广州建筑股份有限公司第一建筑工程分公司陈白朗
摘要：常规的炸药爆破是爆破工程中应用最广泛的一种爆破方法，本文通过笔者参与的广州珠江新城某工程土方开挖施工，给大家介绍一种和炸药爆破完全不同的新型爆破方法──静态破碎法，重点探讨静态破碎施工技术及应用中的注意事项，这在实际工程拆除和岩石、矿石开采等方面具有一定的实用价值和很强的可操作性。
关键词：静态破碎；应用；优缺点一、概述随着我国建设事业的发展，城市大型超高层建筑越来越普遍，超深基坑在土方开挖中遇到坚硬岩石越来越多，一般情况下，对土方施工中坚硬岩石的破除，施工人员可以选用爆破来完成拆除任务。说起爆破，人们很自然地就会想到它那巨大的破坏性，想到巨大冲击波、满天粉尘、飞石，这些对于远离城市的郊区则没有什么影响，而对于城市市区，巨大的冲击波对周围高大拥挤的建筑物会造成很大的安全隐患，飞石则危及街道上的行人人身安全，粉尘则给城市居民的生活带来很大不便。
为解决上述问题，我们必须寻求一种既能达到破碎岩石，又能保护环境的施工方法，上一世纪八十年代研制出了一种静态破碎剂，它完全能够解决这个长期困扰我们的问题。
静态破碎法，又称静态爆破技术，是近年来迅速发展起来的一种破碎（或切割）岩石和混凝土的新方法，通常亦称作静力迫裂和静力破碎技术。其产品为高效无声破碎剂，是一种具有高膨胀性能的粉状无机材料（英文名：HighRangSoundlessCrackingAgent，简称HSCA），是一种不用炸药就能使岩石或混凝土破裂的粉状工程施工材料。（又名静态破碎剂、静态爆破剂、胀裂剂、静裂剂，膨胀剂，破碎剂，爆破剂，无声炸药、破石剂、裂石剂等）。静裂剂一般是经过回转窑高温煅烧，成品以氧化钙为主体，外加适量含有钼、镁、钙、钛等元素的无机盐等外加剂共同粉磨制成。一般宜在-5℃~35℃范围内使用，超出此温度范围，应采取辅助措施。
二、静态破碎法作用原理将一种含有钼、镁、钙、钛等元素的无机盐粉末状静态破碎剂，用适量水调成流动状浆体，直接灌入钻孔中，经水化反应，使晶体变形，随时间的增长产生巨大膨胀压力（径向压应力和环向拉应力），缓慢地、静静地施加给孔壁，经过一段时间后达到最大值，将混凝土或岩石胀裂、破碎。
因为一般被解体的岩石或混凝土均属脆性材料，脆性材料的抗压强度大，抗拉强度小，其抗拉强度远小于抗压强度。岩石的抗拉强度为4~10Mpa，混凝土的抗拉强度约1.5~3.0Mpa，约相当于其抗压强度的1/10~1/20。而通常静态破碎剂的膨胀压力可达30~50Mpa。所以，合理的破碎设计（装药量、孔径、孔深和孔间距的确定）是能够使孔眼周围的介质受到充分破坏的。只要约束继续存在，破碎剂就有持续产生或残留一定程度的膨胀压力的性质，因而能继续增大或产生新的裂缝。
一般，在静态破碎剂灌入岩石或混凝土事先布眼的钻孔内后，被破碎物体就会经历出现裂缝、裂缝传播、裂缝扩大三个过程。
经相关研究及试验测定，在温度为20℃、水与破碎剂之比为0.3：1时，其体积可自由膨胀四倍。
三、静态破碎法的适用范围（1）混凝土和砖石结构物的破碎、拆除；（2）地下基岩或各种固定岩石的破碎或切割；（3）大块岩石的预破裂、破裂、切割、破碎及二次破碎；通常适用于花岗岩、大理、玉石、砂岩、石灰石、硅岩等各种石料开采与切割，成材率提高2~3倍。适用于废旧混凝土与钢筋混凝土构筑物的破碎、拆除，如设备基础、桥墩、柱、梁、墙等。特别适用于不宜采用炸药爆破的场合，进行破碎或拆除作业。使用安全，效率高，无飞尘、无燥声，不中断交通，不停工停产。
（4）沟渠和地基的挖掘；（5）地下工程中挖掘和排除巨石；（6）海底工程中暗碉的挖掘、移除但是，由于静态破碎法的特殊施工工艺，该方法不适用于多孔体和高耸结构。
四、静态破碎法的优、缺点：（1）破碎剂不属于危险物品传统的爆破技术通常以烈性炸药作为主要破碎剂，其在购买、运输、贮存、操作等过程中都具有一定的危险性，而静态破碎剂只有在一定的化学条件下才会发生预定的化学反应实现爆破目的，在购买、运输、保管、使用中，不受较多限制。
（2）施工过程安全传统的爆破工艺施工中，炸药爆破时会产生强烈的震动、空气冲击波、飞石、噪音、有毒气体和粉尘等危害，而静态爆破法施工中不会产生上述危害。
（3）施工简单在静态爆破法施工过程中，破碎剂用水拌合后灌入炮孔即可，无须堵塞；不需专业工种，操作方便，工作效率，经济性好。
（4）需破则破，需留则留。
结合所使用的迫碎剂性能，按照相关要求，设计适当的参数，可达到有计划地分裂、切割岩石和混凝土的目的。
（5）静态破碎剂使用范围有一定的局限性。
与传统爆破剂炸药相比，静态迫碎剂能量不如炸药大，施工中钻孔多，破碎效果受气温及施工人员经验影响较大。一般在不允许使用爆破方法的环境中，才显露出它的优越性。
五、静态破碎法施工工艺简介（1）收集资料，明确使用效果由于各个工程要求不尽相同，而且静态破碎剂的使用效果与施工人员的操作经验有很大关系。因此，施工前，应仔细收集相关资料，明确静态破碎工艺在当地的使用现状及使用效果，应根据不同气温、材质、工作面确定不同的布孔参数设计和不同的施工方案，才能保证较好的破碎效果。
2、设计孔眼布置应参考欲爆破岩体或混凝土块的硬度、强度等性能指标，合理设计孔眼实际布置，确定孔距排距的大小。一般情况下，被爆破岩体的硬度越大、强度越高，孔距与排距越小，反之则大。表2即为常用静态破碎剂布孔设计参数。
表1.静态破碎剂布孔设计参数
3、钻孔（1）、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。一般宜采用φ42mm钻孔。
（2）、钻孔内余水和余渣应用高压空气吹洗干净。钻孔口旁干净无土渣石。
（3）、钻孔深度一般要求为拱圈厚度的80%—90%。
4、静态破碎剂的搅拌与装填（1）、搅拌a.为安全起见，用手搅拌时，必须戴上橡胶手套。
b.遵照不同类型、规格的静态破碎剂产品使用说明，严格按照相关的药剂与清水的比例进行调配。
c.搅拌后，一定要保证破碎剂完全溶解到水中成了浆体，拌成后呈均匀流质状。
（2）、装填a.装填前用送风管清除干净钻孔b.浆体必须在搅拌后10-15分钟内倒入孔内，装填到离孔口15mm处，不要填满钻孔。
c.将浆体倒入孔中，并用略小于钻孔的捅杆捣实捅紧，以确保钻孔中没有气孔。特别长的钻孔，可多分几段，逐段捅实。
d.对于水平孔，最好是用压浆泵装入。
5、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。冬季气温较低，药剂反应时间会延长，反应时间太长会给施工带来不便。一般解决办法是加入保温剂和提高拌和水温度。保温剂加入过多，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40℃，（否则可能冲孔）。反应时间一般控制在15～30分钟为较好，条件较好的施工现场可根据实际缩短反应时间，以利于施工。
6、注意事项（1）、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。
（2）、一般在装填浆体后30-60分钟开始出现裂缝，其后缝隙会越来越宽（膨胀时间最长48小时），如在现场灌装过程中，已经发烫和开始冒气的药剂不允许装入孔内。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。
（3）必要时人为创造自由面自由面是被破碎的岩石、混凝土等材质与空气接触的面，又叫临空面。自由面在工程破碎中起着非常重要的作用，有了自由面，破碎后的岩石才能向这个面破坏和移动。在工程中为了控制破碎效果，常常人为地创造自由面。在长期的实践中，人们总结了一条简单的经验：自由面多，破碎效果好。
7、施工安全措施（1）、无关人员不得进入施工现场。
（2）、必须避免和减少冲孔发生。冲孔产生的原因较多，大致有以下几种：①操作人员操作不当。包括药剂已经发热冒气仍在灌装，装填不紧密等②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；③其它如钻孔直径过大，钻孔内有小孔，装填不密实有空气隔层等等。冲孔时药剂温度较高且有轻微腐蚀性，为防止伤人事故，操作人员必须戴防冲击防尘眼镜和橡胶手套进行操作。
④在药剂灌装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，盖上草垫或棕垫，远离灌装点。观察破裂情况时应更加小心。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。
（3）、严禁将药剂装入小孔的容器内加水或加了水后灌装入小口容器内。否则非常危险。
（4）、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。
（5）、应按实际施工的环境温度选择破碎剂的型号，严禁错用或互换使用。并且装运破碎剂的容器不得用有约束的容器，以免雨水侵入，发生喷出、炸裂伤人。
（6）、破碎剂要随配随用，搅拌好的浆体必须在l0min内用完。如流动度丧失，不可继续加水拌和使用，不是冬天，切勿用热水拌和。若用人工搅拌时，必须戴橡胶手套。
（7）、装填炮孔时，操作人员要戴防护眼镜，在灌浆到裂缝出现前，不得在近距离直视孔口，以防发生喷出现象，伤害眼睛。
（8）、破碎剂浆体稍具腐蚀性，工作完毕后应及时洗手洗脸，严防碱性刺激皮肤。如药液碰到皮肤或进入眼睛，要立即用水冲洗。
六、结语静态破碎，为我们解决了在某些特殊情况下不允许使用常规炸药爆破来拆除构筑物及对岩石、矿石的开采这个长期困扰我们的难题。通过多个爆破工程的多次应用表明，静态爆破这种新的爆破方法在某些特殊情况下与常规炸药爆破相比更具有优越性，它既保证了安全要求，又缩短了施工工期，极大地降低了工程施工成本。当然静态爆破也有它的局限性，静态爆破是一种新型的爆破方法，它是常规的炸药爆破的一种发展、延伸，静态破碎法的应用前景是非常光明的。
参考文献：[1]游宝坤，《静态爆破技术——无声破碎剂及其应用》，出版社：中国建材工业出版社，2008。
[2]《现代隧道技术》2012年02期。
[3]《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003，广东省标准。