[发明专利]基坑岩层定向静态爆破施工方法及其组合导向装置

说明书

技术领域

本发明属于建筑施工领域,具体涉及一种基坑岩层定向静态爆破施工方法及其组合导向装置。

背景技术

目前，在工程建设工程中，对于地下岩石层开挖大多采用传统的炸药进行爆破施工；炸药在搬运、存储和使用的过程中，都可能对周边环境和人员造成潜在的安全危害。

静态破碎剂具有遇水发生水化反映，体积膨胀的特性；将静态破碎剂与水或将无声破碎剂与水按一定的比例调制成均匀浆体，灌入需要破裂的岩石体孔眼中，随着水化反应的进行；无声破碎剂在一定时间内产生较大的膨胀压力施加于孔壁，当岩石体内部所受的拉力大于其抗拉强度时（岩石的抗拉强度一般为5.0MPa～10.0MPa），岩石体开始出现裂纹，在膨胀压力的继续作用下裂纹扩展直至岩石体破碎，具有无振动、无飞石、无毒气、无有害残留物的特点。

对于位于城市中心人口密集地区和建设项目周边环境复杂的房屋建筑与土木工程的基坑岩石爆破施工；为确保施工中的安全采用静态破碎剂代替传统炸药进行施工是必然的选择。

如矮寨观光电梯工程位于吉首至茶洞高速公路矮寨大桥茶洞左侧的山崖上，距矮寨大桥水平距离31.0m。该工程自动扶梯安装所需空间的基坑岩石层开挖施工工程量约2400m³，其爆破方法是否恰当直接影响着矮寨大桥、行人、车辆及建筑物的安全和爆破的效能。

专利CN 104776765 A中公开了一种静态爆破聚能装置及其爆破方法。该装置及其爆破方法是采用两瓣带有劈裂角尖端的未连接的圆弧形钢模板，并使劈裂角的尖端与预裂线位于同一直线上的一种应用静态聚能装置进行爆破的方法。该装置与方法存在三个方面的不足：其一，该装置构造复杂，其装置设计外径与钻孔孔径一致，对爆破成孔的孔径和垂直度要求高，但爆破钻孔系人工辅助机械施工，施工过程中容易产生偏差，稍有偏差难以安装。其二，该装置安装时要求钢模板劈裂角的尖端与预裂线位于同一直线上；实际操作时要确保所有钻孔中的劈裂角尖端与预裂线一致比较费时。其三，实现爆破的临空面条件未明确，爆破实施的效果难以确定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种安全可靠的基坑岩层定向静态爆破施工方法及其组合导向装置。

本发明所依据的工艺原理如下：

（1）无声破碎剂（HSCA）的主要成分是CaO，它与水拌合后生成Ca（OH）₂，在自由状态下，Ca（OH）₂体积膨胀为CaO的3倍左右，空隙率也随之增大，不会产生膨胀压，只是体积膨大而已；但是在膨胀空间受到限制的状态下，Ca（OH）₂体积增大，互相挤压，空隙率变小，则产生膨胀压，这种固体膨胀成为破碎岩石的动力。

（2）在岩石等破碎体钻孔中，灌入无声破碎剂与水按比例调制成均匀浆体后，随时间经过对孔壁产生膨胀压作用，被破碎体产生压缩变形。同时，在与压缩变形的垂直方向上发生张拉变形，当张拉变形量超过被破碎体固有的抗拉断裂的变形量时，便发生裂纹；在膨胀压力的继续作用下裂纹扩展直至岩石体破碎。

（3）当岩石体孔眼中（即后文中的药孔）插入长条钢片时，由于钢片本身的强度较之岩石的强度高很多，无声破碎剂发生膨胀时钢片两边的膨胀压力同时作用因而不能破坏钢片，却对岩石起到相当于撕裂拉应力的作用；拉应力在钢片与岩石体接触处集中，应力集中处弱单元体在拉应力作用下首先开始破坏，相邻弱单元体的破坏贯通萌生微裂纹，微裂纹的进一步扩展就形成了主裂纹。由此，在钢片的导向作用下，主裂纹沿预想方向扩展，与常规静态爆破方法比药孔孔距增大1.3倍～1.5倍。

（4）当工程中需要有规则地进行岩体破碎时，按所需破裂面和现场试验所得的参数布设药孔；并依据石材切割面的方向通过组合导向装置将钢片沿宽度方向连成直线；从而达到定向破裂岩体、形成开挖所需要的孔洞。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基坑岩层定向静态爆破施工方法，包括如下步骤：

（1）施工准备

根据市场购买的无声破碎剂的说明书进行施工前现场试验，以确定所需要爆破岩层的施工参数（包括：药孔孔径D、药孔孔距A、药孔排距R、药孔孔深L）；再根据确定的药孔的孔距、药孔孔径以及药孔孔深加工组合导向装置。

（2）布设药孔孔眼