Exploration et analyse de la technologie de construction du système de démolition de roches au dioxyde de carbone

Résumé : La construction du métro chinois est actuellement dans une phase de développement rapide, et la plupart d'entre eux sont construits dans les quartiers prospères de la ville. Le contrôle de la pollution causée par le creusement et la construction des stations de métro est relativement strict. Si le terrain est constitué de formations rocheuses plus épaisses, plus dures et plus complexes, l'excavation et la construction de roches sont difficiles. Comment accélérer l'excavation de la roche dure et la progression de la construction dans le but d'assurer la sécurité de la fosse de fondation, des bâtiments environnants, des piétons et des véhicules ? L'exigence de la période de construction est un problème majeur rencontré par l'excavation de la fosse de fondation du métro. La technologie d'excavation de roches de fissuration au CO2 (Système de démolition de roches au CO2) est adoptée pour percer et étendre la masse rocheuse avec la face ouverte afin de faire rompre et glisser la masse rocheuse pour former la surface limite de l'espace libre, puis continuer le long de la face ouverte après la roche fissurée. Le forage sur une grande surface dans le sens de la construction de craquage du gaz CO2 peut achever efficacement et rapidement l'excavation de la fosse de fondation profonde de la station.

1 Aperçu du projet
Une station de métro à Guangzhou est une station souterraine de quatre étages avec une longueur totale de 445,21 m, une largeur de section standard de 23,8 m et une profondeur de fosse de fondation d'environ 30 m. La surface rocheuse où se trouve la station est enfouie à faible profondeur, principalement composée de roches quaternaires telles que conglomérat légèrement altéré, siltite argileuse légèrement altéré, mudstone sableux légèrement altéré, mudstone légèrement altéré et conglomérat de galets mélangés légèrement altéré, avec une résistance rocheuse élevée et altérée La profondeur d'excavation de la roche est de 6 à 20 m, et la paroi rocheuse légèrement altérée devient plus épaisse vers le nord. D'après la situation actuelle, la maçonnerie restante à l'extrémité nord de la station est d'environ 80 000 m3, avec une longueur d'environ 240 m.

2 Principe de la roche de craquage de gaz CO2 (système de démolition de roche)
Le principe du craquage de roches gazeuses CO2 (système de démolition de roches) consiste à utiliser du dioxyde de carbone liquide pour gazéifier et se dilater rapidement et rapidement dans des conditions de chauffage soudain pour produire une forte force d'impact. Grâce à un contrôle approprié, l'effet de fissuration de la roche est créé.

Tout d'abord, utilisez la machine de remplissage pour remplir le dioxyde de carbone liquide dans le craquelin (et installez également le dispositif de chauffage, la feuille de fer inférieure, etc.) et installez le craquelin dans le trou pour sceller hermétiquement le trou ; puis utilisez l'excitateur pour activer Le dispositif de chauffage dans le craqueur fait que le dioxyde de carbone liquide se dilate rapidement plus de 1 000 à 2 000 fois dans des conditions de chauffage rapide, ce qui génère instantanément une forte pression d'impact (300 à 400 MPa). Percez la feuille de fer au bas du joint, puis sortez rapidement le long du trou d'aération défini. En raison du trou fermé, le gaz ne peut pas s'échapper librement, ce qui aura un impact sur les roches environnantes et produira des effets destructeurs, entraînant un effet de fissuration de la roche (démolition de roche).

3 Avantages de la roche de craquage de gaz carbonique (système de démolition de roche)
Principaux avantages:

Il a des caractéristiques de sécurité essentielles. Il est très sûr en termes de stockage, de transport, de transport, d'utilisation et de recyclage. Le moteur principal est séparé de l'équipement du craqueur et le temps entre le remplissage du gaz et la fin du craquage de la roche est relativement court. La perfusion de dioxyde de carbone liquide ne prend que 1 à 3 minutes, et l'excitation jusqu'à la fin ne prend que 4 ms. Il n'y a pas d'arme muette pendant le processus de mise en œuvre et aucune inspection des armes à feu n'est requise. La distance d'avertissement de sécurité est courte et il n'y a pas de danger caché pour la sécurité ;

Il peut s'agir d'une fissuration directionnelle et peut être contrôlé avec retard, en particulier dans des environnements spéciaux, tels que les zones résidentielles, les tunnels, les métros, les souterrains, etc., pendant le processus de mise en œuvre, il n'y a pas de vibration destructrice et d'onde courte, et cela peut affecter les alentours. Aucun impact destructeur sur l'environnement;

Pas besoin de feux d'artifice, gestion simple, facile à apprendre, moins d'opérateurs, pas besoin de personnel professionnel ; ④Les matériaux sont riches en sources, disponibles sur place, les usines chimiques, les stations de remplissage de gaz ont du dioxyde de carbone liquide ;

Améliorez l'efficacité, réduisez le coût. Réduisez les procédures d'approbation complexes et les restrictions de gestion. Avant d'injecter du dioxyde de carbone, ce sont des produits non explosifs ;

Protection de l'environnement : la ventilation directionnelle ne cause pas de dommages à l'environnement et ne produit pas de gaz nocifs tels que le monoxyde de carbone et les oxydes d'azote ;

Commodité : Remplacement de différents types de dégagements d'énergie constants grâce à différentes quantités de remplissage La feuille et l'activateur de chauffage peuvent contrôler la pression de travail du système d'expansion, afin de s'adapter à différents environnements de travail ;

Économie : l'ensemble du système peut être utilisé à plusieurs reprises et le coût d'utilisation est faible ;

⑨Sécurité: Le processus d'assemblage, de remplissage et de transport est sûr et fiable, comparé au dynamitage explosif Peut éliminer l'accident d'effondrement d'un pistolet muet;

Rapide : les opérations d'assemblage et de remplissage sont simples et le temps de préparation de l'excitation est court, ce qui peut grandement améliorer l'efficacité du travail et la production en série.

4 Situation d'essai de craquage de gaz carbonique
4.1 Objectif du test

En raison des bâtiments denses entourant la fosse de fondation, la pression de pétition environnante est élevée et les techniques de construction avec de grandes vibrations telles que le dynamitage ne peuvent pas être utilisées. On espère que les résultats des tests de la méthode de craquage de gaz carbonique pourront être utilisés pour analyser si le problème d'excavation de la roche dure peut être résolu. Grâce à des expériences, les paramètres pertinents tels que la surface de la face, la distance du trou de forage, la profondeur du trou et l'angle d'inclinaison sont déterminés, ce qui fournit un support de données pour analyser et améliorer l'efficacité du craquage du gaz carbonique. L'impact de la méthode de fissuration des roches sur les vibrations environnantes, le bruit, les projections de roches, etc., est testé par des expériences.

4.2 Lieu d'essai et conditions géologiques

Dans cet essai, la formation rocheuse du côté ouest du 43e axe, qui a une surface ouverte et une formation rocheuse représentative, est sélectionnée à environ 13 m sous le plan de la fosse de fondation, et la plage d'essai est de 1,5 m × 4 m. Le type de roche du site d'essai est un conglomérat légèrement altéré <9-1>, la teneur en gravier est d'environ 75 à 85 % et elle est sub-arrondie à subprismatique. La taille est principalement de 1,50 à 7,50 cm dans le sens vertical, et la taille maximale des particules est supérieure à 10,0 cm. , Les cailloux sont inégalement répartis.

4.4 Résumé des tests

(1) Les résultats des tests montrent que la capacité de fissuration de la roche répond fondamentalement aux exigences de construction de la formation rocheuse légèrement altérée, le processus est simple et l'opérabilité est forte. Ce test a révélé que l'espacement des trous est de 0,8 × 0,8 m et que la profondeur des trous est de 3,0 m. L'effet de craquage de la roche est idéal et il peut être utilisé comme paramètre de construction de roche de craquage de gaz carbonique pour la construction d'excavation de pierre. Le trou de 18m3 foré cette fois peut atteindre 40m3 de roche fissurée. Une fois la roche fissurée, le dynamitage de grosses roches peut être rapidement brisé.

(2) Grâce à des expériences, il a été constaté que la méthode de fissuration des roches a moins d'impact sur les vibrations, le bruit et les roches volantes autour de la fosse de fondation, et la sécurité globale de la fissuration au dioxyde de carbone est meilleure que le dynamitage ordinaire.

(3) Pour résumer, l'utilisation de la technologie de construction de craquage de gaz carbonique, le processus est simple, l'effet de casser la formation rocheuse légèrement altérée est idéal et l'impact sur l'environnement est faible. Il peut non seulement répondre à la période de construction et aux exigences de sécurité de l'excavation de la pierre de ce projet, mais également jouer un rôle positif dans la promotion de la portée de la protection des terres urbaines et de l'excavation de la pierre strictement interdite de dynamitage.

5 Méthode de mise en œuvre du craquage du gaz carbonique
5.1 Méthode de construction de la salle d'opération au sol

(1) Préparation avant remplissage du craqueur de dioxyde de carbone.

(2) Assemblage :

① Placez le tube de stockage de liquide du dispositif de fracturation sur le présentoir, insérez le fil de fer dans le tuyau principal et faites dépasser l'extrémité avec le crochet de l'extrémité du tuyau principal avec le lettrage. Accrochez ensuite le fil de l'appareil de chauffage avec le fil de fer et tirez le fil pour faire dépasser le fil de l'autre extrémité du tube de stockage de liquide ;

Le cisaillement à pression constante est installé sur le joint et connecté au fil de l'appareil de chauffage. Retirez ensuite le dispositif de chauffage pour que les tranches de réduction de pression constante pénètrent complètement dans le tube de stockage de liquide ;

Serrez d'abord le tube de libération, puis serrez la valve de remplissage, le tout vissé jusqu'à ce que la main ne puisse plus être vissée;

④Placer le dispositif de rupture vissé dans la machine de démontage Sur les mors, insérer une extrémité de la valve de remplissage dans la tête de démontage et de montage. Tournez ensuite le bouton d'arrêt d'urgence dans le sens des aiguilles d'une montre et appuyez sur le bouton de démarrage pour démarrer la machine de démontage ;

Appuyez sur le bouton de serrage et maintenez-le enfoncé et relâchez-le une fois que la pression a atteint plus de 10 MPa. Appuyez ensuite sur le bouton de serrage et maintenez-le enfoncé lorsque la pression atteint 10 MPa, relâchez le bouton de serrage ;

Appuyez sur le bouton de déverrouillage et maintenez-le enfoncé, puis retournez le cracker ;

Répétez l'étape

Mesurez la résistance, la résistance normale est généralement de 2Ω.

(3) Inflation :

①Placer le dispositif de rupture sur la table de remplissage pour aligner les trous de remplissage, serrer la tige de serrage et utiliser une clé Allen pour ouvrir la vanne de remplissage ;

Appuyez sur le bouton de réinitialisation de la machine de remplissage pour allumer l'indicateur de pesage Clearing ;

③Dégazage : Avant de travailler pour la première fois chaque jour, il est nécessaire de dégonfler pour vider toute la canalisation. Ouvrez d'abord le robinet à tournant sphérique d'entrée et le robinet à tournant sphérique de sortie sur la station de remplissage. Appuyez ensuite sur le bouton de dégonflage jusqu'à ce que le robinet à tournant sphérique de sortie émette un gaz blanc continu, puis fermez le robinet à tournant sphérique de sortie ;

Lavez le tuyau : après avoir appuyé sur le bouton de dégonflage, fermez le robinet à tournant sphérique d'entrée, puis ouvrez le robinet à tournant sphérique de sortie pour libérer le dioxyde de carbone dans le craqueur. Fermez le robinet à tournant sphérique de sortie après une grande partie;

⑤Remplissage : après avoir fermé le robinet à tournant sphérique de sortie, ouvrez le robinet de remplissage du craquelin, le dioxyde de carbone liquide refroidira le craquelin à environ -10°C et le craquelin pourra être chargé sans haute pression après refroidissement. Installez du dioxyde de carbone liquide et la machine s'arrêtera automatiquement lorsque la pression atteint 8 MPa une fois le craqueur plein. Une fois la machine arrêtée, utilisez une clé Allen pour fermer la vanne de remplissage du craqueur, puis fermez la vanne à boisseau sphérique d'entrée, puis ouvrez la vanne à boisseau sphérique de sortie pour libérer l'excès de gaz ;

⑥Test d'étanchéité : placez la vanne de remplissage et le tube de sortie du cracker séparément dans l'eau, assurez-vous qu'il n'y a pas beaucoup de bulles qui sortent.

5.2 Méthode de construction sur site

(1) Transport de matériel :

Le cracker mesure 2m de long, avec un diamètre extérieur de 110mm. Lorsque le craqueur est rempli de gaz, lorsque la pression dans le tube atteint 8MPa, le remplissage est terminé. A ce moment, la masse de dioxyde de carbone liquide dans le craqueur est d'environ 6,8 kg. La capacité de fissuration de la roche de brise est de 14 à 30 m3.

② Une fois le craqueur rempli de dioxyde de carbone liquide au sol, il est hissé verticalement jusqu'au site de la pseudo-roche de craquage à l'aide d'une grue ou d'une grue à tour.

(2) Forage : choisissez le type d'appareil de forage : pour la roche dure, choisissez un appareil de forage fond de trou à forer. La pente de la surface vide doit être supérieure à 1:0,35. Généralement, deux rangées de trous sont disposées à la surface de la roche et elles sont disposées selon un motif en fleurs de prunier. Le diamètre du trou est de 13 cm. , L'espacement des trous de forage est de 0,8 à 1,2 m dans les directions verticale et horizontale, et la profondeur de forage est de 3 à 4 m, et il est foré dans la formation rocheuse à 90 °.

(3) Installation du craqueur : une fois le forage terminé, utilisez une trachée pour souffler la boue et les petites roches dans le trou, nettoyez les débris dans le trou, puis remblayez avec du gravier approprié. Connectez le craqueur rempli de gaz et le tuyau de raccordement de 2 m de long pour former un tuyau, et placez le craqueur dans le trou pour vous assurer que le tuyau de raccordement fuit de la surface de la roche. Une fois le cracker installé, remplissez l'espace entre le cracker et le trou avec de la guamite de 3～5 mm et vibrez avec une tige vibrante pour le compacter.

(4) Détection de résistance du dispositif de rupture et protection de fixation de fil :

Mettez le dispositif de rupture dans le trou et remplissez-le de guamite, après vibration et compactage, faites sortir un fil du dispositif de rupture ;

② Vérifiez si le fil est utilisé avant Il y a des défauts tels que peau cassée, fissures ou fils cassés; Utilisez un multimètre pour mesurer la résistance du fil conducteur du cracker, la résistance doit être d'environ 4Ω, si la résistance est trop grande ou si la résistance est de 0, elle ne sera pas qualifiée;

Utilisez un câble double pour connecter chaque craqueur. Les têtes des tuyaux de raccordement sont toutes connectées en série, l'extrémité du câble en acier est fixée dans une position ferme et chaque trou est recouvert d'une toile d'asphalte pour empêcher le gravier de s'envoler. ;

⑤Connectez tous les disjoncteurs en série avec des fils en fonction de la puissance de l'excitatrice, et enfin connectez à l'excitatrice.

(5) Excitation : connectez tous les dispositifs de fracturation en série avec des fils, connectez-les à l'excitatrice, placez l'excitatrice dans une position sûre et activez la roche de craquage une fois que tout le personnel a évacué la zone dangereuse.

(6) Recyclage :

① Transportez le dispositif de rupture récupéré jusqu'au bloc opératoire, placez le dispositif de rupture sur les mâchoires de la machine de démontage, et insérez une extrémité de la vanne de remplissage dans la tête de démontage et de montage. Tournez ensuite le bouton d'arrêt d'urgence dans le sens des aiguilles d'une montre et appuyez sur le bouton de démarrage pour démarrer la machine de démontage ;

Appuyez sur le bouton de déverrouillage et maintenez-le enfoncé, puis retournez le cracker ;

Nettoyez les résidus à l'intérieur du cracker pour la prochaine utilisation.

6. Conclusion
La technologie de construction d'excavation de roche fissurée au dioxyde de carbone consiste à percer et à fissurer la roche sur la masse rocheuse avec la face ouverte pour que la masse rocheuse se rompe et glisse pour former la surface limite de l'espace libre, et continue le long des directions verticale et horizontale de la face ouverte après la roche fissurée. Des forages de grande surface sont utilisés pour la construction de craquage de gaz carbonique, ce qui peut achever efficacement et rapidement l'excavation de fosses de fondation profondes. Jouer un rôle exemplaire dans la construction de roches fissurées de fosses de fondation à ciel ouvert similaires pour mieux répondre aux besoins du développement de la technologie de construction d'excavation de pierre de fosse de fondation urbaine à l'avenir, promouvoir la construction efficace et sûre de la technologie de construction de métro et répondre -Construction verte d'économie et de réduction de la consommation.