石方基坑入巖非爆破開挖施工方法與流程
2023-10-11 18:39:59 3
本發明屬於建築施工領域，具體涉及一種適用於密集度大、成熟居民區的石方基坑入巖非爆破開挖施工方法。
背景技術：
對於在山區施工的建築、構築物，其基礎多設置在巖石地層處，通常採用爆破工藝進行基礎開挖，但對於人流量大、成熟區民區，爆破施工方式的安全隱患大，同時會對周圍地質造成一定的影響，導致爆破施工方式存在局限性。
技術實現要素：
本發明為了解決傳統爆破施工對周圍地質影響較大，不能運用於密集度大的成熟城區的問題，進而提供了一種石方基坑入巖非爆破開挖施工方法。
本發明採用如下技術方案：
一種石方基坑入巖非爆破開挖施工方法，採用導流+圓盤鋸切割開挖法施工，首先將巖層水疏導低地勢處進行抽排，然後利用圓盤鋸對基巖進行切割，最後對切割後的基巖進行破碎清理，實現入巖基坑的非爆破開挖施工。
施工前需對開挖區的巖層進行踏勘察，將控制標高引測至開挖區域，彈出開挖基坑控制線，並清理開挖區域表面鬆散的地表雜物，具體的施工過程如下：
巖層導流：在彈測的切割作業面靠近基坑四周邊緣位置處提前開挖排水渠，並在低地勢處設置與排水渠相連的集水坑，安裝泥漿泵，進行抽排水；
基巖切割：沿基坑邊緣設置盤鋸軌道，利用圓盤鋸沿彈測的切割作業面進行切割；
基巖破碎清理：利用鎬頭機對切割分離後的大塊基巖進行破碎清理，破碎後的基巖直徑不大於50cm，方便轉運。
切割時採用分區分段切割的推進切割方式，將基坑切割面相對基坑中心分為若干對稱的切割區，每個切割區單元再均布分為若干切割段；一個切割段切割完成後立即進行破碎清理，再切割下一切割段，直至切割完成一個切割區單元，然後繼續切割對稱的切割區單元。採用分區分段切割有利於維持基坑在開挖過程中的穩定性，防止因地質特殊性出現偏載塌方的問題。
所述切割段長度為10-15米，該切割長度主要根據所選圓盤鋸的規格確定，使切割段單元產生的基巖正好利於單次轉運，同時，切割單元應結合圓盤鋸的使用壽命等因素綜合確定，方便切割段切換時正好利於檢查、維修、更換圓盤鋸。
所述圓盤鋸片的直徑不小於1米，最大切割深度控制在40--50cm之間，切割深度根據圓盤鋸直徑並綜合考慮電機功率等因素確定。
切割後的切割面平整度為±5cm，超過該平整度則應進行修正切割，避免過大的凹陷或凸塊影響後續施工。
所述圓盤鋸邊緣處設有防止石粉飛濺的擋板，防止出現大量石粉飛濺，出現揚塵，保證石粉能在小區域範圍內進行沉澱處理。
本發明具有如下有益效果：
1、本發明利用導流+圓盤鋸切割相結合的方式替代傳統的爆破施工，解決了爆破時的安全隱患，對環境影響較小；
2、採用圓盤鋸切割，具有作業開挖面平整規矩的優勢，可有效降低對周圍地質的影響；
3、切割前進行了導流處理，控制了巖層水對後續開挖施工的影響，有利於加快施工進度；
4、導流水可用於處理切割產生的石粉，既實現了對巖層水的有效利用，節省了水資源，同時因地制宜解決了石粉揚塵的問題。
附圖說明
圖1為矩形基坑分區分段示意圖圖；
圖中：s1、s2……為切割區單元，l1、l2……為切割段。
具體實施方式
本發明針對處於成熟居民區處的建築基坑施工，初步擬定的方案有三種：
方案一：採用液壓劈裂機
1）首先採用鎬頭機破碎，鑿出臨空面；
2）然後採用切削鑽機打孔，插入液壓劈裂機的頂進裝置；
3）啟動液壓劈裂機頂進，將靠臨空面一側石方頂裂；
4）最後鎬頭機配合破碎，石方清理。
方案二：採用圓盤鋸切割
1）首先進行基坑內場地平整；
2）圓盤鋸軌道安裝；
3）圓盤鋸切割；
4）鎬頭機破碎清理。
方案三：採用膨脹劑破碎
1）首先進行臨空面破碎；
2）潛孔鑽機鑽眼裝藥；
3）加熱膨脹破碎，鎬頭機輔助破碎清理。
最終確定採用「導流+盤踞切割開挖法」，首先將巖層水疏導低地勢處進行抽排，然後利用圓盤鋸對基巖進行切割，最後對切割後的基巖進行破碎清理，實現入巖基坑的非爆破開挖施工。
1、工藝原理
通過在施工現場開挖排水渠、在地勢較低處設置集水坑的措施，將巖層水進行有效疏導，利用大直徑盤踞沿基坑邊緣設置盤鋸軌道進行基坑分區分段切割，將較大的基坑分割成若干小塊，再利用鎬頭機破碎分離出來的巖層，實現入巖基坑的開挖施工。
2、工藝流程
基坑場地平整→導流槽及集水坑施工→圓盤鋸切割→基巖破碎清理。
3、具體做法
3.1、基坑場地平整
對開挖區的巖層進行踏勘，將控制標高引測至開挖區域，彈出開挖基坑控制線，將開挖區域表面鬆散的地表雜物清理乾淨。
3.2、導流槽及集水坑施工
對於開挖巖層，通常存在巖層水系，為保證圓盤鋸切割石方作業安全，在切割作業面靠近基坑四周邊緣位置提前開挖設置排水渠，並在地勢較低位置設置集水坑，安裝泥漿泵，進行抽排水（當揚程過高，泥漿泵不能滿足使用要求時，在基坑內用鋼板焊制沉澱池，用泥漿泵將基坑內積水抽至沉澱池，經沉澱後使用清水泵將水排出）。
積水導流及時抽排：
在圓盤鋸切割石方作業中，積水的順利抽排至關重要。出於安全角度考慮，切割機械在水中作業，極易導致外殼露電，對輔助作業人員造成安全事故；出於對機械保護角度考慮，切割機械在水中作業，極易造成短路，損壞電機，不僅成本升高，工期也無法保證。
為了確保切割機械正常施工，切割作業面（靠近圍護結構邊緣位置）設置排水溝，並在水平相對標高較低位置設置集水坑，並設置揚程為開挖深度的泥漿泵，進行抽排水（例如，某項目基坑開挖深度為34m，計劃設置揚程34m泥漿泵）。但在市場調查發現揚程15m以上的泥漿泵較少，故討論能否使用汙水泵或清水泵，但汙水泵機械較大，基坑內移動、吊裝較難操作；基坑內夾泥較多，清水泵無法適用。
最後，在基坑內用鋼板焊制沉澱池，並選用短揚程泥漿泵將基坑內積水抽至沉澱池後，經沉澱在使用清水泵將水排出。
檢查效果：經現場查看，作業面無明顯積水。
3.3、基巖切割
進行圓盤鋸軌道安裝，選用直徑1m左右的圓盤鋸片，考慮基坑內巖石強度等級不同，最大切割深度控制40--50cm之間。切割完成一段後，人工將作業面剩餘石粉清理，保證切割作業面平整。
石粉處理：
在切割過程中，石粉是否及時清理，將直接影響切割下層石方的效率。
首先，在圓盤鋸邊緣設置擋板，防止大部分石粉飛濺，加大清理難度。
其次，利用挖機將石粉清理至集水坑處，利用泥漿泵將石粉抽排至沉澱池後統一清理。
最後，人工將作業面剩餘石粉清理，保證切割作業面平整。
檢查效果：經現場查看，作業面無堆積石粉，能夠順利進行切割作業。
切割深度確定：
圓盤鋸切割深度直接影響石方開挖是否能夠順利完成的關鍵，切割深度大，機械負荷大，易造成電機短路、損壞；切割深度小，每次切割較薄，開挖方量較少，工期無法保證。技術人員特針對此問題開會討論每次切割深度如何控制。
首先，考慮基坑內圍巖等級，選用直徑1m的圓盤鋸片，最大切割深度為50cm。但經過現場觀察，滿負荷運轉設備效率較低，且對電機損壞較大，造成的切割損耗時間較長。同時測量切割破除後的巖石平整度為±5cm，所以設定平均切割深度按45cm控制。
其次，為避免施工人員盲目搶工或操作不當，應加強現場旁站，並對施工人員進行教育，
檢查效果：經現場查看，每層切割深度平均45cm，能夠保證機械持續作業，未出現短路停機等現象。
3.4、基巖破碎清理
在切割過程中，石粉必須同步及時清理，通過在圓盤鋸邊緣設置擋板，防止石粉飛濺。切割後的基巖採用鎬頭機破碎清理，裝車外運。石粉利用挖機清理至集水坑處，利用泥漿泵將石粉抽排至沉澱池後統一清理。
以圖1所示的某矩形基坑為例，將其分為六個切割區單元，切割順序依次為s1、s2、s3、s4、s5、s6，各切割區單元再分為l1、l2、l3、l4幾段切割完成，連續9天對石方每天開挖量進行統計，結果發現石方平均每天開挖量能夠達到358m³，滿足施工前制定的目標。
本發明採用「導流+盤踞切割開挖法」進行巖層開挖具有勞動強度低，對環境影響小，作業開挖規矩等優勢，同時可以有效控制巖層水對開挖的影響。