浅析生态环保型石方路堑开挖施工技术

浅析生态环保型石方路堑开挖施工技术

邵萍

【长兴县公路工程有限责任公司湖州313100】

摘要：石方路堑一般采用爆破施工，但对周围环境影响较大。本文结合具体工程，采用生态环保型开挖施工技术：静态爆破联合绳锯切割施工工艺，代替传统岩石爆破施工工艺。该工艺有效避免产生传统爆破产生的声响、震动和飞石，并且不影响周围群众房屋和人员的安全及有效保护当地生态环境。

关键词：生态环保石方路堑静态爆破绳锯切割

一、前言

本次在石方路堑施工过程中，为严格按照《杭长高速公路北延工程（泗安至浙苏界）生态环保示范路实施方案》要求，进行生态环保示范工程建设，项目建设单位舍弃传统爆破工艺，采用生态环保型开挖施工技术，即静态爆破联合绳锯切割施工工艺。采用静态爆破将大面积岩石涨裂、产生裂缝,再采用绳锯施工方法将裂缝岩石分块地切割,再将小块岩石运至其他位置，从而完成石方开挖的目的。该施工方法破裂岩石时无振动、无飞石，无噪音、无污染，且绳锯开采岩石设备简单、易于安装，不受场地与空间的限制，可进行水平、垂直与倾斜方向的切割，自动化程度高，工人劳动强度低、无粉尘，生态环保，安全性高。

二、工程概况

本次石方路堑施工区域跨越缓坡残丘，地形较平坦，与地方水库堤坝较近，最近距离仅有50米，附近民宅较集中。场地表部分布坡洪积粉质黏土，红褐色夹灰白色，网纹状，可塑，含碎石块，厚约3-8m；下为坡洪积卵石，灰黄色，中密，厚度变化较大，强-中风化状；下伏三叠系石灰岩，岩面起伏较大，在岩性接触带及石灰岩顶面处岩溶发育,岩石坚硬。

三、工艺原理

在岩石中风镐打孔眼后，爆破剂(又称澎涨剂),与水伴成浆体灌入岩石的钻孔中，经3～12h在静态爆破剂的作用下使岩石涨裂、产生裂缝，再通过绳锯机带动合金钢丝绳，与静态爆破后的石材进行磨擦线切割动作，将岩石切割成众多小块，从而达到石方路堑开挖的目的。

（一）、静态爆破岩石施工工艺流程和操作要点

1、静态爆破施工前准备

（1）、拆除施工范围内障碍物

首先测设出实施静态爆破的的准确范围，并根据测量放样标出路基开挖边线，将开挖范围内的民房、电缆电力设施拆除。

（2）、挖掘机开挖及人工清表

拆除路基范围内的障碍物后，采用挖掘机进行清表工作，同时人工配合清除路基边坡遗留的孤石，以使施工作业中能安全顺利的进行。

2、设计布孔

（1）、布眼前首先要确定至少有一个以上临空面，钻孔方向应尽可能做到与临空面平行，临空面（自由面）越多，单位破石量越大，效果也更好。

（2）、切割岩石时同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上。孔距与排距的大小根据岩石的硬度程度调整，硬度越大，孔距与排距越小，反之则大。

（3）、为确保工程进度，计划孔距取80厘米，排距取100厘米的形式进行布孔作业。

3、钻孔

钻孔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。故采用φ42mm钻孔。

钻孔深度和装药深度：孤立的岩石钻孔深度为目标破碎体的80%至90%；钻孔深度可根据施工要求选择，一般在1.0至2.0米较好。装药深度为孔深的100%。根据现场实际施工条件，决定选择钻孔深度为1.5米。

4、装药

（1）、先将药剂加30%的水（重量比）拌成流质状（充分搅拌后略有余水）后，迅速倒入孔内并用略小于钻孔的捅杆捣实捅紧，特别长的钻孔，可多分几段，逐段捅实。

（2）、岩石发现裂缝后，立即向裂缝中加水，以支持药剂持续反应，加水后效果明显，裂缝加大。

（3）、每次装填药剂，都要观察确定岩石孔壁、药剂、拌和水、搅拌桶的温度是不是符合要求。灌装过程中，药剂温度大于60oC时不允许装入孔内。从药剂加入拌和水到灌装结束，这个过程的时间不应该超过5分钟；操作时应注意观察装填孔，发现有气体冒出有“嘶嘶”声时，喷孔可能立刻就要发生，要立即停止装药。

（二）、绳锯切割岩石施工工艺流程和操作要点

1、金刚石绳锯结构

金刚石绳锯由弹性橡胶套、载体金属丝网、金刚石环块与连接件组成。工作过程一般是先将金刚石绳锯从事先按规范钻的透孔中穿过岩石,两端联接后由一个主电机通过驱动轮盘带动其高速旋转。同时整个系统又不断向石材相反方向移动,进而达到对石材进行切割。

金刚石环块安装在金属丝网上，两环块间垫以特殊橡胶套，用来保护金属丝网，同时使绳锯有较高的柔性。金属丝网使绳锯具有足够的强度。在丝网中供冷却液，使其容易进入切削区内，以冷却润滑金刚石环块，并能清除磨屑使锯切顺利进行。

2、金刚石绳锯机在使用前的准备工作

(1)、电源的要求：提供380±10%V的三相电源，并根据场地实际情况提供足够长度的电缆线。

(2)、保证供给足够的冷却水，并准备2-3个可控制流量的供水管和水流开关，用于锯切工作时对绳锯的冷却。供水能力不大于0.35t/h（700斤）。

(3)、在待切割石材的附近准备一块2m×6m的平整场地，用于摆放绳锯机轨道。

(4)、准备合适的吊装设备如起重机、装载机、挖掘机等，用于吊装绳锯机。

3、岩石打孔

由于绳锯的工作原理是绳锯通过绳锯机的带动，与所要开采的石材进行磨擦进行线切割动作，达到切割的目的，所以在开采前要对荒料进行开孔。

（1）垂直切割

图中白色虑线为开孔方向，一共要开两个孔，一个是垂直孔，另一个是平水孔，将两个孔在打孔操作时，使其交汇，以便绳锯可以从两个交汇孔中穿出。

（2）水平切割

同垂直切割一样，水平白线为开孔方向，两个水平方向的开孔交汇在一起，然后将绳锯沿两个孔穿出，开始切割。

但在实际操作时会将垂直孔和两个水平孔事先都开好，并保证三孔交汇在一起，并首先开始水平切割。如果先垂直切割，待垂直切割完成后，水平切割将因石材的自重往下压，这样就无法再完成水平切割，这样做有以下好处：①在先做水平切割时，垂直孔可以作为冷却水的注水口②如果水平切割完成后，再开垂直孔，那么会增加垂直切割时穿绳锯的难度。

使用气镐开孔是最经济的打孔方式，它也是所有矿山必备的开孔工具之一。

先将垂直方向直孔打好，再立一根直杆，用拉绳拉到下面也立一根直杆，中间用吊线垂直线作为水平孔的坐标，对直开孔，同时也可以先将水平孔打好，再开垂直直孔，这要根据现场条件来自由安排。

4、绳锯的安装

（1）在安装绳锯前要确认绳锯的方向，必须保证绳锯上的箭头方向与锯切方向一致。有些使用过后的绳子，看不清橡胶上的箭头方向，可以根据串珠上的金刚石颗粒的方向来识别绳锯的方向。从待切割面上已钻好的孔中穿入绳锯。

（2）绳锯在连接时必须使用特制的绳锯接头，在连接前要将绳锯预先旋转一定圈数，旋转方逆时钟方向，旋转圈数为1～3(圈/m)，根据绳锯的的使用程度，新绳可以为1圈/m，使用过的绳子则要根据使用程度，逐渐增多扭转圈数，最多不能超过3圈/m，过多会造成钢丝绳疲劳，引起珠子串动，绳锯将报费。

五、质量和安全控制要求

1、坚持安全第一、质量为本，积极贯彻质量控制的各项管理制度。监理工程师应审查进入现场的原材料、设备等质量是否符合工程的要求。

2、施工过程中，严格执行上道工序未验收合格，不得进入下道工序施工的准则。

3、对所有施工人员进行技术交底，按要求编制作业指导书，以指导施工。

4、严格按照《公路路基施工技术规范》和《公路工程质量检验评定标准》等规范要求进行施工。

5、全面贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针，认真开展岗前安全教育培训，严格执行操作规程和各项安全生产制度，积极做好安全生产工作。

6、设立安全警示标志和防护设施，严禁无关人员进入施工作业区域。

六、结语

静态爆破和绳锯开采岩石是近年来发展起来的一种新型山体岩石爆破和岩石切割的施工新技术,它改变了传统的爆破技术的缺点，体现了无噪音、无污染、无飞石等特点的生态环保优点。从应用前景看，对于生态环保要求高的特殊地段岩石路堑开挖施工是比较适用的新技术，但是该技术比传统爆破技术施工进度相对较慢，成本提高近十倍，因此只有将绳锯切割后的岩石“变废为宝”，再次用于需采用料石镶面的防护工程，这样可以减少直接降低绳锯切割岩石的成本，真正做好资源保护和循环利用的生态环保建设工作。