Exploración y análisis de la tecnología de construcción del sistema de demolición de rocas de dióxido de carbono

Resumen: La construcción del metro chino se encuentra actualmente en una etapa de rápido desarrollo y la mayoría de ellos se construyen en las áreas prósperas de la ciudad. El control de la contaminación provocado por la excavación y construcción de estaciones de metro es relativamente estricto. Si el terreno tiene formaciones rocosas más gruesas, más duras y más complejas, la excavación y construcción de la roca es difícil. ¿Cómo acelerar la excavación de roca dura y el progreso de la construcción bajo la premisa de garantizar la seguridad del pozo de cimentación, los edificios circundantes, los peatones y los vehículos? El requisito del período de construcción es un problema importante al que se enfrenta la excavación del pozo de cimentación del metro. Se adopta la tecnología de excavación de roca de craqueo con CO2 （Sistema de demolición de roca con CO2） para perforar y expandir la masa rocosa con la cara abierta para hacer que la masa rocosa se rompa y se deslice para formar la superficie límite del espacio libre, y luego continuar a lo largo de la cara abierta después de la roca que se agrieta. La perforación de grandes áreas en la dirección para la construcción de craqueo por gas CO2 puede completar de manera eficiente y rápida la excavación del pozo de cimentación profunda de la estación.

1 Descripción general del proyecto
Una estación de metro en Guangzhou es una estación de metro de cuatro pisos con una longitud total de 445,21 m, un ancho de sección estándar de 23,8 my una profundidad de pozo de cimentación de unos 30 m. La superficie de la roca donde se ubica la estación está poco enterrada, compuesta principalmente de rocas cuaternarias como conglomerado ligeramente degradado, limolita arcillosa ligeramente degradada, lutita arenosa ligeramente degradada, lutolita ligeramente degradada y conglomerado de guijarros mixtos ligeramente degradado, con roca alta y levemente degradado La profundidad de excavación de la roca es de 6-20 m, y la cara de la roca ligeramente erosionada se vuelve más gruesa hacia el norte. Según la situación actual, la mampostería restante en el extremo norte de la estación es de unos 80.000 m3, con una longitud de unos 240 m.

2 Principio del craqueo de rocas con gas CO2 （sistema de demolición de rocas）
El principio del craqueo de rocas con gas CO2 (sistema de demolición de rocas) es utilizar dióxido de carbono líquido para gasificar y expandir rápida y rápidamente bajo la condición de calentamiento repentino para producir una fuerza de impacto fuerte. Mediante un control apropiado, se crea el efecto de agrietamiento de la roca.

Primero, use la máquina de llenado para llenar el dióxido de carbono líquido en la galleta (y también instale el dispositivo de calentamiento, la hoja de hierro inferior, etc.), e instale la galleta en el orificio para sellar herméticamente el orificio; luego use el excitador para activar El dispositivo de calentamiento en el cracker hace que el dióxido de carbono líquido se expanda rápidamente más de 1,000 a 2,000 veces bajo la condición de calentamiento rápido, lo que genera instantáneamente una fuerte presión de impacto (300 a 400 MPa). Romper la hoja de hierro en la parte inferior del sello y luego salir rápidamente a lo largo del orificio de ventilación establecido. Debido al agujero cerrado, el gas no puede filtrarse libremente, lo que impactará las rocas circundantes y producirá efectos destructivos, lo que resultará en un efecto de agrietamiento de la roca （demolición de roca）.

3 Ventajas de la roca de craqueo de gas de dióxido de carbono （sistema de demolición de rocas）
Ventajas principales:

①Tiene características de seguridad esenciales. Es muy seguro en términos de almacenamiento, transporte, transporte, uso y reciclaje. El motor principal está separado del equipo de craqueo y el tiempo desde el llenado de gas hasta el final del craqueo de la roca es relativamente corto. La perfusión de dióxido de carbono líquido solo toma de 1 a 3 minutos, y la excitación hasta el final toma solo 4 ms. No hay ninguna pistola tonta durante el proceso de implementación y no se requiere inspección de armas. La distancia de advertencia de seguridad es corta y no hay ningún peligro de seguridad oculto;

②Puede ser un agrietamiento direccional y se puede controlar con retraso, especialmente en entornos especiales, como áreas residenciales, túneles, subterráneos, subterráneos, etc., durante el proceso de implementación, no hay vibración destructiva y onda corta, y puede afectar el alrededores. Sin impacto destructivo en el medio ambiente;

③Sin necesidad de fuegos artificiales, manejo simple, fácil de aprender, menos operadores, sin necesidad de personal profesional; ④Los materiales son ricos en fuentes, están disponibles en el sitio, plantas químicas, estaciones de servicio de gas tienen dióxido de carbono líquido;

⑤Mejore la eficiencia, reduzca el costo. Reduzca los complicados procedimientos de aprobación y las restricciones de gestión. Antes de inyectar dióxido de carbono, son productos no explosivos;

⑥Protección del medio ambiente: la ventilación direccional no daña el medio ambiente circundante y no produce gases nocivos como monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno;

⑦Conveniencia: Reemplazo de diferentes tipos de liberaciones de energía constante a través de diferentes cantidades de llenado La hoja y el activador de calentamiento pueden controlar la presión de trabajo del sistema de expansión, para adaptarse a diferentes entornos de trabajo;

⑧Economía: todo el sistema se puede usar repetidamente y el costo de uso es bajo;

⑨Seguridad: el proceso de ensamblaje, llenado y transporte es seguro y confiable, en comparación con la voladura explosiva Puede eliminar el accidente del colapso de la pistola tonta;

⑩Rápido: las operaciones de ensamblaje y llenado son simples y el tiempo de preparación de la excitación es corto, lo que puede mejorar en gran medida la eficiencia del trabajo y la producción en masa.

4 Situación de prueba de craqueo por gas de dióxido de carbono
4.1 Propósito de la prueba

Debido a los densos edificios que rodean el pozo de cimentación, la presión de petición circundante es alta y no se pueden utilizar técnicas de construcción con grandes vibraciones como la voladura. Se espera que los resultados de las pruebas del método de craqueo por gas de dióxido de carbono se puedan utilizar para analizar si se puede resolver el problema de la excavación de roca dura. A través de experimentos, se determinan los parámetros relevantes como la superficie de la cara, la distancia del orificio de perforación, la profundidad del orificio y el ángulo de inclinación, lo que brinda soporte de datos para analizar y mejorar la eficiencia del craqueo del gas de dióxido de carbono. El impacto del método de agrietamiento de rocas en la vibración circundante, el ruido, las rocas voladoras, etc., se prueba a través de experimentos.

4.2 Lugar de prueba y condiciones geológicas

En esta prueba, la formación rocosa en el lado oeste del eje 43, que tiene una superficie abierta y una formación rocosa representativa, se selecciona aproximadamente 13 m por debajo del plano del pozo de cimentación, y el rango de prueba es de 1,5 m × 4 m. El tipo de roca del sitio de prueba es un conglomerado levemente degradado <9-1>, el contenido de grava es de aproximadamente 75% -85%, y es sub-redondo a sub-prismático. El tamaño es principalmente de 1,50 a 7,50 cm en dirección vertical y el tamaño máximo de partícula es superior a 10,0 cm. , Los guijarros están distribuidos de forma desigual.

4.4 Resumen de la prueba

(1) Los resultados de la prueba muestran que la capacidad de agrietamiento de la roca básicamente cumple con los requisitos de construcción de la formación rocosa ligeramente erosionada, el proceso es simple y la operatividad es fuerte. Esta prueba encontró que el espaciado de los agujeros es de 0,8 × 0,8 my la profundidad del agujero es de 3,0 m. El efecto de agrietamiento de la roca es ideal y se puede utilizar como parámetro de construcción de roca de agrietamiento de gas de dióxido de carbono para la construcción de excavación de piedra. El pozo de 18m3 perforado esta vez puede llegar a 40m3 de roca fisurada. Después de que la roca se agrieta, la explosión de rocas grandes puede romperse rápidamente.

(2) A través de experimentos, se encontró que el método de agrietamiento de rocas tiene menos impacto en la vibración, el ruido y las rocas que vuelan alrededor del pozo de cimentación, y la seguridad general del agrietamiento por dióxido de carbono es mejor que la voladura ordinaria.

(3) En resumen, el uso de tecnología de construcción de craqueo de gas de dióxido de carbono, el proceso es simple, el efecto de romper la formación rocosa ligeramente erosionada es ideal y el impacto en el medio ambiente circundante es pequeño. No solo puede cumplir con el período de construcción y los requisitos de seguridad de la excavación de piedra de este proyecto, sino que también puede desempeñar un papel positivo en la promoción del alcance de la protección del suelo urbano y la excavación de piedra que está estrictamente prohibida para la construcción con voladuras.

5 Método de implementación del craqueo del gas de dióxido de carbono.
5.1 Método de construcción de la sala de operaciones en tierra

(1) Preparación antes de llenar la galleta de dióxido de carbono.

(2) Montaje:

① Coloque el tubo de almacenamiento de líquido del dispositivo de fracturamiento en el estante de exhibición, inserte el alambre de hierro en el tubo principal y haga que el extremo con el gancho sobresalga del extremo del tubo principal con letras. Luego, enganche el cable del dispositivo de calentamiento con el cable de hierro y tire del cable para hacer que el cable sobresalga del otro extremo del tubo de almacenamiento de líquido;

②La cizalla de presión constante se instala en la junta y se conecta con el cable del dispositivo de calentamiento. A continuación, extraiga el dispositivo de calentamiento para que las rebanadas reductoras de presión constante entren por completo en el tubo de almacenamiento de líquido;

③Apriete el tubo de liberación primero, y luego apriete la válvula de llenado, todo atornillado hasta que la mano no se pueda atornillar;

④Coloque el dispositivo de ruptura atornillado en la máquina de desmontaje. En las mordazas, inserte un extremo de la válvula de llenado en el cabezal de desmontaje y montaje. Luego, gire el botón de parada de emergencia en el sentido de las agujas del reloj y presione el botón de inicio para iniciar la máquina de desmontaje;

⑤ Presione y mantenga presionado el botón de sujeción y suéltelo después de que la presión aumente a más de 10 MPa. Luego presione y mantenga presionado el botón de apriete cuando la presión aumente a 10MPa, suelte el botón de apriete;

⑥ Presione y mantenga presionado el botón de liberación, y luego gire la galleta;

⑦Repita el paso

⑧ Mida la resistencia, la resistencia normal es generalmente 2Ω.

(3) Inflación:

①Coloque el dispositivo de ruptura en la mesa de llenado para alinear los orificios de llenado, apriete la varilla de sujeción y use una llave Allen para abrir la válvula de llenado;

②Presione el botón de reinicio en la máquina llenadora para encender el indicador de pesaje en Despeje;

③Desgasificación: Antes de trabajar por primera vez todos los días, es necesario desinflar para vaciar toda la tubería. Primero abra la válvula de bola de entrada y la válvula de bola de salida en la estación de llenado. Luego presione el botón de desinflado hasta que la válvula de bola de salida emita gas blanco continuo, luego cierre la válvula de bola de salida;

④Lavar la tubería: después de presionar el botón de desinflado, cierre la válvula de bola de entrada y luego abra la válvula de bola de salida para liberar el dióxido de carbono en la galleta. Cierre la válvula de bola de salida después de una gran parte;

⑤ Llenado: después de cerrar la válvula de bola de salida, abra la válvula de llenado de la galleta, el dióxido de carbono líquido enfriará la galleta a aproximadamente -10 ° C, y la galleta se puede cargar sin alta presión después de enfriarse. Instale dióxido de carbono líquido y la máquina se detendrá automáticamente cuando la presión alcance los 8 MPa después de que la galleta esté llena. Una vez detenida la máquina, utilice una llave Allen para cerrar la válvula de llenado de la galleta, luego cierre la válvula de bola de entrada y luego abra la válvula de bola de salida para liberar el exceso de gas;

⑥ Prueba de estanqueidad: coloque la válvula de llenado y el tubo de liberación de la galleta por separado en el agua, asegúrese de que no salgan muchas burbujas.

5.2 Método de construcción in situ

(1) Transporte de equipos:

① La galleta tiene 2 m de largo y un diámetro exterior de 110 mm. Cuando la galleta está llena de gas, cuando la presión en el tubo alcanza los 8 MPa, el llenado se ha completado. En este momento, la masa de dióxido de carbono líquido en la galleta es de aproximadamente 6,8 kg. La capacidad de agrietamiento de la roca brisa es de 14-30 m3.

② Después de que el cracker se llena con dióxido de carbono líquido en el suelo, se iza verticalmente al sitio de la roca pseudo-agrietada con una grúa o grúa torre.

(2) Perforación: Elija el tipo de plataforma de perforación: Para roca dura, elija una plataforma de perforación de fondo de pozo para perforar. La pendiente de la superficie vacía debe ser superior a 1: 0,35. Generalmente, se disponen dos filas de agujeros en la superficie de la roca y se disponen en forma de flor de ciruelo. El diámetro del agujero es de 13 cm. El espaciamiento del pozo es de 0.8-1.2 m en direcciones vertical y horizontal, y la profundidad de perforación es de 3 a 4 m, y se perfora en la formación rocosa a 90 °.

(3) Instalación del cracker: después de completar la perforación, use una tráquea para soplar el lodo y las rocas pequeñas en el hoyo, limpie los escombros en el hoyo y luego rellene con la grava apropiada. Conecte la galleta llena de gas y la tubería de conexión de 2 m de largo para formar una tubería, y coloque la galleta en el agujero para asegurarse de que la tubería de conexión gotee de la superficie de la roca. Después de instalar la galleta, llene el espacio entre la galleta y el orificio con guamita de 3 ～ 5 mm y vibre con una varilla vibratoria para compactarla.

(4) Detección de resistencia del dispositivo de ruptura y protección de fijación de cables:

① Coloque el dispositivo de ruptura en el agujero y llénelo con guamite, después de vibrar y compactar, saque un cable del dispositivo de ruptura;

② Compruebe si el cable se utiliza antes. Hay defectos como piel rota, grietas o cables rotos; ③Utilice un multímetro para medir la resistencia del cable conductor del cracker, la resistencia debe ser de aproximadamente 4Ω, si la resistencia es demasiado grande o la resistencia es 0, no se calificará;

④Utilice un cable de acero doble para conectar cada galleta.Las cabezas de los tubos de conexión están todas conectadas en serie, el extremo del cable de acero se fija en una posición firme y cada orificio está cubierto con lona de asfalto para evitar que la grava salga volando. ;

⑤Conecte todos los disyuntores en serie con cables según la potencia del excitador, y finalmente conecte al excitador.

(5) Excitación: Conecte todos los dispositivos de fracturamiento en serie con cables, conéctelos al excitador, mueva el excitador a una posición segura y active la roca que se agrieta después de que todo el personal haya evacuado del área peligrosa.

(6) Reciclaje:

① Transporte el dispositivo de ruptura recuperado a la sala de operaciones, coloque el dispositivo de ruptura en las mordazas de la máquina de desmontaje e inserte un extremo de la válvula de llenado en el cabezal de desmontaje y montaje. Luego, gire el botón de parada de emergencia en el sentido de las agujas del reloj y presione el botón de inicio para iniciar la máquina de desmontaje;

② Presione y mantenga presionado el botón de liberación, y luego gire la galleta;

③Limpie los residuos dentro de la galleta para el próximo uso.

6. Conclusión
La tecnología de construcción de excavación de roca agrietada con dióxido de carbono es perforar y agrietar la roca en la masa rocosa con la cara abierta para hacer que la masa rocosa se rompa y se deslice para formar la superficie límite del espacio libre, y continuar a lo largo de las direcciones vertical y horizontal de la cara abierta tras la roca agrietada. Los pozos de perforación de gran superficie se utilizan para la construcción de craqueo por gas de dióxido de carbono, que pueden completar de manera eficiente y rápida la excavación de fosas de cimentación profundas. Desempeñar un papel ejemplar en la construcción de rocas agrietadas de pozos de cimentación a cielo abierto similares para satisfacer mejor las necesidades del desarrollo de la tecnología de construcción de excavación de piedra de cimentación urbana en el futuro, promover la construcción eficiente y segura de la tecnología de construcción de subterráneos y satisfacer la energía -Ahorro y reducción del consumo Reclamación de construcción verde.