V.2. Вибухові роботи

У будівництві вибухові роботи виконують при розпушуванні ґрунтів, дробленні скельних і мерзлих грунтів та негабаритів, руйнуванні буді­вельних конструкцій та обрушенні будинків і споруд. За допомогою вибуху утворюють котловани і траншеї, споруджують насипи, дамби, спеціальні грунтові основи і інші земляні споруди, виконують ущільнення ґрунтів, утворюють камуфлетні порожнини у буронабивних палях і ґрунтових анкерах тощо.

Вибухові роботи - це роботи, під час яких для здійснення меха­нічної роботи використовується енергія вибуху.

114

Вибухом називають надзвичайно швидке хімічне перетворення речовини, що супроводжується виділенням енергії, утворенням стисне­них газів та ударної хвилі.

Для здійснення вибуху потрібно мати вибухові речовини, засоби підривання та технічні засоби утворення зарядних камер та облашту­вання їх зарядом і забивкою.

Вибухові речовини (ВР) - це хімічні або механічні суміші, здатні під впливом зовнішньої дії змінювати свій стан з великою швидкістю.

У будівництві використовують три типи вибухових речовин: ініцію­вальні, бризантні та метальні.

Ініціювальні ВР легко вибухають під дією відносно невеликих ме­ханічних (удар, прокол) або теплових (вогонь, іскра, тертя) впливів. Ці речовини - гримуча ртуть, тринітрорезорцинат свинцю (ТНРС), азид свинцю, тетрил - застосовують для оснащення капсулів-детонаторів та капсулів-запальників.

У бризантних, або дроблячих, речовинах вибухове перетворення здійснюється у формі детонації під впливом хвилі від вибуху ініцію­вальних речовин. Швидкість детонації (поширення вибухового пере­творення) досягає у них 7000...8500 м/с. Найчастіше у будівництві використовують такі бризантні вибухові речовини: аміачно-селітрові (амоніти), нітрогліцеринові (динаміти) та нітропохідні ароматичного ряду (тротили). їм властиві порівняно незначна чутливість до удару і достатня безпека при застосуванні.

Метальні ВР мають відносно низьку швидкість вибухового пере­творення (300...400 м/с). До цього класу належить димний та бездим­ний порох.

У будівництві ВР застосовують у порошкоподібному, гранульовано­му (грамоніти, гранулотоли тощо), пресованому, литому, пластичному та розчннонаповненому стані. Порошкоподібні ВР фасують у паперову тару у вигляді патронів, пресовані - у вигляді брикетів, а розчинона-повнені - у поліетиленові оболонки.

Засоби підривання - детонатори, запалювальні трубки, вогнепро­відний шнур, детонувальний шнур, дріт електровибухової мережі, дже­рела струму, контрольно-вимірювальні прилади.

Капсулі-детопатори (рис.У.2, а) призначаються для ініціювання зарядів ВР. Вибухає капсуль-детонатор від пучка іскор вогнепровід­ного шнура, від вибуху детонувального шнура чи від полум'я електро-запальника.

Детонатори бувають миттєвої та уповільненої дії (від тисячних часток секунди до кількох секунд). Наприклад, електродетонатор упо­вільненої дії (рис.У.2, д) має, крім капсуля-детонатора й електроза-нальника, сповільнювач, розміщений між запальною речовиною та ініцію­вальним зарядом капсуля-детонатора. Застосування детонаторів з різним уповільненням дає змогу зменшити сейсмічну та метальну дію вибуху незважаючи на значну кількість речовин, що одночасно підриваються.

115

Рис. V.2. Приладдя для вогневого та електричного способів підривання: а — капсуль-детонатор; б — способи підривання детонувального шнура; в — з'єднан­ня детонувального шнура; г — запалювальна трубка, що виготовляється на місці роботи; д — електродетонатор уповільненої дії; / — гільза; 2 — чашечка; З — сітка; 4 — ТНРС; 5 — азид свинцю; б — гримуча ртуть; 7 — тетрил (або ТЕН, або гексоген); 8 — капсу-лі-детонатори; 9 — гніт; 10 — бурова шашка; // — з'єднання внакладку; 12 — те саме, внакладку із капсулем-детонатором; 13 — те саме, прямим (морським) вузлом; 14 — те саме, подвійною петлею; 15 — ізоляційна стрічка; 16 — тліючі гніти; 17 — дроти; 18 — пластикова пробка; 19 — платиново-іридієвий місток; 20 — запалювальний склад; 21 — мастика; 22 — сповільнювач вибуху

Запалювальні трубки, як правило, виготовляють на місці виконан­ня вибухових робіт (pHc.V.2, г), і вони складаються з капсуля-детона-тора, вогнепровідного шнура (ВШ) та тліючого ґнота (за потреби). Підпалення запалювальних трубок, розміщених у зарядах, здійснюють тліючим гнітом, відрізком ВШ, запалювальним патрончиком. Поодино­кий шнур можна запалити запальничкою.

Детонувальний шнур (ДШ) використовують для одночасного підри­вання кількох зарядів. Шнур має серцевину з бризантної ВР (ТЕНу чи гексогену) із двома напрямленими нитками та низкою внутрішніх і зовнішніх обплетень, покритих вологоізольованою оболонкою. При влаштуванні вибухової мережі детонувальний шнур з'єднують вна­кладку, внакладку з капсулем-детонатором, прямим вузлом, подвійною петлею (pnc.V.2, в) або, при виході ДШ із зарядів, пучком. Якщо кінців ДШ не більше шести, їх підривають запалювальною трубкою, якщо більше - тротиловою шашкою (pnc.V.2, б).

Джерелами струму можуть бути вибухові машинки, сухі батареї та елементи, лужні й кислотні акумулятори, а також пересувні силові, освіт­лювальні електростанції та стаціонарні електроосвітлювальні мережі.

Під час підривання використовують ВР у вигляді зарядів. Заряд -це заздалегідь розрахована за масою і формою розміщення вибухова

116

речовина, вміщена у зарядну камеру та оснащена засобом підривання. За формою розрізняють заряди зосереджені, подовжені та розосереджені. Заряди бувають зовнішні (накладні), розташовані на поверхні об'єкта, та внутрішні, розташовані всередині об'єкта, що підлягає підриванню. Внутрішні заряди розміщують у зарядних камерах (порожнина, достатня для правильного розміщення заряду та засобу підривання), що утво­рюються за допомогою технічних засобів або вручну у вигляді шпурів, свердловин, котлів, шурфів, штолень тощо.

Для забивки використовують пластичні (глинопіщані) суміші та сипкі (бурове борошно, пісок, дрібний щебінь тощо) матеріали, воду в поліетиленових ампулах, швидкотверднучі матеріали (гіпсові та цементні швидкотверднучі розчини) і тверді матеріали (саморозклинювальні пробки тощо).

Залежно від засобів підривання розрізняють три способи підривання: вогневий, електричний та детонувальним шнуром. Два перших способи підривання можна використовувати самостійно; підривання зарядів детонувальним шнуром виконують сумісно з вогневим або електрич­ним способом.

Вогневий спосіб є основним для підривання поодиноких зарядів ВР (дроблення конструктивних елементів, валунів та негабаритів, улаш­тування горизонтальних виробок тощо). Підривання зарядів здійсню­ють за допомогою запалювальних трубок.

Електричний спосіб підривання застосовують, коли треба одночас­но підірвати велику кількість зарядів. Для здійснення вибуху потрібні електродетонатори, дріт (з якого монтують електровибухову мережу), джерела струму та контрольно-вимірювальні прилади.

Підривання детонувальним шнуром виконують у разі потреби підірвати одночасно велику групу зарядів, у тому числі розосередже­них. Цей спосіб забезпечує надійний захист від блукаючих струмів, істотно зменшує небезпеку під час виконання робіт по заряджанню та особливо під час ліквідування відмов.

За черговістю підривання окремих зарядів (або їхніх груп) розріз­няють миттєве, короткоуповільнене та уповільнене підривання.

За спрямованістю енергії вибуху розрізняють підривання на викид, на розпушування (дроблення) та на ущільнення.

Ефект дії вибуху характеризує воронка викиду (pnc.V.3, а, б), що розглядається як простий перевернутий конус. Основні елементи во-ронки викиду: W - відстань від центра заряду до найближчої відкри­тої поверхні (ЛНО - лінія найменшого опору); R - радіус дії вибуху (радіус руйнування); г - радіус воронки викиду; п - відношення раді­уса воронки викиду до лінії найменшого опору (п = r / W ) - показ­ник дії вибуху.

Залежно від величини п розрізняють воронку: нормального викиду (п = 1); посиленого викиду (п > 1); послабленого викиду (п < 1); випираючої дії (?г < 0,75; зовнішня дія виявляється лише у подрібненні

117

Посилений горн ~\*У І

R^DMW

J ⁽

⁽8%ї№' ЇТЖ^Ї™ формальний гор*\

Вказані для подвійного горна)

\ І \ І

Горн, що Випирає___*/ Y /

Ґрунт, що Впав назад

\^и у-Подріінеиняіглибина залежить дід диду ґрунту)

q ^ ~ной5шиши камуфлет'

Рис. V.3. Схеми розміщення зарядів для вибуху на викид ґрунту. а — ефект викиду грунту від вибуху заряду; 6 — елементи воронки; в — розміщення зарядів для спрямованого викиду грунту при одночасному підриванні; г — те саме, при різночасному; д — шурф для закладання зосередженого заряду в грунт; d — висота гребеня воронки; р - загальна глибина воронки із урахуванням висоти гребеня (валика); С — маса заряду; / — заряди ВР; 2 — напрямок викиду основної маси грунту; 3 — зарядна камера; /, //, /// — послідовність підривання зарядів

та деякому випиранні поверхні); ущільнювальної дії - камуфлетну (п = 0; зовнішня дія на поверхні ґрунту не виявляється).

Вибухами на розпушування підривають тверді й крихкі горні по­роди, скельні, напівскельні та мерзлі грунти, бетонні, залізобетонні, кам'яні, металеві та інші конструктивні елементи споруд, що не стискаються.

Вибухами на ущільнення утворюють підземні виробітки та по­рожнини у ґрунтах, що стискаються, ущільнюють незв'язні й осадкові ґрунти, утворюють камуфлетні порожнини для буронабивних паль та ґрунтових анкерів тощо.

Вибухами на викид виконують переміщення ґрунтових мас при утворенні профільних земляних споруд у вигляді виїмок (котлованів, траншей), каналів, насипів, дамб, спеціальних основ, а також у процесі очищення та поглиблення річок тощо. Різновидами вибуху на викид є спрямований викид ґрунту під час зведення земляних валів, перемичок

118

та гребель (pnc.V.3, в, г) та вибух на скидання, що застосовують для утворення стійких площадок на косогорах, при обрушенні потенційно нестійких масивів та під час улаштування перемичок і гребель у го­ристій місцевості.

Залежно від форми, розмірів та способу розміщення заряду ВР по відношенню до об'єкта, що підривається, розрізняють такі методи вико­нання вибухових робіт: шпурових зарядів, якщо заряд розташовано всередині об'єкта підривання у шпурах; свердловинних зарядів - те саме, тільки у свердловинах; котлових зарядів - у шурфі або сверд­ловині, що мають розширення у вигляді котла; камерних зарядів, коли підривають великі зосереджені заряди масою до кількасот тонн у спеці­альних виробітках-камерах; щілинних зарядів, коли підривають подов­жені за формою (іноді розчленовані на окремі частини) заряди, розмі­щені у спеціальних вузьких виїмках - щілинах; комбінованих зарядів, що включає різні комбінування розглянутих методів; зовнішніх зарядів (накладних), за яким заряди розташовують на поверхні об'єкта, що підривають.

Метод шпурових зарядів застосовують при: розпушуванні або дроб­ленні скельних, напівскельних та мерзлих грунтів (pnc.V.4, а), дробленні окремих каменів, негабаритів та будівельних конструкцій (рис.У. 4,6), руйнуванні несівних конструкцій у разі обрушення будинків та інже­нерних споруд, проходці допоміжних виробіток під час підготовки ви­бухів на викид або, наприклад, для утворення котлів (pnc.V.4, в) тощо. Поодинокі шпурові заряди застосовують при корчуванні.

На площині шпури розміщують у ряд або в шаховому порядку і заряджають тротиловими шашками, патронами з гігроскопічних порош­коподібних і гранульованих ВР. Заряд у шпурі має займати не більш як ²/₃ його довжини; верхню третину шпуру заповнюють забивкою -спочатку пластичною сумішшю у вигляді глинопіщаного пижа, потім сипким матеріалом - піском або буровим борошном. Підривають шпу­рові заряди електричним способом або за допомогою детонувального шнура. Для зменшення сейсмічної дії вибуху застосовують електроде-тонатори уповільненої дії або по контуру виїмки нарізають щілини, що компенсують ударну хвилю.

Метод свердловинних (колонкових) зарядів застосовують у разі утворення виїмок великого об'єму вибухами на викид або при відби­ванні уступів виїмок (рис.У.4, д), розпушуванні ґрунтів, що промерзли на значну глибину (понад 1,5...2 м), руйнуванні великих бетонних фундаментів, ущільненні грунтів тощо. Свердловинні заряди бувають вертикальні, похилі та горизонтальні. Вертикальні та похилі свердловини влаштовують нижче підошви уступу (перебур) на глибину 0,6...2 м. Відстань між крайнім рядом свердловин і боковою поверхнею уступу беруть від 0,5 до 0,25 його висоти. Свердловини у ряду розташовують на відстані а = (0,7...0,9) W, а відстань до свердловин наступного ряду беруть Ь= (0,6...0,8) W.

119

бульдозер (рис. IV.13, б). Екскаватор при цьому може переміщува­тись по осі, зміщеній у бік відвалу.

Послідовність розроблення ґрунту з одного місця стоянки екскаватора, як правило, така: у вертикальній площині розроблення ґрунту ведеться ярусами до 1,5...2 м завглибшки. У горизонтальній площині зв'язні ґрунти розробляють з одного боку траншеї з постійним її поглибленням та улаш­туванням відповідного укосу, після чого те саме роблять з іншого боку (рис. IV. 13, в, г). Розроблення легких (сипких) ґрунтів можна починати із осьової лінії траншеї. Якщо розробляють глибокі траншеї, а екскава­тор переміщують зигзагом, відвали улаштовують по обидва боки проходки.

Траншеї під фундаменти мілкого закладання влаштовують універ­сальними одноківшевими екскаваторами з ковшем місткістю 0,15 m^j та відвантаженням ґрунту в автосамоскиди.

Багатоківшевими екскаваторами розробляють траншеї для укладан­ня трубопроводів значної довжини, якщо ґрунти м'які й щільні. Ними, як правило, розробляють траншеї з вертикальними стінками. У такому разі отримують менший недобір ґрунту і більш чітке окреслення тран­шеї порівняно з іншими землерийними машинами. Потрібне лише не­значне зачищення дна.

У слабких ґрунтах для утворення стійких стінок траншей на екска­ваторі додатково встановлюють легкознімні ланцюгові укосостворюва-чі, що надають траншеї трапецеїдального профілю. Наприклад, ланцю­говим багатоківшевим екскаватором, комбінуючи складові частини робочого органа, можна створити вісім розмірів траншей: чотири прямо­кутних 2,5 та 3,5 м завглибшки, 0,8 та 1,1 м завширшки та чотири тра­пецеїдальних 2,5 та 3,5 м завглибшки, траншеї зверху 2,8 м завширшки, а знизу 0,8 та 1,1 м.

Застосовують багатоківшеві екскаватори ланцюгові (рис. IV. 13, д) та роторні поздовжнього копання. Ширина траншеї залежно від типу машини — 0,4...1,8 м, а глибина — до 3,5 м.

Експлуатаційна змінна продуктивність багатоківшевого екскавато­ра, м³/зміну,

П_с = 60 Cqnk_xk₄, (IV. 18)

де п — кількість розвантажуваних ковшів за хвилину, яка залежить від швидкості руху ковшів та відстані між ними.

Поодинокі виїмки під фундаменти колон чи опор копають екска­ваторами, оснащеними зворотною лопатою, вивантажуючи ґрунт у транс-

Рис. IV. 13. Розроблення траншей екскаваторами:

а — оснащених зворотною лопатою чи драглайном (грунт укладається у відвал при тор­цевій проходці); б — те саме, при боковій проходці; в - послідовність розроблення зво­ротними лопатами поздовжніх широких траншей; г — те саме, вузьких траншей; д — багатоківшевим ланцюговим екскаватором; є — схема розроблення зворотною лопатою окремих виїмок під фундаменти колон чи опор; / — вісь проходки; 2 — стоянка екскаватора; З — віха; 4 — вісь наступної захватки; І...XII — послідовність виконання робіт

93

портні засоби (рис. IV.13, є). На м'яких та щільних грунтах вико­ристовують екскаватор, оснащений грейфером. Розміщується екскаватор уздовж осі розташування фундаментів або із незначним зміщенням.