低温静态破碎技术在九寨沟县某项目抢险救灾中的应用

低温静态破碎技术在九寨沟县某项目抢险救灾中的应用

彭章艳1谭春洋2

1四川省煤田地质局一三七队四川达州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。本文以九寨沟县漳扎镇某崩塌项目抢险救灾工程为例，介绍低温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：低温静态破碎参数崩塌九寨沟县

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，魏承景，谢逢午[1]，冯彧雷[2]，张爱莉，姚刚[3]等已对其进行了一定的研究。静态破碎就是利用静态破碎剂（英文名：SoundlessCrackingAgent，简称SCA，也称无声炸药、破石剂、裂石剂）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[1－3]。

本文以九寨沟县漳扎镇沙坝村1组右侧崩塌项目抢险救灾工程为例，介绍低温静态破碎的各项设计参数选取，分析其施工成本，为该技术在类似的低温且居民较集中的工程治理中应用提供参考。

2．工程概况

沙坝村1组右侧崩塌为地震形成的高位崩塌，崩塌体横向宽约520m，崩塌体顶部高程为2650m，坡脚高程为2170m，高差480m，斜坡坡度50～65°。主崩方向109-137°，崩塌区面积约69600m2，崩塌总体积约24000m3，崩塌规模属中型。威胁对象为坡脚聚居区，威胁居民28户97人，威胁总资产约4500万元，危害等级属大型。

该崩塌斜坡较陡，崩塌分布较高，可能形成崩塌的规模较大，危岩单体体积较大，坡脚弹跳高度，冲击动能较大，抢险救灾工程采取主动清危，主要针对1#、2#、3#、4#危岩带（见图1）表层松散破碎带内块体进行清除。

图1采用静态破碎排危前崩塌全貌

由于清危区域距离下方居民住房较近，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，施工中采用了静态破碎技术，效果较好。

3．破碎剂选择

本工程选用的四川省达州川优建材有限公司生产的“巨力牌”膨胀剂，该产品为浅灰白色粉末，具有膨胀力大、反应时间短等特点。经相关文献[1－3]统计，其最大膨胀力约120Mpa，最大膨胀力出现最短时间为10min。

九寨沟县城海拔1400m，年均气温12.7℃，一月均气温1.7℃，七月均气温22.3℃，气温随海拔升高而下降，平均降幅0.55℃/100m，极端气温－9.4℃～35.8℃。本项目抢险救灾静态破碎排危时间主要集中在2017年12月，作业高程2350m，现场平均气温-8～-10℃。本次选择静态破碎剂类型适宜零下10℃。

4．设计参数

4.1孔距与排距布置

静态破碎钻孔的孔距、排距的大小与岩石硬度、混凝土强度及钢筋布置有直接关系，硬度越大、混凝土强度越高、布筋越密、钢筋越粗时，孔距与排距越小，反之则大。孔距、排距与破碎介质类别或硬度关系见图2所示，图中“F”为岩石普氏硬度系数[4]。

图2孔距、排距与破碎介质关系示意图

表1岩石硬度等级划分标准

表2静态破碎剂布孔设计参数统计表

据施工图设计[6]，危岩区出露地层为三叠系杂谷脑组（T3z），岩性为变质砂板岩，参照岩石硬度等级划分标准（见表1），岩石级别为IIIa，普氏硬度系数F=8。本工程选用的“巨力牌”静态破碎剂布孔相关设计参数见表2。排危时选取孔距为40cm，排距为40cm，钻孔成梅花形交错布置。静态破碎剂作用后需用风镐配合将岩石破碎松散后才能进行，危岩体破碎后的块石截面大致为0.4×0.4m。

4.2砂岩区钻孔直径及深度

钻孔直径与危岩体破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于破碎剂充分发挥效力；钻孔太大，易造成冲孔。本工程结合阿坝州相关经验，选取直径为40mm的钻头风钻成孔，钻孔深度根据裂隙发育情况选择1.0m。

4.3装药破碎

装药深度为孔深的100%。装药前用高压风将钻孔内余渣吹洗干净，孔口旁清理干净至无土石渣后，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。

破碎剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。本工程实施时间在冬季，现场平均气温-8～-10℃，初次静态破碎灌装试验反应时间约24h，达到破碎效果需要等待约2天。为将时间控制在2～4h，以便在海拔2350m上的施工人员能够撤离至安全地带，抢险救灾排危时静态破碎剂采用40℃左右的温水搅拌，装完孔后采用了保温棉被遮盖孔口保温。通过现场观察，危岩体在装药后3h左右开裂，在8h左右基本达到破碎目的。

5.结语

5.1经本次抢险救灾工程实践证明，采取静态破碎的施工工艺、施工方法和技术处理措施，能够保证在低温环境下，对高海拔居民聚集区的危岩处治的施工安全。对类似工程具有一定的借鉴意义。

5.2以本项目为例，经测算，采用静态破碎的直接成本约为150～200元/m3，其中人工转运静态破碎剂材料占到了施工成本的1/3左右。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280～400元/m3）。

5.3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]魏承景，谢逢午.静态破碎技术[M]，南宁，广西科技出版社，1989.

[2]冯彧雷.静态破碎技术的研究[J]，黑龙江科技信息，2010，（4）：23.

[3]张爱莉，姚刚.静态爆破的设计及应用[J]，建筑技术，2002，33（6）：420-422．

[4]谭春洋，彭章艳.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[J]，防护工程，2017，27.

[5]四川省华地建设工程有限责任公司，九寨沟县漳扎镇沙坝村1组右侧崩塌抢险救灾工程施工图设计[R]，2017.10.