施工技术
CONSTＲUCTIONTECHNOLOGY2019
年 6月
第
48 卷增刊
二氧化碳致裂技术在高速公路石质路
堑开挖中的应用研究
仲甡 ，毛文 ，熊雪琴 ，何剑 ，杨成周
(云南省建设投资控股集团有限公司 ，云南昆明 650000 )
［摘要 ］二氧化碳致裂技术在煤矿开采中的应用比较广泛 ，但由于该技术在岩石致裂方面具有较多优越性 ，本 文 则
对二氧化碳致裂技术在高速公路石质路堑开挖中的应用进行研究
。详细介绍了二氧化碳致裂技术的原理 、工艺流
程
、特点 、施工中注意事项等方面 ，并结合工程实例 ，研究表明该技术在高速公路石质路堑开挖中应用的可行性 ，可
为同类工程提供借鉴
。
［关键词 ］二氧化碳 ;致裂技术 ;高速公路 ;石质路堑
［中图分类号 ］U41 ［文献标识码 ］A ［文章编号 ］1002-8498 (2019 )S1-1202-03
ApplicationofCarbonDioxideCrackingTechnologyinStone
CuttingExcavationofExpressway
ZHONGShen ，MAOWen ，XIONGXueqin ，HEJian ，YANGChengzhou
(YunnanConstructionandInvestmentHoldingGroupCo .，Ltd .，Kunming ，Yunnan 650000 ，China )
Abstract :Carbondioxidecrackingtechnologyiswidelyusedincoalmining ，butduetoitsadvantagesinrockcracking ，
thispaperstudiestheapplicationofcarbondioxidecrackingtechnologyinstonecuttingexcavationofexpressway.Thispa-
perintroducesindetailtheprinciple
，processflow ，characteristicsandpointsforattentioninconstructionofcarbondioxide
crackingtechnology
，andstudiesthefeasibilityofapplyingthistechnologyinstonecuttingexcavationofexpressway ，which
canprovidereferenceforsimilarprojects.
Keywords :carbondioxide ;crackingtechnology ;expressway ;stonecut
［作者简介 ］仲甡 ，工程师 ，E-mail :864123072@qq．com ［收稿日期 ］2019-04-20
0 引言
为实现十三五 目 标 ，今年来云南省高速公路建设
突飞猛进
，多条高 速 同 时 开 工 ，结合云南省地质情况 ，
路线设计中会 产 生 大 量 隧 道 、石 质 边 坡 。 相 应 地 炸 药
需求量亦会猛增
，并且由于炸药的使用涉及特种作业 ，
且关乎施工 、社会安全 、环境保护等 。为了不影响高速
公路建设的周期
，需要寻找一种新的方法来代替紧缺
的炸药
，在实现同等功效的情况下 ，以减少炸药用量 。
二氧化碳致裂技术广泛应用于矿山开采 ［1-3］，在高速公
路中应用较少
，但由于该技术在岩石致裂方面具有较
多优越性
，本文则对二氧化碳致裂技术在高速公路石
质路堑开挖中的应用进行研究
。
1 二氧化碳致裂技术的工艺原理
二氧化碳致裂 技 术 ［4-6］是利用致裂器中压缩的液
态二氧化碳
，在 媒 介 的 作 用 下 急 剧 膨 胀 ，产 生 巨 大 能
量
，实现破裂岩 石 的 目 的 。 具体来说是通过充装机将
液态二氧化碳充装 到 二 氧 化 碳 致 裂 器 中
，然 后 将 致 裂
器放入待爆破岩体 的 钻 孔 中
，再通过起爆器产生的微
电流穿过高导热棒
，使其产生高温击穿包裹液态二氧化碳 的 安 全 膜
，将液态二氧化碳瞬间加热到 900～
1000℃
，使液态二氧化碳急剧气化膨胀几百倍变为气
态
，从而释放出巨大的 高 压 膨 胀 力 达 300MPa 左 右 ，实
现岩石的断裂和松动
。
针对不同的岩石特性 ，为达到裂而不爆的效果 ，需
要不同等级的致裂力
，可 采 取 将 致 裂 器 并 列 使 用 或 者
充装不同量的液态二氧化碳
，来实现致裂或松动岩石
的目的
。
2 二氧化碳致裂技术的工艺流程
2.1 工艺流程
二氧化碳致裂技术施工工艺主要包括液态二氧化
碳致裂器准备
、钻孔布设 、装孔和填塞 、网络连接 、充电
致裂
、拔管重 复 利 用 等 程 序 ，具 体 工 艺 流 程 如 图 1所
示
。
2.2 施工中应注意的问题
1)施工前的准备检查致裂区的管线 ，确 保 无 管
线影响
，若有影响则及时沟通相关部门进行妥善保护 ;
实施前认真检查致裂器等设备 ，确保二氧化碳致裂设
备性能良好
。
2)试验段致裂技术试验通过试验段的试致裂确
定致裂孔参数
，例如孔位布置 、孔径大小 、孔径数量 、致
裂孔深度等
，并根据实际情况进行实施调整 。
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图 1 工艺流程
3)充装液态二氧化碳首先在致裂器中安装破裂
片
、导热棒 、安全膜 及 密 封 圈 等 辅 助 设 施 ，再 利 用 充 装
机把液态二氧化碳重装到致裂器中
，如图 2所示 。
图 2 液态二氧化碳充装
4)测量放样及钻孔根据试验段取得的致裂孔参
数
，进行正式实施测量放样 ，并采白石灰或红油漆进行
孔位标记
;钻孔如图 3所示 ，并应特别注意倾斜钻孔的
质量控制
;当钻孔 接 近 三 分 一 、三 分 之 二 时 ，应 分 别 进
行钻孔质量检查
，当孔口偏差超设计或规范限值时应
重新钻孔
;已经整 修 好 的 孔 洞 ，应对其孔口进行防护 ，
防止孔口被堵塞 。根据经验 ，可采用土工布塞紧孔口 。
图 3 钻孔
5)装管和填塞根 据 经 验 ，装入致裂孔中的致裂
器由下至上依
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