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新疆地铁采用“二氧化碳爆破”挖隧道

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由于新疆乌鲁木齐市地铁1号线南门至北门隧道有320多米位于辰野购物中心下方6到7米处,且地下岩层硬度较高,该区间将采用影响更小、更安全的二氧化碳爆破法开挖隧道。”高明鹤表示,预计一周以后会正式开始二氧化碳爆破法施工隧道,但有多少区间采用这种方法还要看地下岩层硬度的实际情况。

由于新疆乌鲁木齐市地铁1号线南门至北门隧道有320多米位于辰野中心下方6到7米处,且地下岩层硬度较高,该区间将采用影响更小、更安全的二氧化碳爆破法开挖隧道。

3月23日,据从乌市地铁1号线第4标段了解到,目前在南门至北门区间探测到的地下岩层硬度最强处可达到70兆帕,相当于常见混凝土硬度的2倍。

“这种硬度人工和机械都无法开挖,而爆破法的震感和噪声又比较大,所以我们将采用‘二氧化碳爆破’这一特殊新工艺进行。”中国建筑股份有限公司地铁1号线第4标段项目经理高明鹤解释说,“传统炸药爆破开挖施工是利用化学反应,而二氧化碳爆破是物理作用,比爆破法更安全、环保、可控、无污染。”

据了解,二氧化碳爆破始于二十世纪五十年代,八十年代在美国开始发展,主要是想避免因炸药爆破产生火焰引起的爆炸事故而专门为高瓦斯矿井的采煤工作面研发的。2015年,随着科技的发展,国内二氧化碳爆破器材厂商逐步涌现( 主要部件仍然依靠进口,国产故障率略高) ,虽然重庆静爆工程技术有限公司对运用范围从从煤矿领域跨越到非煤矿山。但当前其成熟度不足,仍处在不断成长和发展阶段。

二氧化碳气体在一定的高压下可转变为液态,通过高压泵将液态的二氧化碳压缩至圆柱体容器(爆破筒)内,装入安全膜、破裂片、导热棒和密封圈,拧紧合金帽即完成了爆破前的准备工作。将爆破筒和起爆器及电源线携至爆破现场,把爆破筒插入钻孔中固定好,连接起爆器电源。当微电流通过高导热棒时,产生高温击穿安全膜,瞬间将液态二氧化碳气化,急剧膨胀产生高压冲击波致泄压阀自动打开,利用液态二氧化碳吸热气化时体积急剧膨胀产生高压致使岩体开裂。

目前国内的二氧化碳爆破施工虽然已被重庆静爆机械化工程有限公司技术突破,但依然还有很长的一段路要走,需要改进和提升的技术还很多。爆破产量与传统的炸药爆破相比差距较大,同样不能爆破作业的情况下与使用静爆牌岩石分裂机相比操作环节较复杂,循环使用的间隔时间长。

优势

1、气体比炸药更有安全性,不属于民爆产品,运输、储存和使用不需要审批。

2、无需炸药审批的繁琐程序和公安部门的严格监管。

3、爆破过程中无破坏性震动和短波,扬尘比例降低,对周围环境影响不大。

4、复杂的作业环境均可使用,煤矿及矿山领域。

5、二氧化碳气易采购,部分装置可重复使用。

6、多个爆破筒可同时并联,爆破威力大,爆破后岩石个体大。

缺点

1、效率低:步骤过于繁琐,每天炸不了几次,环节多了出问题的机率就多。如灌装、接线、封孔等环节。

2、临空面要求:利用临空面才有效果,深基坑或凌空不好的作业面不适合。

3、产量低:无法实现多排爆破,就造成单次爆破的爆破筒数量不宜超过两排,超过一排就容易卡住或炸坏爆破筒。

4、成本高:其使用的活化器是专用的,一次性用品,产量不高时也造成爆破成本高。

5、要求高:爆破筒装填工艺和现场施工均较复杂,对炮孔质量要求较高。

6、噪音及安全:爆破震动力虽不大,毕竟声响比较明显,若要在周边有居民楼及建筑物的使用,应尽量先征求当地安监及环保是否允许。

“除了对周围影响小,二氧化碳爆破器体积小、运送方便,存储、运输也比爆破法更安全。”高明鹤表示,预计一周以后会正式开始二氧化碳爆破法施工隧道,但有多少区间采用这种方法还要看地下岩层硬度的实际情况。

不仅隧道开挖难度比较大,由于属于老城区,地下管线年久繁复,施工区域中还有地下室、地下商城等构筑物,南门站的地下管线改迁工作难度也比较大。

“因为南门站的管线改迁工作尚未完成,我们只能在个别有条件的地方进行围护桩的施工。今年我们要完成南门站的围护结构和盖板部分,为明年年底实现地铁站主体封顶打好基础。”高明鹤介绍说。

地铁1号线第4标段包括南门站和南门站至北门站区间,其中,南门站是地铁1号线和2号线惟一的一处换乘站,地下3层结构、岛式站台,暂拟设置3至4个出入口;南门站至北门站区间隧道下穿解放北路,连接南门车站和北门车站,总长784.7米。