二氧化碳?xì)怏w膨脹施工專項(xiàng)方案一、工程概況本工程采用二氧化碳?xì)怏w膨脹技術(shù)進(jìn)行巖石破碎作業(yè)，適用于建筑基坑開挖、隧道掘進(jìn)及礦山開采等場景。該技術(shù)利用液態(tài)二氧化碳相變膨脹原理，通過物理做功實(shí)現(xiàn)介質(zhì)破碎，具有安全可控、環(huán)保無污染等特點(diǎn)。施工區(qū)域需滿足周邊30米范圍內(nèi)無居民區(qū)、高壓線等敏感設(shè)施，作業(yè)面最大高差不超過15米，單次施工面積控制在200平方米以內(nèi)。二、施工準(zhǔn)備（一）技術(shù)準(zhǔn)備編制詳細(xì)施工參數(shù)表，根據(jù)巖石硬度（f值）確定鉆孔參數(shù)：軟巖（f<4）：孔徑90mm，孔距1.2m，孔深3.5m，傾角60°中硬巖（4≤f≤8）：孔徑102mm，孔距1.0m，孔深4.0m，傾角75°硬巖（f>8）：孔徑115mm，孔距0.8m，孔深4.5m，傾角90°進(jìn)行現(xiàn)場地質(zhì)復(fù)核，采用地質(zhì)雷達(dá)探測孔位下方3米范圍內(nèi)是否存在斷層、溶洞等不良地質(zhì)構(gòu)造，對異常區(qū)域采取加密鉆孔措施。（二）設(shè)備準(zhǔn)備主要施工設(shè)備配置：二氧化碳致裂器：工作壓力50MPa，單管容積8L，材質(zhì)選用TP91特種合金液壓充裝系統(tǒng)：流量80L/min，工作壓力70MPa，配備自動鎖緊裝置潛孔鉆機(jī)：鉆孔直徑50-130mm，鉆速0-80r/min，配備除塵裝置起爆器：輸出電壓380V，最大起爆能力50發(fā)，具備延時(shí)控制功能設(shè)備檢查標(biāo)準(zhǔn)：致裂器：無變形、腐蝕，螺紋完好，泄能片厚度偏差≤0.02mm充裝系統(tǒng)：壓力表校驗(yàn)有效期內(nèi)，液壓管路無老化裂紋鉆機(jī)：鉆桿垂直度誤差≤0.5°/m，除塵效率≥95%（三）材料準(zhǔn)備二氧化碳?xì)怏w：純度≥99.5%，液態(tài)存儲溫度-20℃~-10℃輔助材料：密封膠圈：耐低溫丁腈橡膠，硬度60±5ShoreA導(dǎo)熱棒：鎳鉻合金材質(zhì)，電阻值5.5±0.2Ω泄能片：航空鋁合金，屈服強(qiáng)度300MPa封堵材料：速凝水泥，初凝時(shí)間≤15min，終凝時(shí)間≤30min三、施工工藝（一）鉆孔施工采用梅花形布孔方式，孔位偏差控制在±50mm以內(nèi)。鉆機(jī)安裝水平度偏差≤1°，鉆孔過程中每鉆進(jìn)1米進(jìn)行垂直度檢測。鉆孔完成后進(jìn)行清孔處理，采用高壓空氣（0.8MPa）吹孔，確?？變?nèi)巖粉清除率≥95%，孔深偏差控制在±100mm。對鉆孔進(jìn)行編號記錄，繪制鉆孔布置圖，標(biāo)注各孔位坐標(biāo)、孔深、傾角等參數(shù)。（二）致裂器組裝組裝流程：檢查致裂管內(nèi)壁，確保無油污、銹蝕，采用酒精棉擦拭消毒依次裝入泄能片（定位偏差≤0.5mm）、導(dǎo)熱棒（伸出長度15±1mm）安裝密封圈（壓縮量控制在30%±5%），采用扭矩扳手以35N·m力矩?cái)Q緊端蓋進(jìn)行氣密性檢測，將組裝好的致裂器浸入水中，通入1MPa壓縮空氣，保壓5min無氣泡產(chǎn)生充裝作業(yè)：液態(tài)二氧化碳充裝量按公式計(jì)算：m=ρV（ρ=0.786g/cm3，V為致裂器有效容積）充裝壓力分階段控制：初始壓力20MPa（保壓2min）→40MPa（保壓3min）→50MPa（保壓5min）充裝完成后關(guān)閉截止閥，靜置15min待壓力穩(wěn)定后再次檢測（三）現(xiàn)場布置致裂器下入鉆孔后，采用速凝水泥封堵孔口，封堵深度≥500mm，頂部預(yù)留200mm緩沖段。起爆網(wǎng)絡(luò)采用并聯(lián)方式連接，每簇不超過15根致裂管，主線選用4mm2銅芯電纜，接頭處采用防爆接線盒密封。設(shè)置安全警戒區(qū)：一級警戒區(qū)（作業(yè)面）：半徑30米，設(shè)置硬質(zhì)圍擋及警示標(biāo)志二級警戒區(qū)：半徑100米，配備聲光報(bào)警裝置警戒人員配置：每個(gè)警戒方向不少于2人，配備對講機(jī)（有效距離≥2km）（四）膨脹作業(yè)起爆程序：預(yù)警階段：鳴笛三聲（間隔10秒），啟動警戒裝置準(zhǔn)備階段：檢查各系統(tǒng)壓力，確認(rèn)電壓穩(wěn)定在380±10V起爆階段：發(fā)送電信號（持續(xù)時(shí)間20ms），致裂器內(nèi)溫度迅速升至80℃以上確認(rèn)階段：起爆后30秒觀察孔口狀態(tài)，5分鐘后進(jìn)入現(xiàn)場檢查參數(shù)監(jiān)測：采用高速攝像機(jī)（1000fps）記錄膨脹過程，分析破裂時(shí)間（控制在40-60ms）布設(shè)振動監(jiān)測儀，距爆源30米處振動速度≤2.5cm/s，符合GB6722標(biāo)準(zhǔn)要求（五）出碴作業(yè)膨脹完成后15分鐘方可進(jìn)入作業(yè)面，采用液壓破碎錘配合裝載機(jī)進(jìn)行出碴，最大塊度控制在800mm以內(nèi)。出碴過程中對殘留巖體進(jìn)行二次破碎，確保掌子面平整度誤差≤150mm/2m。四、質(zhì)量控制（一）過程控制要點(diǎn)鉆孔質(zhì)量：每50個(gè)孔進(jìn)行一組（3個(gè)）鉆孔質(zhì)量檢測，孔徑偏差≤3mm，孔斜偏差≤0.5°/m。充裝精度：每班首末各進(jìn)行一次充裝量校驗(yàn)，偏差控制在±2%以內(nèi)。膨脹效果：采用三維激光掃描技術(shù)檢測破碎體塊度分布，合格率（塊度≤500mm）≥90%。（二）質(zhì)量通病防治出現(xiàn)拒爆現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)：立即切斷起爆網(wǎng)絡(luò)電源等待30分鐘后檢查線路連接確認(rèn)故障后采用機(jī)械方式取出致裂器針對破碎不完全區(qū)域，采取補(bǔ)孔措施：補(bǔ)孔位置位于原孔距1/2處孔深增加500mm充裝量提高15%五、安全管理（一）人員管理特種作業(yè)人員配置：爆破工程師：持注冊安全工程師證，5年以上同類工程經(jīng)驗(yàn)充裝操作員：持特種設(shè)備作業(yè)證（R3），定期培訓(xùn)考核（每年不少于40學(xué)時(shí)）安全員：經(jīng)國家安全監(jiān)管總局培訓(xùn)合格，具備應(yīng)急處置能力班前安全確認(rèn)：進(jìn)行安全技術(shù)交底，填寫《每日作業(yè)參數(shù)確認(rèn)表》檢查勞動防護(hù)用品：安全帽（抗沖擊性能≥50J）、防靜電工作服（電阻值10?-10?Ω）、防護(hù)眼鏡（防沖擊等級ANSIZ87.1）（二）設(shè)備安全致裂器管理：建立設(shè)備臺賬，記錄使用次數(shù)（壽命≤300次）定期無損檢測：每50次使用進(jìn)行超聲波探傷，檢測深度≥2mm存儲要求：致裂器存放于專用防爆柜，環(huán)境溫度-10℃~35℃，相對濕度≤75%液態(tài)二氧化碳儲罐與火源保持15米以上安全距離，設(shè)置防曬棚及泄漏報(bào)警裝置（三）作業(yè)安全動火管理：施工現(xiàn)場動火作業(yè)辦理許可證，配備2具4kg干粉滅火器焊接作業(yè)時(shí)，距致裂器存放區(qū)≥20米，下方設(shè)置防火毯（面積≥2m2）有限空間作業(yè)：進(jìn)入深度≥2米的基坑作業(yè)時(shí)，配備四合一氣體檢測儀（O2、CO、H2S、可燃?xì)怏w）強(qiáng)制通風(fēng)量≥3次/h，作業(yè)人員系安全繩（承重≥22kN），設(shè)置雙監(jiān)護(hù)人六、環(huán)境保護(hù)（一）粉塵控制鉆孔作業(yè)采用濕法除塵，用水量≥5L/min，粉塵排放濃度≤2mg/m3。出碴過程中對運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)行灑水（每20分鐘一次），車輛必須經(jīng)過洗車平臺（沖洗壓力≥0.6MPa）后方可出場。（二）噪聲控制選用低噪聲設(shè)備，鉆機(jī)加裝隔音罩（降噪量≥25dB），晝間噪聲≤70dB，夜間（22:00-6:00）禁止施工。在施工邊界設(shè)置隔聲屏障（高度3m，長度≥50m），屏障插入損失≥15dB。（三）廢棄物處理廢棄致裂管由廠家回收處理，建立回收臺賬（回收率100%）。鉆孔產(chǎn)生的巖粉經(jīng)沉淀后干化處理，含水率≤15%，運(yùn)至指定消納場處置。七、應(yīng)急管理（一）應(yīng)急預(yù)案泄漏處置：二氧化碳泄漏時(shí)，立即啟動應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)，人員佩戴正壓式呼吸器（供氣時(shí)間≥45min）用霧狀水稀釋泄漏區(qū)域，設(shè)置警戒區(qū)（下風(fēng)向100米），檢測氧氣濃度≥19.5%方可進(jìn)入設(shè)備故障：致裂器卡孔時(shí)，采用液壓拔管器（最大拉力500kN）緩慢拔出，嚴(yán)禁強(qiáng)力敲擊充裝系統(tǒng)超壓時(shí)，立即打開安全泄壓閥（設(shè)定壓力55MPa），緊急切斷電源（二）應(yīng)急物資應(yīng)急救援器材配置：醫(yī)療急救箱：含止血帶、夾板、燒傷敷料等物品氣體檢測設(shè)備：量程0-100%LEL，響應(yīng)時(shí)間≤30秒破拆工具：液壓剪（剪切力≥300kN）、擴(kuò)張器（開口行程≥500mm）定期演練：每季度組織一次應(yīng)急演練，模擬泄漏、卡孔等場景，演練記錄保存不少于3年。八、施工組織（一）人員配置崗位人數(shù)職責(zé)項(xiàng)目經(jīng)理1全面負(fù)責(zé)施工管理技術(shù)負(fù)責(zé)人1施工參數(shù)確定與調(diào)整安全員2現(xiàn)場安全監(jiān)督鉆機(jī)操作員4鉆孔施工充裝工2致裂器充裝爆破員3起爆網(wǎng)絡(luò)連接出碴司機(jī)2破碎料清運(yùn)（二）進(jìn)度計(jì)劃施工周期：準(zhǔn)備階段：3天（含設(shè)備調(diào)試、材料進(jìn)場）鉆孔施工：按每天完成150個(gè)孔計(jì)算膨脹作業(yè)：每天3個(gè)作業(yè)面，每面40分鐘出碴運(yùn)輸：與膨脹作業(yè)平行進(jìn)行，確保當(dāng)日碴土當(dāng)日清運(yùn)進(jìn)度保障措施：備用設(shè)備配置：2臺鉆機(jī)、1套充裝系統(tǒng)材料儲備：二氧化碳儲量滿足3天用量，致裂管備用量≥20%九、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（一）主控項(xiàng)目破碎效果：巖體破碎塊度：≤500mm（合格率≥90%）超挖量：≤150mm（按設(shè)計(jì)輪廓線計(jì)算）殘留巖體完整性：回彈值≥35MPa（采用回彈儀檢測）安全指標(biāo)：振動速度：距爆源30m處≤2.5cm/s噪聲：晝間≤70dB，夜間≤55dB粉塵：作業(yè)面濃度≤2mg/m3（二