Erforschung und Analyse der Bautechnologie eines Kohlendioxid-Gesteinsabbruchsystems
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Zusammenfassung: Der chinesische U-Bahn-Bau befindet sich derzeit in einer Phase rasanter Entwicklung, und die meisten davon werden in den wohlhabenden Gegenden der Stadt gebaut. Die durch den Aushub und den Bau von U-Bahn-Stationen verursachte Schadstoffkontrolle ist relativ streng. Wenn das Gelände dicker, härter und komplexer ist und die Felsformationen komplexer sind, ist der Felsaushub und der Bau schwierig. Wie kann der Aushub von Hartgestein und der Baufortschritt unter der Voraussetzung beschleunigt werden, dass die Sicherheit der Baugrube, der umliegenden Gebäude, Fußgänger und Fahrzeuge gewährleistet ist? Die erforderliche Bauzeit ist ein großes Problem beim Ausheben von U-Bahn-Grundgruben. Die CO2-Technologie zum Aufbrechen von Gestein (CO2-Gesteinsabbruchsystem) wird eingesetzt, um die Gesteinsmasse mit der offenen Fläche zu bohren und zu erweitern, damit die Gesteinsmasse aufbricht und gleitet, um die Grenzfläche des freien Raums zu bilden, und dann entlang der offenen Fläche fortzufahren nach dem knackenden Stein. Durch großflächige Bohrungen in Richtung des CO2-Gas-Cracking-Baus kann der Aushub der tiefen Fundamentgrube der Station effizient und schnell abgeschlossen werden.
1 Projektübersicht
Eine U-Bahn-Station in Guangzhou ist eine vierstöckige U-Bahn-Station mit einer Gesamtlänge von 445,21 m, einer Standardabschnittsbreite von 23,8 m und einer Fundamentgrubentiefe von etwa 30 m. Die Felsoberfläche, auf der sich die Station befindet, ist flach vergraben und besteht hauptsächlich aus quartären Gesteinen wie leicht verwittertem Konglomerat, leicht verwittertem tonigem Schluffstein, leicht verwittertem sandigem Tonstein, leicht verwittertem Tonstein und leicht verwittertem gemischtem Kieselkonglomerat mit hoher Felsfestigkeit und leichtem verwittert Die Aushubtiefe des Felsens beträgt 6-20 m, wobei die leicht verwitterte Felswand nach Norden hin dicker wird. Nach der tatsächlichen Situation umfasst das verbleibende Mauerwerk am nördlichen Ende des Bahnhofs etwa 80.000 m3 bei einer Länge von etwa 240 m.
2 Prinzip der CO2-Gasspaltung von Gestein (Gesteinsabbruchsystem)
Das Prinzip des CO2-Gas-Gesteinsknackens (Gesteinsabbruchsystem) besteht darin, flüssiges Kohlendioxid zu verwenden, um unter der Bedingung einer plötzlichen Erwärmung schnell und schnell zu vergasen und sich auszudehnen, um eine starke Aufprallkraft zu erzeugen. Durch entsprechende Kontrolle wird der Effekt von Gesteinsrissen erzeugt.
Füllen Sie zunächst mit der Füllmaschine das flüssige Kohlendioxid in den Cracker (und installieren Sie auch die Heizvorrichtung, das untere Eisenblech usw.) und installieren Sie den Cracker im Loch, um das Loch dicht zu verschließen. Verwenden Sie dann den Erreger, um die Heizvorrichtung im Cracker zu aktivieren, wodurch sich das flüssige Kohlendioxid unter der Bedingung der schnellen Erwärmung schnell um mehr als das 1.000- bis 2.000-fache ausdehnt, wodurch sofort ein starker Aufpralldruck (300 bis 400 MPa) entsteht. Brechen Sie das Eisenblech an der Unterseite der Dichtung durch und rasen Sie dann schnell entlang der eingestellten Entlüftungsöffnung heraus. Aufgrund des geschlossenen Lochs kann das Gas nicht ungehindert austreten, was auf das umliegende Gestein einwirken und zerstörerische Auswirkungen haben kann, was zu einem Gesteinsrisseffekt (Felsabriss) führt.
3 Vorteile des Kohlendioxidgas-Krackens von Gestein (Gesteinsabbruchsystem)
Hauptvorteile:
①Es verfügt über wesentliche Sicherheitsfunktionen. Es ist sehr sicher in Bezug auf Lagerung, Transport, Transport, Verwendung und Recycling. Der Hauptmotor ist von der Crackerausrüstung getrennt und die Zeit vom Einfüllen des Gases bis zum Ende des Gesteinscrackens ist relativ kurz. Die Perfusion mit flüssigem Kohlendioxid dauert nur 1 bis 3 Minuten und die Anregung bis zum Ende dauert nur 4 ms. Während des Implementierungsprozesses gibt es keine dumme Waffe und es ist keine Waffeninspektion erforderlich. Der Sicherheitswarnabstand ist kurz und es besteht kein verstecktes Sicherheitsrisiko.
②Es kann zu gerichteten Rissen kommen und mit Verzögerung kontrolliert werden, insbesondere in besonderen Umgebungen wie Wohngebieten, Tunneln, U-Bahnen, U-Bahnen usw. Während des Implementierungsprozesses treten keine zerstörerischen Vibrationen und Kurzwellen auf und es kann Auswirkungen auf die haben Umgebung. Keine schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt;
③Kein Feuerwerk erforderlich, einfache Verwaltung, leicht zu erlernen, weniger Bediener, kein Bedarf an professionellem Personal; ④Die Materialien sind reich an Quellen, vor Ort verfügbar, Chemiefabriken, Gastankstellen verfügen über flüssiges Kohlendioxid;
⑤Verbessern Sie die Effizienz und senken Sie die Kosten. Reduzieren Sie komplizierte Genehmigungsverfahren und Verwaltungsbeschränkungen. Vor der Injektion von Kohlendioxid handelt es sich um nicht explosive Produkte;
⑥Umweltschutz: Die gerichtete Entlüftung verursacht keine Schäden an der Umgebung und erzeugt keine schädlichen Gase wie Kohlenmonoxid und Stickoxide;
⑦Komfort: Ersatz verschiedener Arten konstanter Energiefreisetzungen durch unterschiedliche Füllmengen. Das Blatt und der Heizaktivator können den Arbeitsdruck des Expansionssystems steuern, um sich an unterschiedliche Arbeitsumgebungen anzupassen;
⑧Wirtschaftlichkeit: Das gesamte System kann wiederholt verwendet werden und die Nutzungskosten sind niedrig;
⑨Sicherheit: Der Prozess der Montage, des Befüllens und des Transports ist im Vergleich zum Sprengen sicher und zuverlässig. Kann den Unfall eines stummen Waffeneinsturzes verhindern;
⑩Schnell: Montage- und Füllvorgänge sind einfach und die Vorbereitungszeit für die Anregung ist kurz, was die Arbeitseffizienz und Massenproduktion erheblich verbessern kann.
4 Testsituation beim Cracken von Kohlendioxidgas
4.1 Testzweck
Aufgrund der dichten Bebauung rund um die Baugrube ist der Petitionsdruck in der Umgebung hoch und Bautechniken mit großen Vibrationen wie Sprengungen können nicht eingesetzt werden. Es besteht die Hoffnung, dass die Testergebnisse der Kohlendioxid-Gas-Cracking-Methode verwendet werden können, um zu analysieren, ob das Problem des Hartgesteinsaushubs gelöst werden kann. Durch Experimente werden die relevanten Parameter wie Stirnfläche, Bohrlochabstand, Bohrlochtiefe und Neigungswinkel bestimmt, was Datenunterstützung für die Analyse und Verbesserung der Effizienz des Kohlendioxidgascrackens liefert. Die Auswirkungen der Gesteinsknackmethode auf Umgebungsvibrationen, Lärm, umherfliegende Steine usw. werden durch Experimente getestet.
4.2 Teststandort und geologische Bedingungen
Bei diesem Test wird die Felsformation auf der Westseite der 43. Achse, die eine offene Oberfläche und eine repräsentative Felsformation aufweist, etwa 13 m unter der Ebene der Fundamentgrube ausgewählt, und der Testbereich beträgt 1,5 m × 4 m. Der Gesteinstyp des Testgeländes ist leicht verwittertes Konglomerat <9-1>Der Kiesanteil beträgt etwa 75–85 % und ist subrund bis subprismatisch. Die Größe liegt hauptsächlich zwischen 1,50 und 7,50 cm in vertikaler Richtung und die maximale Partikelgröße ist größer als 10,0 cm. , Die Kieselsteine sind ungleichmäßig verteilt.
4.4 Testzusammenfassung
(1) Die Testergebnisse zeigen, dass die Felsrissfähigkeit im Wesentlichen den Konstruktionsanforderungen der leicht verwitterten Felsformation entspricht, der Prozess einfach ist und die Bedienbarkeit gut ist. Bei diesem Test wurde festgestellt, dass der Lochabstand 0,8 x 0,8 m und die Lochtiefe 3,0 m beträgt. Der Gesteinsknackeffekt ist ideal und kann als Kohlendioxidgas-Krackgesteinskonstruktionsparameter für den Steinaushubbau verwendet werden. Das 18 m3 große Loch, das dieses Mal gebohrt wurde, kann 40 m3 gebrochenes Gestein erreichen. Nachdem das Gestein geknackt ist, kann die Sprengung großer Steine schnell gebrochen werden.
(2) Durch Experimente wurde festgestellt, dass die Methode zum Aufbrechen von Gestein weniger Auswirkungen auf Vibrationen, Lärm und herumfliegende Steine rund um die Baugrube hat und dass die Gesamtsicherheit des Aufbrechens von Kohlendioxid besser ist als bei gewöhnlichen Sprengungen.
(3) Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Prozess durch den Einsatz der Kohlendioxid-Gas-Cracking-Technologie einfach ist, die Wirkung des Aufbrechens der leicht verwitterten Gesteinsformation ideal ist und die Auswirkungen auf die Umgebung gering sind. Es kann nicht nur die Bauzeit und die Sicherheitsanforderungen des Steinaushubs dieses Projekts erfüllen, sondern auch eine positive Rolle bei der Förderung des Umfangs des städtischen Landschutzes und des Aushubs von Steinen spielen, deren Sprengbau strengstens untersagt ist.
5 Implementierungsmethode des Kohlendioxidgascrackens
5.1 Bauweise des Bodenoperationsraums
(1) Vorbereitung vor dem Befüllen des Kohlendioxid-Crackers.
(2) Montage:
① Stellen Sie das Flüssigkeitsspeicherrohr des Brechgeräts auf das Präsentationsgestell, führen Sie den Eisendraht in das Hauptrohr ein und lassen Sie das Ende mit dem Haken aus dem Ende des Hauptrohrs mit der Beschriftung herausragen. Haken Sie dann den Draht des Heizgeräts in den Eisendraht ein und ziehen Sie am Draht, damit der Draht aus dem anderen Ende des Flüssigkeitsspeicherrohrs herausragt.
②Die Konstantdruckschere wird an der Dichtung angebracht und mit dem Draht des Heizgeräts verbunden. Ziehen Sie dann die Heizvorrichtung heraus, damit die Scheiben zur Reduzierung des konstanten Drucks vollständig in das Flüssigkeitsspeicherrohr gelangen.
③Ziehen Sie zuerst das Entriegelungsrohr und dann das Füllventil fest, alles festgeschraubt, bis die Hand nicht mehr verschraubt werden kann;
④Platzieren Sie die verschraubte Berstvorrichtung in der Demontagemaschine. Führen Sie an den Backen ein Ende des Füllventils in den Demontage- und Montagekopf ein. Drehen Sie dann den Not-Aus-Knopf im Uhrzeigersinn und drücken Sie den Startknopf, um die Demontagemaschine zu starten.
⑤Halten Sie den Klemmknopf gedrückt und lassen Sie ihn los, wenn der Druck auf mehr als 10 MPa ansteigt. Drücken und halten Sie dann den Spannknopf, wenn der Druck auf 10 MPa ansteigt, und lassen Sie den Spannknopf los.
⑥Drücken und halten Sie den Entriegelungsknopf und drehen Sie dann den Cracker um;
⑦Schritt wiederholen
⑧Messen Sie den Widerstand, der normale Widerstand beträgt im Allgemeinen 2 Ω.
(3) Inflation:
①Platzieren Sie die Berstvorrichtung auf dem Fülltisch, um die Fülllöcher auszurichten, ziehen Sie die Klemmstange fest und öffnen Sie das Füllventil mit einem Inbusschlüssel.
②Drücken Sie die Reset-Taste an der Füllmaschine, um die Wiegeanzeige zu löschen.
③Entgasung: Vor der ersten täglichen Arbeit ist es notwendig, die gesamte Rohrleitung abzulassen, um sie zu entleeren. Öffnen Sie zunächst den Einlass-Kugelhahn und den Auslass-Kugelhahn an der Füllstation. Drücken Sie dann die Entlüftungstaste, bis das Auslasskugelventil kontinuierlich weißes Gas ausstößt, und schließen Sie dann das Auslasskugelventil.
④Waschen Sie das Rohr: Nachdem Sie den Entleerungsknopf gedrückt haben, schließen Sie den Einlasskugelhahn und öffnen Sie dann den Auslasskugelhahn, um das Kohlendioxid im Cracker abzulassen. Schließen Sie den Auslasskugelhahn nach einem großen Teil;
⑤Befüllung: Öffnen Sie nach dem Schließen des Auslasskugelhahns das Cracker-Füllventil. Das flüssige Kohlendioxid kühlt den Cracker auf etwa -10 °C ab und der Cracker kann nach dem Abkühlen ohne hohen Druck befüllt werden. Installieren Sie flüssiges Kohlendioxid und die Maschine stoppt automatisch, wenn der Druck 8 MPa erreicht, nachdem der Cracker voll ist. Nachdem die Maschine angehalten wurde, schließen Sie mit einem Inbusschlüssel das Füllventil des Crackers, schließen Sie dann das Einlasskugelventil und öffnen Sie dann das Auslasskugelventil, um das überschüssige Gas abzulassen.
⑥Prüfen Sie die Dichtheit: Stecken Sie das Füllventil und das Ablassrohr des Crackers separat ins Wasser und achten Sie darauf, dass nicht viele Blasen austreten.
5.2 Bauweise vor Ort
(1) Gerätetransport:
① Der Cracker ist 2 m lang und hat einen Außendurchmesser von 110 mm. Wenn der Cracker mit Gas gefüllt ist und der Druck im Rohr 8 MPa erreicht, ist die Füllung abgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Masse des flüssigen Kohlendioxids im Cracker etwa 6,8 kg. Die Spaltkapazität des Brisengesteins beträgt 14–30 m3.
② Nachdem der Cracker am Boden mit flüssigem Kohlendioxid gefüllt ist, wird er mit einem Kran oder Turmdrehkran senkrecht zur Stelle des Pseudorissgesteins gehoben.
(2) Bohren: Wählen Sie den Typ der Bohranlage: Wählen Sie für hartes Gestein eine Bohranlage zum Bohren im Bohrloch. Die Neigung der leeren Fläche sollte über 1:0,35 liegen. Im Allgemeinen sind auf der Felsoberfläche zwei Lochreihen angeordnet, die in einem Pflaumenblütenmuster angeordnet sind. Der Lochdurchmesser beträgt 13cm. , Der Bohrlochabstand beträgt 0,8-1,2 m in vertikaler und horizontaler Richtung, die Bohrtiefe beträgt 3 bis 4 m und es wird im 90°-Winkel in die Felsformation gebohrt.
(3) Cracker-Installation: Nachdem die Bohrung abgeschlossen ist, blasen Sie den Schlamm und die kleinen Steine im Loch mit einer Luftröhre heraus, beseitigen Sie den Schutt im Loch und füllen Sie es dann mit geeignetem Kies auf. Verbinden Sie den gasgefüllten Cracker und das 2 m lange Verbindungsrohr zu einem Rohr und stecken Sie den Cracker in das Loch, um sicherzustellen, dass das Verbindungsrohr aus der Felsoberfläche austritt. Nachdem der Cracker installiert ist, füllen Sie den Spalt zwischen dem Cracker und dem Loch mit 3–5 mm dickem Guamit und vibrieren Sie ihn mit einem Rüttelstab, um ihn zu verdichten.
(4) Widerstandserkennung der Bruchsicherung und Drahtbefestigungsschutz:
① Setzen Sie die Berstvorrichtung in das Loch ein und füllen Sie es mit Guamit. Führen Sie nach dem Vibrieren und Verdichten einen Draht aus der Berstvorrichtung heraus.
② Überprüfen Sie, ob der Draht vorher verwendet wurde. Es liegen Mängel wie gebrochene Haut, Risse oder gebrochene Drähte vor. ③Verwenden Sie ein Multimeter, um den Widerstand des Anschlusskabels vom Cracker zu messen. Der Widerstand sollte etwa 4 Ω betragen. Wenn der Widerstand zu groß oder der Widerstand 0 ist, ist er nicht qualifiziert.
④Verwenden Sie ein Doppeldrahtseil, um jeden Cracker zu verbinden. Die Köpfe der Verbindungsrohre sind alle in Reihe geschaltet, das Ende des Stahldrahtseils ist in einer festen Position fixiert und jedes Loch ist mit Asphaltplane abgedeckt, um zu verhindern, dass der Kies herausfliegt ;
⑤Schließen Sie alle Leistungsschalter in Reihe mit Drähten entsprechend der Leistung des Erregers an und schließen Sie sie schließlich an den Erreger an.
(5) Erregung: Verbinden Sie alle Brechvorrichtungen mit Drähten in Reihe, schließen Sie sie an den Erreger an, bewegen Sie den Erreger in eine sichere Position und aktivieren Sie das Knackgestein, nachdem das gesamte Personal den gefährlichen Bereich evakuiert hat.
(6) Recycling:
① Transportieren Sie die geborgene Berstvorrichtung in den Operationssaal, setzen Sie die Berstvorrichtung auf die Backen der Demontagemaschine und führen Sie ein Ende des Füllventils in den Demontage- und Montagekopf ein. Drehen Sie dann den Not-Aus-Knopf im Uhrzeigersinn und drücken Sie den Startknopf, um die Demontagemaschine zu starten;
②Drücken und halten Sie den Entriegelungsknopf und drehen Sie dann den Cracker um;
③Reinigen Sie die Rückstände im Cracker für den nächsten Gebrauch.
6 Fazit
Bei der Konstruktionstechnologie für den Aushub von rissigem Gestein mit Kohlendioxid wird das Gestein auf der Gesteinsmasse mit der offenen Fläche gebohrt und geknackt, damit die Gesteinsmasse bricht und gleitet, um die Grenzfläche des freien Raums zu bilden, und dies in vertikaler und horizontaler Richtung fortzusetzen die offene Fläche nach dem gesprungenen Fels. Großflächige Bohrlöcher werden zum Cracken von Kohlendioxidgas verwendet, wodurch der Aushub tiefer Fundamentgruben effizient und schnell abgeschlossen werden kann. Spielen Sie eine vorbildliche Rolle beim Bau ähnlicher offener Baugruben in gerissenem Fels, um den Anforderungen der Entwicklung der Steinaushubbautechnologie für städtische Fundamentgruben in Zukunft besser gerecht zu werden, den effizienten und sicheren Bau der U-Bahn-Bautechnik zu fördern und die Energieversorgung zu gewährleisten -sparsamer und verbrauchsreduzierender Green-Construction-Anspruch.
