部为紫灰色厚层状细粒长石石英砂岩，抗滑稳定性较好。
2.2施工干扰大
轿子山水库溢洪道陡槽段左边60m有一条四级公路，该公路是当地村民出行的必经之路，车流量人流量较大；右边与其他标段输水隧洞边坡相邻，输水隧洞边坡与陡槽段开挖同步进行，施工组织协调困难相互干扰大；陡槽段与当地民房最近距离仅为50m，炸药爆破施工安全隐患大；在开挖过程中，溢洪道控制段、水平段混凝土浇筑及边坡挂网喷锚支护、大坝填筑、大坝下游干砌块石护坡都在同时施工，如果采用炸药爆破，对本标段施工也有较大影响。
3、岩石膨胀剂在陡槽段石方开挖的施工方法
轿子山水库溢洪道陡槽段开挖是溢洪道工程施工的一个重难点，特别是陡槽段中的石方开挖在施工过程中受多方面因素影响，为保障施工安全、质量、进度的要求，溢洪道陡槽段石方开挖需在施工技术上有所突破和创新，实现既能保障施工安全、质量、进度要求又能合理的控制施工的成本，针对本工程的这一特殊情况，通过详细分析和研究决定采用岩石膨胀剂静态爆破代替炸药爆破的施工方法。
本工程采用东兴开石膨胀剂，该膨胀剂主要成分是铝酸钙、硅酸盐水泥、碱水剂、缓凝剂等。用适量水将该膨胀剂调成流动状浆体，直接装入钻孔中，经水化反应后，产生巨大膨胀压力使得岩石松动产生裂缝，从而达到挖掘机可以开挖的目的。
膨胀剂静态爆破施工程序为：岩石特性调查→爆破参数设计→钻孔→装药→二次破碎→清理。
开挖前对溢洪道陡槽段岩石取样，该岩石大部分为石英砂岩，对该岩石天然状态抗压强度在76～87MPa。根据该膨胀剂的使用特性结合轿子山水库溢洪道陡槽段的岩石特性及当地的气温情况，孔位布置为排距为1.2m，孔距为0.6m，孔深为2m，孔径为40cm，每米用药量为1.6～1.8kg。钻孔主要设备为16m3/s 空压机1台，YT-28手风钻3台。开挖主要设备为带锤头的CAT320挖掘机2台、SD-22推土机1台、20t自卸汽车8辆。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该挖掘机自带快速转换接头，该转换接头的优点是破碎锤头与挖掘机斗互换的时候仅需要15分钟，节约了时间，提高了工作效率。根据现场实际情况钻孔可以采取水平孔与垂直孔相结合的布置方式。钻孔深度到达后用土工布堵塞孔口防止石渣堵塞钻孔。当一个工作面部分或全部钻孔结束后开始准备装药，装药前先用吹风管插到孔底进行清空，如遇塌孔现象发生，需重新进行扫孔。施工现场准备3只水桶，一台电子秤。装药前一只水桶用来称量水，一只水桶用来称量膨胀剂，另外的水桶用来拌合药剂。拌合时按水灰比0.3进行称量拌合，工人操作时，为了安全最好戴防护眼镜与橡胶手套，为了提高工作效率通常用手持式搅拌机拌合至均匀成糊状药剂。拌合时间一般为1min。装药时将搅拌好的药用瓢装入钻孔内，并用木棍或竹棍捣实，装药长度为孔深的80%～90%，不需要堵孔。如果装药区面积过大，最好分组进行。对已经拌合好的药最好在10min以内装完。对桶内未装完的药应及时进行冲洗，防止粘桶。装药lh后，可以在装药区浇水，以加速水化反应，增大裂缝。经过8～12h岩石开裂后，就可以用破碎锤挖掘机进行开挖，为提高开挖效率，破碎锤挖掘机在破碎时粒径可以适当增大，装车时采用大斗容挖掘机进行装车。在开挖接近基础面高程时，应严格对钻孔深度进行跟踪测量，以免发生超欠挖现象。
4、岩石膨胀剂在施工时应注意事项
开挖时应与高边坡支护同步进行，高差不宜太大，防止因高差太大而无法及时支护造成边坡上部失稳坍塌事故发生。边坡支护与开挖施工时现场应有专人负责。采用岩石膨胀剂静态爆破施工时，装药后对装药区最好进行隔离，在膨胀剂未开裂前，无关人员严禁进入装药区。开裂后应由专业人员进入爆破区检查，检查时不能靠近未爆破的孔口直视孔口，防止膨胀剂喷出伤害眼睛。膨胀剂为碱性化合物，对皮肤有轻度腐蚀性，碰到皮肤后立即用水冲净。万一无膨胀剂喷孔伤害眼睛，立即用清水和硼酸水清洗。
5、岩石膨胀剂静态爆破施工的优缺点
5.1 优点
（1）施工安全、干扰小。由于溢洪道陡槽段与当地村民出行的公路相邻，与当地民房最近距离仅为50m，且与其他标段的输水隧洞边坡同时施工。在开挖过程中与我标段的溢洪道控制段、水平段混凝土浇筑、边坡挂网喷锚支护、大坝填筑、下游干砌块石护坡施工都相互影响交叉施工。陡槽段石方开挖如果采用传统的炸药爆破开挖方式，爆破产生的飞石对当地民房、相邻段施工段的材料设备、以及开挖设备存在着很大的安全隐患。用膨胀剂代替炸药进行爆破开挖，这种静态爆破的特点是：该膨胀剂是非易燃、易爆危险物品，运输、保管、使用安全；爆破无震动、声响、烟尘、飞石等公害；对相邻建筑物及相邻施工无交叉干扰影响。
（2）施工质量得到了保证。采用岩石膨胀剂施工大大减少了基础超欠挖现象发生，边坡及基础无扰动现象发生。
（3）施工简单、易操作，购买方便。
5.2 缺点
（1）成本费用稍高
溢洪道陡槽段石方开挖如果采用炸药爆破开采，现场爆破每立方米成本为16.5元/m3，再加上民爆公司配送费及服务费摊销约为4.2元/m3，合计为20.7元/m3。而采用岩石膨胀剂静态爆破开挖由于钻孔工程量增加，二次破碎费用增加。根据施工现场成本核算每立方米石方开挖成本为26.5元/m3。溢洪道陡槽段石方开挖共2.9万m3，增加成本（27.5-20.7）×29000=197200元。由此可见，采用岩石膨胀剂爆破开挖的成本比用炸药爆破开采的成本要高。所以该施工方法一般只适用于无法用炸药爆破的场所。
（2）效率低
岩石膨胀剂释放的能量没有炸药爆破的大，破碎效果受气温影响较大，开裂时间长（一般为8～12h）且不容易控制。钻孔工程量增加导致耗时较长。开裂后二次破碎工程量大，故每一个开挖循环耗时较长，开挖效率相对低。
6、结束语
东川区轿子山水库溢洪道工程陡槽段由于其地理位置特殊，不宜采用钻孔装炸药爆破的方式进行开挖，综合考虑后采用岩石膨胀剂静态爆破开挖的方式。虽然开挖成本有所提高，但采用岩石膨胀剂爆破开挖后的边坡及基础超欠挖现象发生较少，相比节约了后期处理超欠挖的费用。采用岩石膨胀剂静态爆破开挖的方式效率虽然低下，但由于其无震动、无飞石现象发生，可以合理布置施工场地进行流水作业，钻孔、装药、开裂、二次破碎开挖同时进行，就可以适当提高其他工序施工效率，通过东川区轿子山水库溢洪道陡槽段石方开挖采用岩石膨胀剂静态爆破开挖实施效果，该方法适用于不能用炸药爆破开挖的小型石方工程施工。
论文作者:凡琼梅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
标签：溢洪道论文; 岩石论文; 膨胀剂论文; 钻孔论文; 炸药论文; 静态论文; 轿子论文; 《建筑学研究前沿》2019年18期论文;