二氧化碳爆破在特定条件下石方开挖中的应用

柴吉祥

摘要：随着我国高速公路施工技术的不断发展，以炸药爆破方式为主的传统石方开挖技术已经无法满足现代化施工需求，实际施工存在的隐患问题众多，难以得到及时处理。长期以往，很容易对现场施工造成安全威胁，严重时很容易引发人员伤亡事故。为进一步解决传统炸药爆破方式存在的不足问题，选择应用二氧化碳爆破技术进行石方爆破处理，以加强工程施工进度，规避现场施工风险。文章主要结合二氧化碳爆破技术在特定条件下在石方开挖中的具体应用展开分析，以供参考。

关键词：二氧化碳爆破技术；特定条件；石方开挖；实际应用

前言：

本工程以柳州至南宁高速公路改扩建工程2标项目K1239+840～K1239+940段左幅牛仔山石方开挖工程为例，该开挖工程共计4.5万方，切坡高度63.4m，大多属于坚硬岩，现场施工难度较大。再加上现场施工工作面较狭窄，导致现场施工复杂性较高。最主要的是，工期要求3.5个月内必须完成，如此一来，无疑是加剧现场施工难度。除此之外，根据施工现场实际条件来看，山顶上方存在高压线塔、基站等，且山底下方紧邻正在通行的高速公路，如果采用传统炸药爆破技术，很容易对周围环境造成污染，严重时还会对周围居民区造成影响，容易引发安全事故。针对于此，施工单位必须摒弃传统爆破方法，可以选用二氧化碳爆破技术进行处理。

1 传统爆破方式的不利影响分析

柳南改扩建2标项目K1239+840～K1239+940段左幅牛仔山石方开挖工程在正式施工过程中，施工点距离居民区仅有300m。利用传统炸药爆破和常规机械开挖方法无法满足工程实际需求，且也不利于周围居民人身安全，无法在工期限期内彻底消除爆破所带来的危害影响。最重要的是，传统炸药爆破技术在现场施工中带来的震感以及噪声较大，无论是对周围生态环境而言，还是现场施工人员而言，均存在较大危害[1]。如影响附近交通安全、爆破过程产生的二氧化硫等空气污染物会进一步加剧空气污染程度等。最重要的是，传统爆破方式带来的工作效率远不如预期效果，并不能给现场施工带来高效率，不利于施工单位在规定限期内完成施工工作。

2 二氧化碳爆破技术的应用原理分析

为了尽早完成石方开挖工作，本施工单位选择应用二氧化碳爆破技术作为主导技术，代替了传统炸药爆破方式。需要注意的是，二氧化碳爆破需要配合机械开挖石方在特定条件下进行实现。结合实践经验来看，二氧化碳爆破技术主要的应用原理为：利用高压泵设备将液态的二氧化碳压缩到特定的爆破容器内，当导热棒存在微电流通过的时候，受到高温作用，安全膜会被击穿。此时，液态二氧化碳会受到气化影响，发生急剧膨胀现象，并利用高压作用，将泄压阀冲开。与此同时，液态二氧化碳在受到气化影响的过程中，气体体积会急剧膨胀，产生的高压会使岩体开裂。待经过上述步骤之后，现场施工人员可配以机械设备进一步进行开挖装渣，完成快速施工工作。在这里需要说明的是，二氧化碳爆破属于物理作用，并不会对周围环境、建筑物乃至周围居民造成安全影响，也不会发生爆破震动问题[2]。

3 二氧化碳爆破在特定条件下石方开挖中的具体应用

3.1 二氧化碳爆破器器材组装及现场测试处理

本工程在组装二氧化碳爆破器过程中，主要利用高压泵设备将液态二氧化碳压缩到爆破筒当中。待完成上述步骤之后，再在其内装入安全膜、加热器以及起拔杆。组装完毕后，现场施工人员需要严格检查二氧化碳爆破器的密封程度。在现场测试过程中，施工人员可以将致裂器的充装阀和释放管分别放入水中，目的在于观测设备是否存在气泡。确定无误后，方可将爆破器投入现场使用。

3.2 现场施工应用

在正式开展二氧化碳爆破工作之前，现场施工人员必须做好施工现场准备工作，如确定各项参数、测量布孔、钻机就位、钻孔施工以及验孔检查等方面的准备工作。本工程在钻孔机设备的选择方面，主要采用CL120Y型潜孔钻机进行钻孔。钻孔间距1.5m、孔径90mm、孔深4m。待确定好各项参数之后，技术人员应进行孔位放线工作，目的在于严格标识出每一个炮孔的实际位置以及具体深度等[3]。

之后，施工人员需要利用水平尺校正钻孔角度，判定钻机位置是否合理等。待上述步骤全部完成之后，方可开始钻孔施工。在钻孔过程中，技术人员必须严格遵照钻爆图进行施工，以确保钻孔施工的安全性与合理性。事后，由质检人员针对孔位、孔深以及方向等验收内容，进行嚴格检查，对于不合格的，必须予以及时处理，避免后续施工出现隐患问题。

3.3 二氧化碳爆破装置的连线及安装

待上述施工准备工作完成之后，技术人员需要对二氧化碳爆破装置进行连线。主要是将爆破筒与起爆线路进行合理连接，并在连接成功之后，插入钻好的孔位当中，并在其内填入粘土，利用木杆将粘土捣实。并用特定的爆破线路将每个孔位连接处理，用专门的仪表设备测试线路连接是否通畅合理。确定无误之后，连接起爆器电源，等待爆破处理[4]。

3.4 现场爆破处理流程

在正式引爆处理之前，必须封闭高速公路5分钟，确保通车安全。与此同时，现场负责人员必须将全部机械设备与人员进行撤离处理。必须加以注意的是，施工人员必须在工地进入口处，设置明显的爆破警示标识，待上述内容确定无误之后，利用发爆器对其进行引爆处理。全部结束之后，现场施工人员需要利用破碎锤对施工场地实行二次破碎开挖处理[5]。

3 工程实践效果及应用优势

中交第四公路工程局有限公司柳南改扩建2标项目采用CO2爆破配合机械开挖石方在特定条件下的施工技术，在工程实践效果方面，取得了较好的应用效果。不仅集中体现于工程实践效果方面，还集中体现在工程的经济效益方面。自我工程选择应用二氧化碳爆破技术以来，基本上有效规避了传统炸药爆破方式存在的不足。与此同时，利用二氧化碳爆破技术，降低了传统炸药爆炸方式带来的环境污染程度，利于工程实现可持续发展要求。最重要的是，利用二氧化碳爆破技术有效解决以往炸药爆破方式成本过高问题，利于工程经济效益的有效提升。综合来看，二氧化碳爆破技术的应用优势众多，值得推广。

结论：

根据实践效果来看，选用二氧化碳爆破技术在特定条件下施工基本上有效规避了传统炸药爆破方式带来的危害影响，甚至在某些爆破能力方面，逐渐取代炸药的爆破效果。随着我国二氧化碳爆破技术水平的不断提升，二氧化碳爆破技术将会全面运用到石方开挖工程当中，并将会在城市内爆破、特殊爆破以及精细爆破方面取得全面应用。为进一步夯实我国二氧化碳爆破技术力量，建议我国相关研究人员必须加强对二氧化碳爆破技术的研究力量，为石方开挖工程提供相应的技术保障。

参考文献

[1]张东川，王东虎，张栋. CO_2碳爆破技术在石方开挖中的应用[J]. 中国设备工程，2017（24）：185-186.

[2]卢广海. 二氧化碳致裂器在土石方工程中的应用[J]. 凿岩机械气动工具，2018（02）：48-55.

[3]刘征，李昆，费日东. 二氧化碳炮爆破技术在山体石方开挖工程中的应用[J]. 城市建设理论研究（电子版），2017（14）：103.

[4]赵海洋. 二氧化碳爆破技术在高速公路施工中的应用[J]. 交通世界，2016（12）：46-47.

[5]王军，肖永胜. 用二氧化碳爆破技术开采某石灰石矿的大理石材[J]. 现代矿业，2015，31（06）：15-17.

（作者单位：中交第四公路工程局有限公司）