液压劈裂法临空面面积较小,开挖深度较浅部位的岩体采用液压劈裂法,即“液压劈裂机+液压破碎锤+人工”的方式开挖。具体操作模式为:①根据剥离岩层或解体岩石的厚度、体积和断裂层,确定岩石开挖的方向和横截面、凿孔深度、以及选取的劈裂枪的数量(一般3~5支);②用手风钻等钻孔设备在横截面上凿深度为100~120cm的孔,孔距45~55cm,为提高作业效率,造孔的作业应提前进行;③插入劈裂枪,以此将岩体胀裂成缝;④用液压破碎锤对岩体进行二次破碎,然后用反铲、人工等方式清渣,进入下一循环。(二)静态破碎法 临空面面积较大,开挖深度较深部位的坚硬岩体采用静态破碎的方式进行开挖。采用膨胀剂开挖时,需按“开挖结构调查→钻孔装药设计→钻孔→选择破碎剂→拌制→充填灌注→养护→二次破碎→清理”的基本程序实施;自临空面开始或者采用膨胀剂在开挖结构中部破碎形成临空面,然后进行两侧或周边开挖;在正式实施前进行生产性试验,以优化孔网、装药、时间间隔等参数;采用手风钻钻孔,孔径42mm;选择成熟厂家生产的膨胀剂,严格根据破碎剂的详细使用说明进行操作;充灌拌制好的破碎剂前先对钻孔进行清孔,对吸水性较强的孔在清孔前用净水湿润孔壁;破碎剂随拌随用,拌制后超时未用的不得使用;冬季对表面覆盖保温;表面出现裂缝后洒水加速破碎;二次破碎用液压破碎锤及人工风镐辅助,浮渣清理后即可进入下一个破碎循环。 施工方法具体如下:(1)操作前准备。首先确定气温、药剂温度、拌合水温度、岩石温度、容器温度是否与要求相符合;检查药剂包装是否破损。操作前确定已准备好以下材料物品:①药剂。②洁净拌和水。③盛水桶、拌和盆和水瓢。④捅棍(水平灌装)。⑤防护眼镜。⑥橡胶手套。⑦备用洁净水和毛巾。 (2)设计布孔。钻孔方向应尽可能做到与临空面(自由面)平行;同一排钻孔尽可能保持在一个平面上。孔距与排距的大小与岩石硬度、混凝土强度及布筋有直接关系,硬度越大、混凝土强度越高、布筋密钢筋粗时,孔距与排距越小,反之则大。此次沟槽开挖采用排距20~40cm,孔距30~40cm的方式进行钻孔。(3)钻孔。钻孔直径与破碎效果有直接关系,孔径过小,不利于药剂充分发挥效力;钻孔太大,易冲孔。本次开挖采用手风钻钻孔,孔径42mm。钻孔内余水和余渣采用高压风吹洗干净,孔口旁干净无土石渣。(4)钻孔深度和装药深度。钻孔超深20~50cm。装药深度为孔深的100%。(5)装药。向下和向下倾斜的眼孔,可在药剂中加入22%~32%(重量比)左右的水(具体加水量由颗粒大小决定)拌成流质状态(糊状)后,迅速倒入孔内并确保药剂在孔内处于密实状态。用药卷装填钻孔时,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,细粉末药剂水灰比在32%左右时流动性较好,也可以不通过捅实过程。向下灌装捣实较方便。药剂装填采用多个灌装小组的方式,每小组由主副两名灌装手组成。取药搅拌时,主灌装手负责取药份量和搅拌,副灌装手负责药剂在搅拌过程中加水。灌装时,主灌装手负责灌装进孔,副灌装手负责确保药剂捣实,完成后用旧麻袋覆盖孔口。各小组采用“同步操作,少拌勤装”的方式操作。即:每组施工工人在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、拌和、灌装过程中应基本保持同步,可以让每个孔内药剂的最大膨胀压基本保持同期出,有利于混凝土和岩石的破碎。 每次装填药剂,都要观察确定岩石、药剂及拌和水的温度是不是符合要求。灌装过程中,已经开始发生化学反应的药剂(表现开始冒气和温度快速上升)不允许装入孔内。从药剂加入拌合水到灌装结束,时间不能超过5min。岩石刚开裂后,可向裂缝中加水,支持药剂持续反应,可获得更好效果。(6)药剂反应时间的控制。药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。实际操作中,控制药剂反应时间过快的方法有两种,一种是在拌合水中加入抑制剂。另一种方法是严格控制拌和水、干粉药剂和岩石(或混凝土)的温度。药剂(卷)反应时间过快易发生冲孔伤人事故,同时也影响施工效果,增加了施工成本。为防止事故,除了采取必要的安全措施外,还可采用延缓反应时间的抑制剂。抑制剂放入浸泡药剂(卷)的拌和水中。加入量为拌合水的0.5%~6%。温度越高,加入量越多,反之则少。冬季气温较低,药剂反应时间会相应延长,给施工带来不便,一般解决办法是加入促发剂和提高拌和水温度。促发剂加入过多,也会降低药剂膨胀力。拌和水温可根据实际适当提高,但最高不可超过50℃,(否则可能太快冲孔)。反应时间一般控制在30~60min较好。(7)安全措施和注意事项。①无关人员不得进入施工现场。②必须配戴防护眼镜(防尘防冲击型PVC护目镜)。施工人员未戴防护眼镜操作属安全违章。发生冲孔是正常现象。也是不可预见和不可完全控制的现象。冲孔产生的原因较多,大致有以下几种:操作人员操作不当,操作时间太长,包括药剂已经发热冒气仍在灌装等,装填不密实有空气隔层等;温度控制不当。气温高时,拌和水、药剂、钻孔孔壁温度控制不当、抑制剂药量不够,致使药剂反应过快等;布孔设计不当;孔距及抵抗线过大;钻头选用不当;钻孔直径过大;孔壁光滑等。冲孔时药剂温度较高且有腐蚀性,冲入眼内可能会对角膜造成严重损害。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。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。此外施工现场应专门备好清水和毛巾,冲孔时如药剂溅入眼内和皮肤上,应立即用清水冲洗。情况严重者立即送医院清洗治疗。④在破碎工程施工中需要改变和控制反应时间,依照厂家规定加入本厂生产或提供的抑制剂和促发剂。⑤严禁将本产品加水后装入小孔容器内(如直口玻璃杯、啤酒瓶等),否则非常危险。⑥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药。⑦产品运输和存放中应防潮。开封后立即使用。如一次未使用完,立即紧扎袋口,需用时再开封。 (8)出渣。开挖料采用0.8~1.2m3反铲装20t自卸汽车运输。四、质量控制方法 岩石开挖时,设计结构边线预留40~50cm厚保护层最后开挖,保护层采用膨胀剂或液压胀裂的方式开挖,即在设计结构边线打一排?42mm风钻孔,孔距30~40cm,超深20~50cm。初步破碎后用液压破碎锤凿除。应根据地质条件,尽量减小液压破碎锤对结构内岩体的扰动,必要时人工采用风镐挖除,以提高施工质量和减少超挖量。 五、结语 岩石劈裂机破碎与膨胀剂破碎方式相比,具有结构简单,操作方便,效率高,成本低、安全、节能等一系列优点。岩石劈裂机破碎与膨胀剂破碎两种开挖方法相结合在(电缆廊道、油坑、事故油池等)开挖过程中得到了很好的运用,在保证开挖质量的前提下,加快了开挖进度,缓解了工期压力,并取得了良好的经济效益。
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