非爆破施工方法在（静态爆破）地铁施工中的应用

近年来，随着工业、交通和城市建设的飞速发展，混凝土构筑物的拆除及石材、煤矿的开采急剧增加，迫切需要发展一种破碎效率高、破坏力容易控制、施工安全、没有环境污染的破碎方法，非爆破施工方法在这种情况下应运而生。非爆破施工的工艺原理是在人工造孔后，利用水压胀裂器对被破碎物的内孔壁进行缓慢地加压，直至使其开裂破碎，再用风镐解小、破除以达到开采、开挖、拆除的目的。非爆破施工方法是近年来发展起来的一种新型静态爆破施工技术，它可在无震动、无飞石，无噪音、无污染的条件下破碎或切割岩石或混凝土构筑物。

本文从非爆破式施工的机理出发，介绍水胀裂具体的施工工艺及操作要点，并以地铁竖井施工为案例，介绍采用水胀裂非爆破开挖中风化花岗岩，能成功保护距竖井开挖边线附近燃气管线的施工工艺。

1、水胀裂非爆破施工破碎机理

水胀裂非爆破破碎的机理与炸药破碎机理不同，它主要靠水压机产生极高的压力输送给胀裂器，胀裂器将水压传递给岩壁，水压膨胀力突破岩石的抗拉极限，生成裂隙并扩展，最终形成断裂面。岩石或混凝土等脆性介质的抗拉强度远小于其抗压强度，岩石的抗拉强度约为5~10MPa，混凝土的抗拉强度约为20~60MPa。通常水胀裂的膨胀压力可达20~50MPa，当炮孔中的水胀裂器发挥作用时，炮孔周围介质产生周向拉应力，当拉应力值超过介质的抗拉强度时，炮孔之间便产生裂隙，随着膨胀压力的增加，裂隙逐步扩展成裂缝，继而导致介质破坏。该工作原理是一个把动力能通过水压系统转化成岩石表面能的过程。

2、水胀裂非爆破施工特点

水胀裂非爆破施工技术其实质是在岩体上钻孔，在钻孔中插入胀裂器，依靠其膨胀力使岩石产生裂隙或裂缝，从而达到破碎的目的，可在无震动、无飞石，无噪音、无污染的条件下破碎或切割岩石或混凝土构筑物，特别适用于老厂改造和房屋拆迁工程，对于岩石的破碎和切割，不会造成其内伤，且会提高成材率，爆破时不会损坏周围的任何物体，在确保安全的前提下又能达到破碎的目的。

水胀裂非爆破施工法具有以下优点：

（1）高效率、高效益。水胀裂非爆破施工可提高石材荒料成材率3~4倍，易管理，可按普通货物托运、储存、保管。

（2）环保、安全。水胀裂非爆破施工在破碎过程中无震动、无飞石、无噪声、无毒、无污染。

（3）使用方便。单只胀裂器重量2-30千克左右，开机即可以使用，单人可操作。

（4）速度快、力量大，且具有可控性。

3、水胀裂非爆破施工法在地铁施工中的应用

3.1工程概况

据地质勘察报告，地铁竖井锁口圈顶面高程下1m为中风化岩层，需采用非爆破施工法施工,开挖尺寸为9.3m*5.7m，开挖面积为53.1m2。其中，燃气管距离竖井内边东侧3.74米，有一根1.5kg中压燃气管线贯穿场地南北方向，直径mm的PE管，管顶埋深0.8m。其管线位于施工便道下方，并且竖井范围内下挖1m后即为中、微风化岩层，如果进行爆破施工会存在极大的安全隐患。

3.2工程实施

对于水胀裂非爆破施工，临空面（自由面）越多，单位破石量就越大，经济效益也就越好。由于竖井开挖时只有一个临空面，因此在对井中块石及基岩破碎前应尽可能多地创造临空面。由于岩石大小不一，对于小的块石，要尽量将块石周围的土层全部剥开，将整个块石暴露出来，以增加临空面；钻孔按十字网格状布置，采用垂直孔钻穿整个块石；同一排钻孔要布置在同一平面上，并尽可能地与临空面平行；在用水胀裂施工时按“先四周，后中央”的顺序进行破岩。对于大的岩石，如基岩，先在中间钻两排密集垂直孔，用风镐破碎，将碎石掏出，形成槽形空间，增加临空面，以方便两侧岩体的破碎。同时，需要采用人工配合风镐及炮机进行开挖作业。水胀裂的单次胀裂过程用时在30s-1min以内，根据现场布孔情况选择多个胀裂器同时施工，可以达到更好的破岩效果。

4、结论

水胀裂非爆破施工工艺可以在无震动、无污染，不影响周围建筑结构的情况下对地基或建筑物实施爆破，既安全，又大量节省人力、工期、材料。因而，在不适用炸药爆破环境条件下及其他安全要求高的敏感区，更能显示出其优越性。

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