浙江省一建建设集团有限公司 杭州 310013
摘要：静态破裂技术是一种新型基坑岩石开挖方式，广泛用于解决无法适用常规明爆条件下的爆破，具备无震动、无飞石、无噪音、无毒污染等优点。工作原理是人工造孔后，在静态破石剂的作用下使岩石胀裂、产生裂缝，再用风镐解小、破除达到开挖目的。
关键词：静爆开挖 适用性广 安全便捷
1. 工程概况：
杭州中大?圣马广场项目二标段位于杭州市下城区原杭州机床厂B地块，石祥路与东新路交叉口东北角。杭州中大圣马广场项目项目二标段，由4幢15～17层办公用用房组成，地下4层。本工程基坑大面积开挖深度为20.8m，电梯井挖深约23.80m，坑中坑高差最大约3.0m。采用钻孔灌注桩（ф1000～1200）排桩结合三道钢筋砼内支撑方案，排桩外设置1排三轴水泥搅拌桩，桩径ф850@600止水帷幕(局部为高压旋喷桩，桩径ф800@600止水帷幕)。
2. 工程周边环境条件：
基坑北侧45.8M以外为杭州市电力局220KV石南变电所，基坑北侧围墙外有一架空电线。基坑南侧距石祥路慢车道为35m（距石祥路上的电力管沟、给水管、雨水管、污水管的距离分别为28.7m、40.1m、43.5m、45.7m），距留石快速高架路为40m；基坑东面15.7M处有一层钢架结构的车辆修理厂房；基坑西侧为杭州中大?圣马广场项目一标段。
3. 工程地质条件：
根据地质勘察资料所示场地地貌单元属浙北杭嘉湖平原地貌，本基坑主要待开挖的岩石为全风化岩、强风化岩、中等风化安山岩。
中等风化安山岩：柴红、灰色、绿灰、黄褐色，坚硬。裂隙中等发育。岩芯呈短柱、长柱状，局部破碎状。局部岩芯较完整，但分布无明显规律。局部夹少量强风化岩石。根据室内岩石抗压试验，岩石饱和单轴抗压强度平均值frm=53.7MPa，标准值frk=47.7MPa。属较硬岩。
4. 工程特点和难点：
（1）、本基坑在市内繁华地区，周边环境复杂，不仅地面上近距离有建筑物而且地面下存在各种管线，开挖过程中在确保周边人员、车辆、建筑物和管线的安全；
（2）、基坑内需采用静态破裂技术开挖的的中等风化安山岩体量大，石方开挖面积为2200m2左右，开挖深度在0.36m～4.61m，石方开挖方量约5000m3左右，石方开挖要满足施工进行要求，以使基坑裸露不要过久；
（3）、基坑静态破裂技术开挖过程中要注意保护立柱桩、支撑和围护桩，减少石方开挖过程中对其的影响，确保石方开挖时基坑安全。
5. 静态破裂技术的工艺原理及特点：
静爆开挖是一种新型爆破开挖方式。它广泛用于各类混凝土道路、基础、桥梁和港口码头等的拆除工程中。在破碎过程中具有无震动、无飞石、无噪声和无毒污染等特点。
5.1静态爆破的工艺原理：
人工造孔后，在孔内灌入静态破裂剂，静态破裂剂在水化反应过程中放垫、固结、体积膨胀，对孔壁施加压力使岩石涨裂、产生裂缝，再使用冲击锤或风镐解小、破除，从而达到开挖的目的。
5.2 静态破裂剂破裂机理：
岩石其抗拉强度约为50 ～100MPa，静态破裂剂的膨胀力可达300 MPa，因此，在选择合理的破裂参数设计条件下，能够使用炮孔周围的介质得到充分破坏。
静态破裂的破碎效果与介质的性质、破裂剂在炮孔中的水化以后所产生的膨胀压力的大小和选取的破裂参数是否合理有关，而膨胀压力的大小与时间、温度、孔径、水灰比息息相关，同时，破碎效果还取决于临空面的质量，岩石含水率，当地下水丰富时尚需采取防水措施。
5.3 静态破裂的特点：
（1）、安全，易管理。静态爆破剂为非爆炸危险品，施工时不需要雷管炸药，无需办理常规炸药爆破所需要的各种许可证。操作时不需要爆破等特殊工种。破碎剂与其它普通货物一样可以购买、运输、使用。
（2）、环保材料。使用中无声、无振动、无飞石、无毒气、无粉尘，是国际流行的无公害环保产品。
（3）、施工简单，易操作。用水搅拌后灌入钻孔中即可。
（4）、使用方便。按破碎要求，设计适当的孔径、孔距、角度，能够达到“外科手术式”的分裂、切割岩石和混凝土。针对开采岩石可提高石材成材率３－４倍。
（5）、在不适于炸药爆破环境条件下，更显其超众的优越性。最新卷型破碎剂，适用环境温度范围更广(－5℃到40℃)，使用更方便，效力更大。
6. 施工工艺流程：
6.1 工艺流程图：
施工前准备→设计布孔→测量定位→钻孔→装药→药剂反应、清渣→进入下一层循环施工。
6.2 操作要点：
6.2.1 施工前准备：
在施工前根据地质报告确定了解岩石节理、走向及地下水情况。钻孔参数、钻孔分布和破碎顺序则需要根据破碎对象的实际情况确定。另外静态破碎剂的效力和初始开裂时间，除了与原料配合比有关外，还与施工当时气温、水温、水灰比、孔径、孔距、钻孔布置、灌浆时间和速度、钢筋混凝土中配筋量、构件尺寸、操作人员的经验等因素有很大关系。
6.2.2 设计布孔：
工程的岩体，岩石饱和单轴抗压强度平均值frm=53.7Mpa，标准值frk=47.7Mpa，属较硬岩。选取的破裂参数如下：
（1）、炮孔排列：炮孔按梅花形排列，以利于破碎成小块；
（2）、孔径d：为40mm。
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（3）、孔距a： a= Kd
K — 破碎系数，本工程的岩体为较硬岩，K值取7 ~ 9，孔距取a = 0.35m。
（4）、排距b和最小抵抗W：结合本项目的岩性，排距b = 0.35m，最小抵抗线W = 0.3。
6.2.3 测量定位：
根据本工程中等风化安山岩分布区域及设计布孔的要求，在静态破裂前做好现场钻孔的排布工作。
布眼前首先要确定至少有一个以上的临空面，钻孔方向要尽可能做到与临空面平行，临空面越多，单位破石量越大，经济效益也更高。切割岩石时同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上。
6.2.4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40mm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。
6.2.5 钻孔深度和装药深度：
岩石钻孔深度为目标破碎体的80%至90%；我单位根据浙江省地矿勘察院提供的岩土工程详细勘察报告，中等风化安山岩的开挖深度在0.36m～4.61m，对于大体积石方开挖需要分步破碎的岩石，钻孔深度根据现场施工条件，决定钻孔深度为0.5~2.0米，装药深度为孔深的100%。
（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40mm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，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。”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，以获得更好效果。
（4）、本工程进行岩石破碎施工，操作人员的协调配合很重要，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，完成后黄泥覆盖孔口。各小组采用“同步操作，小拌勤装”的方法操作。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。从药剂加入搬和水到灌装结素，这个过程的时间不超过五分钟。
6.2.6药剂反应、清渣
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。
清渣采用炮锤式挖掘机破碎。一次静态爆破完成后，用挖掘机和自卸汽车配合，装运石方到指定地点。
7．对立柱桩的保护：
为了保证在静态破裂施工过程中不对立柱桩及其基础产生破坏，对于立柱桩边缘的岩石应采用破碎冲击器进行破碎，不得采用静态破裂法进行处理，以免膨胀压力对立柱桩成生破坏。
在采用破碎冲击器对立柱桩边缘附近岩石进行处理时，应预留20cm的保护距离，保护距离内的岩石应用破碎冲击器慢慢凿除。禁止破碎冲击器碰到立柱桩，以免对立柱桩产生破坏。
8. 质量控制
8.1 静态爆破剂的质量控制
对进场材料必须进行检验，确保其符合JC506-2008《无声破碎剂》强制性行业标准，不合格产品不得使用。我公司计划使用质量优良的静爆剂以取得更好的效果。
8.2钻孔质量控制
根据调查情况，编写实施性施工方案，按方案中的设计孔位布置图测量放线，严格控制孔深、角度等技术参数。钻孔直径宜采用40mm。孔距与排距的大小与岩石的硬度、混凝土强度及布筋直接相关。岩石硬度越大，孔距与排距越小，反之则大。根据此原则结合现场试验进行孔距与排距的调整。
8.3 装药的质量控制
因杭州11月至1月份气温在0摄氏度至10摄氏度附近，故选用静态破碎剂型号SCA-Ⅲ。禁止边打孔边装药，打孔要一次完成，装药要一次完成。禁止打完孔后立即装药，应用高压风将孔清洗完成后，待孔壁温度降到常温后方可装药。
灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂不允许装入孔内。
8.4 药剂反应时间的控制
药剂反应时间一般控制在30至60分钟，控制参数可根据现场的施工条件测定相关的施工参数。
9. 安全措施
（1）、静力破碎时，发生异常情况，必须停止作业。查清原因并采取相应措施确保安全后，方可继续施工。
（2）、采用具有腐蚀性的静力爆破剂作业时，灌浆人员必须带防护手套和防护眼镜。孔内注入破碎剂后，作业人员应保持安全距离，严禁在注孔区域行走。在相邻两孔之间，严禁钻入或灌入破碎剂同时施工。
（3）、在药剂灌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的钻孔。药剂灌装完成后，盖上麻袋或棕垫，远离装灌点。观察裂隙发展情况时应更加小心。此外，施工现场专门备好清水和毛巾，冲孔时如药剂渐入眼内或皮肤上，应立即用清水冲洗。情况严重者应立即送医院治疗。
（4）、在破碎施工中需要改变和控制反应时间，必须按照规定加入抑制剂和促发剂，并按要求进行配置使用，严禁擅自加入其它任何化学物品。
（5）、钻孔完或冲孔完的孔，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药。
（6）、破碎剂的运输和存放应防潮，开封后立即使用。如一次未使用完毕，应立即扎紧袋口，需要时开封。破碎剂严禁与其他材料混放。
10. 环保措施
（1）、在施工现场应按市政污水排放要求做好沉淀池，施工用的污水经沉淀合格后方可排入相关市政管道。
（2）、已发生化学反应的药剂不得放回药剂瓶，也不允许随地丢弃。为防止土壤污染及其他构筑物被腐蚀，要采取未反应完成的药剂放在容器内，待化学反应充分完成后，随弃渣一起外运。
11. 工程实施效果
杭州中大?圣马广场项目二标段深基坑石方开挖采用静态破裂技术，石方区域破裂开挖工期为70天，石方开挖过程中基坑水平位移增加量为1.86mm ～ 25.93mm，立柱桩沉降位移增加量为3.7mm ～ 7.6mm，实现了基坑开挖过程中对周边环境的保护，也满足了工期要求。静态破破裂技术消除了施工噪声危害，而且能节省机械和电力消耗、节约劳动力，缩短工期，保护环境，符合绿色施工的要求，有良好的社会效益和广泛的应用前景。
论文作者:朱珉
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/8/3
标签：钻孔论文; 药剂论文; 岩石论文; 静态论文; 基坑论文; 立柱论文; 冲孔论文; 《基层建设》2016年10期论文;