石方基坑入岩非爆破开挖施工方法与流程

本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种适用于密集度大、成熟居民区的石方基坑入岩非爆破开挖施工方法。

背景技术：

对于在山区施工的建筑、构筑物，其基础多设置在岩石地层处，通常采用爆破工艺进行基础开挖，但对于人流量大、成熟区民区，爆破施工方式的安全隐患大，同时会对周围地质造成一定的影响，导致爆破施工方式存在局限性。

技术实现要素：

本发明为了解决传统爆破施工对周围地质影响较大，不能运用于密集度大的成熟城区的问题，进而提供了一种石方基坑入岩非爆破开挖施工方法。

本发明采用如下技术方案：

一种石方基坑入岩非爆破开挖施工方法，采用导流+圆盘锯切割开挖法施工，首先将岩层水疏导低地势处进行抽排，然后利用圆盘锯对基岩进行切割，最后对切割后的基岩进行破碎清理，实现入岩基坑的非爆破开挖施工。

施工前需对开挖区的岩层进行踏勘察，将控制标高引测至开挖区域，弹出开挖基坑控制线，并清理开挖区域表面松散的地表杂物，具体的施工过程如下：

岩层导流：在弹测的切割作业面靠近基坑四周边缘位置处提前开挖排水渠，并在低地势处设置与排水渠相连的集水坑，安装泥浆泵，进行抽排水；

基岩切割：沿基坑边缘设置盘锯轨道，利用圆盘锯沿弹测的切割作业面进行切割；

基岩破碎清理：利用镐头机对切割分离后的大块基岩进行破碎清理，破碎后的基岩直径不大于50cm，方便转运。

切割时采用分区分段切割的推进切割方式，将基坑切割面相对基坑中心分为若干对称的切割区，每个切割区单元再均布分为若干切割段；一个切割段切割完成后立即进行破碎清理，再切割下一切割段，直至切割完成一个切割区单元，然后继续切割对称的切割区单元。采用分区分段切割有利于维持基坑在开挖过程中的稳定性，防止因地质特殊性出现偏载塌方的问题。

所述切割段长度为10-15米，该切割长度主要根据所选圆盘锯的规格确定，使切割段单元产生的基岩正好利于单次转运，同时，切割单元应结合圆盘锯的使用寿命等因素综合确定，方便切割段切换时正好利于检查、维修、更换圆盘锯。

所述圆盘锯片的直径不小于1米，最大切割深度控制在40--50cm之间，切割深度根据圆盘锯直径并综合考虑电机功率等因素确定。

切割后的切割面平整度为±5cm，超过该平整度则应进行修正切割，避免过大的凹陷或凸块影响后续施工。

所述圆盘锯边缘处设有防止石粉飞溅的挡板，防止出现大量石粉飞溅，出现扬尘，保证石粉能在小区域范围内进行沉淀处理。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明利用导流+圆盘锯切割相结合的方式替代传统的爆破施工，解决了爆破时的安全隐患，对环境影响较小；

2、采用圆盘锯切割，具有作业开挖面平整规矩的优势，可有效降低对周围地质的影响；

3、切割前进行了导流处理，控制了岩层水对后续开挖施工的影响，有利于加快施工进度；

4、导流水可用于处理切割产生的石粉，既实现了对岩层水的有效利用，节省了水资源，同时因地制宜解决了石粉扬尘的问题。

附图说明

图1为矩形基坑分区分段示意图图；

图中：s1、s2……为切割区单元，l1、l2……为切割段。

具体实施方式

本发明针对处于成熟居民区处的建筑基坑施工，初步拟定的方案有三种：

方案一：采用液压劈裂机

1）首先采用镐头机破碎，凿出临空面；

2）然后采用切削钻机打孔，插入液压劈裂机的顶进装置；

3）启动液压劈裂机顶进，将靠临空面一侧石方顶裂；

4）最后镐头机配合破碎，石方清理。

方案二：采用圆盘锯切割

1）首先进行基坑内场地平整；

2）圆盘锯轨道安装；

3）圆盘锯切割；

4）镐头机破碎清理。

方案三：采用膨胀剂破碎

1）首先进行临空面破碎；

2）潜孔钻机钻眼装药；

3）加热膨胀破碎，镐头机辅助破碎清理。

最终确定采用“导流+盘踞切割开挖法”，首先将岩层水疏导低地势处进行抽排，然后利用圆盘锯对基岩进行切割，最后对切割后的基岩进行破碎清理，实现入岩基坑的非爆破开挖施工。

1、工艺原理

通过在施工现场开挖排水渠、在地势较低处设置集水坑的措施，将岩层水进行有效疏导，利用大直径盘踞沿基坑边缘设置盘锯轨道进行基坑分区分段切割，将较大的基坑分割成若干小块，再利用镐头机破碎分离出来的岩层，实现入岩基坑的开挖施工。

2、工艺流程

基坑场地平整→导流槽及集水坑施工→圆盘锯切割→基岩破碎清理。

3、具体做法

3.1、基坑场地平整

对开挖区的岩层进行踏勘，将控制标高引测至开挖区域，弹出开挖基坑控制线，将开挖区域表面松散的地表杂物清理干净。

3.2、导流槽及集水坑施工

对于开挖岩层，通常存在岩层水系，为保证圆盘锯切割石方作业安全，在切割作业面靠近基坑四周边缘位置提前开挖设置排水渠，并在地势较低位置设置集水坑，安装泥浆泵，进行抽排水（当扬程过高，泥浆泵不能满足使用要求时，在基坑内用钢板焊制沉淀池，用泥浆泵将基坑内积水抽至沉淀池，经沉淀后使用清水泵将水排出）。

积水导流及时抽排：

在圆盘锯切割石方作业中，积水的顺利抽排至关重要。出于安全角度考虑，切割机械在水中作业，极易导致外壳露电，对辅助作业人员造成安全事故；出于对机械保护角度考虑，切割机械在水中作业，极易造成短路，损坏电机，不仅成本升高，工期也无法保证。

为了确保切割机械正常施工，切割作业面（靠近围护结构边缘位置）设置排水沟，并在水平相对标高较低位置设置集水坑，并设置扬程为开挖深度的泥浆泵，进行抽排水（例如，某项目基坑开挖深度为34m，计划设置扬程34m泥浆泵）。但在市场调查发现扬程15m以上的泥浆泵较少，故讨论能否使用污水泵或清水泵，但污水泵机械较大，基坑内移动、吊装较难操作；基坑内夹泥较多，清水泵无法适用。

最后，在基坑内用钢板焊制沉淀池，并选用短扬程泥浆泵将基坑内积水抽至沉淀池后，经沉淀在使用清水泵将水排出。

检查效果：经现场查看，作业面无明显积水。

3.3、基岩切割

进行圆盘锯轨道安装，选用直径1m左右的圆盘锯片，考虑基坑内岩石强度等级不同，最大切割深度控制40--50cm之间。切割完成一段后，人工将作业面剩余石粉清理，保证切割作业面平整。

石粉处理：

在切割过程中，石粉是否及时清理，将直接影响切割下层石方的效率。

首先，在圆盘锯边缘设置挡板，防止大部分石粉飞溅，加大清理难度。

其次，利用挖机将石粉清理至集水坑处，利用泥浆泵将石粉抽排至沉淀池后统一清理。

最后，人工将作业面剩余石粉清理，保证切割作业面平整。

检查效果：经现场查看，作业面无堆积石粉，能够顺利进行切割作业。

切割深度确定：

圆盘锯切割深度直接影响石方开挖是否能够顺利完成的关键，切割深度大，机械负荷大，易造成电机短路、损坏；切割深度小，每次切割较薄，开挖方量较少，工期无法保证。技术人员特针对此问题开会讨论每次切割深度如何控制。

首先，考虑基坑内围岩等级，选用直径1m的圆盘锯片，最大切割深度为50cm。但经过现场观察，满负荷运转设备效率较低，且对电机损坏较大，造成的切割损耗时间较长。同时测量切割破除后的岩石平整度为±5cm，所以设定平均切割深度按45cm控制。

其次，为避免施工人员盲目抢工或操作不当，应加强现场旁站，并对施工人员进行教育，

检查效果：经现场查看，每层切割深度平均45cm，能够保证机械持续作业，未出现短路停机等现象。

3.4、基岩破碎清理

在切割过程中，石粉必须同步及时清理，通过在圆盘锯边缘设置挡板，防止石粉飞溅。切割后的基岩采用镐头机破碎清理，装车外运。石粉利用挖机清理至集水坑处，利用泥浆泵将石粉抽排至沉淀池后统一清理。

以图1所示的某矩形基坑为例，将其分为六个切割区单元，切割顺序依次为s1、s2、s3、s4、s5、s6，各切割区单元再分为l1、l2、l3、l4几段切割完成，连续9天对石方每天开挖量进行统计，结果发现石方平均每天开挖量能够达到358m³，满足施工前制定的目标。

本发明采用“导流+盘踞切割开挖法”进行岩层开挖具有劳动强度低，对环境影响小，作业开挖规矩等优势，同时可以有效控制岩层水对开挖的影响。