挖掘高强度岩石的施工方法与流程

本发明涉及工程施工领域，具体地涉及一种挖掘高强度岩石的施工方法。

背景技术：

随着城市轨道交通建设的大力发展，市区内的施工任务越来越重，在人口密度大、各种建筑物密集的市区大兴土木施工难度尤其大，很多传统有效的工艺到了市区都不能实施，最典型的莫过于禁止爆破施工。地下隧道区间的开挖一般采用矿山法、新奥法，如果禁止爆破，施工还可以采用盾构法保证隧道的正常掘进，但如果地铁车站基坑开挖遇到大方量且高强度的未分化岩石，那么施工难度便会大大增加甚至有点无处下手。目前在施工中，现有技术针对高强度未分化岩石挖掘方法工序不连续，造成施工效率低下、施工现场杂乱、不易管理等。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种方法，该方法能够提高施工效率、节省管理成本。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种挖掘高强度岩石的施工方法，该方法包括：S1)将施工区域划分为多个工作区域；S2)依序对每一工作区域按照挖掘工序执行挖掘作业，其中在某一工作区域的挖掘工序全部完成之前即开始下一工作区域的挖掘工序；S3)在完成一工作区域的挖掘作业之后，判断该工作区域的挖掘深度是否满足预设岩面标高，在不满足预设岩面标高的情况下，对该工作区域进行切割；S4)针对切割后的工作区域，循环执行步骤S2)至S3)，直至工作区域的挖掘深度满足预设岩面标高。

可选地，所述步骤S3)还包括：在完成一工作区域的挖掘作业之后，对该工作区域进行碎石清理及平整。

可选地，所述挖掘工序包括：打孔工序：在工作区域内按给定孔间距及给定打孔深度对岩石进行打孔；注入工序：向已成型的孔内注入与孔径尺寸相匹配的钢钎以形成破坏岩石结构的裂纹；以及碎石工序：用炮锤沿所述裂纹破碎岩石。

可选地，所述钢钎前端设置有用于破坏岩石结构的活动夹片。

可选地，所述给定打孔深度为15cm-25cm，所述给定孔间距为10cm-30cm。

可选地，所述步骤S1)还包括：将施工区域划分为多个工作区域之后，选定挖掘工序中每道工序的施工人员。

可选地，采用开山锯对工作区域进行切割。

可选地，所述步骤S3)还包括：对工作区域进行切割之前，为所述开山锯铺设轨道。

通过上述技术方案，将施工区域划分为多个工作区域，每道挖掘工序的施工人员依序在每一个工作区域执行其对应的挖掘作业，由于本发明的方案中，在某一工作区域的挖掘工序全部完成之前即开始下一工作区域的挖掘工序，即每一道挖掘工序的施工人员在完成自己的工序之后就移动到下一工作区域执行自己对应的挖掘工序，每一道挖掘工序的施工人员按顺序在工作区域之间不间断移动，而无须等待一工作区域的所有挖掘工序全部完成之后才将挖掘作业移动到下一工作区域，采用这种连续的流水化施工方式，保证了施工区域合理利用、施工现场整齐易管理、施工人员任务明确，极大提高了施工效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请，但并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1是本发明提供的挖掘高强度岩石的施工方法的流程图；以及

图2是本发明提供的挖掘高强度岩石的施工方法中挖掘工序的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本领域技术人员可以理解，本发明中使用的措辞“包括”是指存在上述特征、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件和/或它们的组合。

图1是本发明的实施例提供的挖掘高强度岩石的施工方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的挖掘高强度岩石的施工方法包括下列步骤：

S1)将施工区域划分为多个工作区域；S2)依序对每一工作区域按照挖掘工序执行挖掘作业，其中在某一工作区域的挖掘工序全部完成之前即开始下一工作区域的挖掘工序；S3)在完成一工作区域的挖掘作业之后，判断该工作区域的挖掘深度是否满足预设岩面标高，在不满足预设岩面标高的情况下，对该工作区域进行切割；S4)针对切割后的工作区域，循环执行步骤S2)至S3)，直至工作区域的挖掘深度满足预设岩面标高。

具体地，根据本发明的技术方案，根据现场施工区域的面积和施工人员数量来划分工作区域。例如根据一种实施方式，可以将施工区域划分为第一工作区域、第二工作区域...第N工作区域。

其中，所述挖掘工序可以根据实际施工现场的具体情况和挖掘作业的需求来确定具体的工序流程及步骤，本发明不对其进行限定。优选地，所述挖掘工序可以包括：打孔工序：在工作区域内按给定孔间距及给定打孔深度对岩石进行打孔；注入工序：向已成型的孔内注入与孔径尺寸相匹配的钢钎以形成破坏岩石结构的裂纹；以及碎石工序：用炮锤沿所述裂纹破碎岩石。

举例来说，所述挖掘工序包括打孔工序、注入工序、碎石工序，在一个示例中，A组施工人员执行挖掘的第一道打孔工序，B组施工人员执行挖掘的第二道注入工序，C组工作人员执行挖掘的第三道碎石工序。

当挖掘开始时，B组施工人员和C组施工人员待命，A组施工人员进入划分的第一工作区域执行打孔作业，当A组施工人员完成在第一工作区域的打孔作业后，移动到划分的第二工作区域继续执行打孔工序，同时B组施工人员进入第一工作区域执行注入工序，当B组施工人员完成第一工作区域的注入工序而此时A组施工人员已完成第二工作区域的打孔工序号后，B组施工人员移动到第二工作区域继续执行注入工序，A组施工人员移动到第三工作区域继续执行打孔工序，此时C组施工人员进入第一工作区域执行碎石工序，待碎石工序完成后，第一工作区域内的所有挖掘工序执行完毕，此时，第二工作区域和第三工作区域仍然在执行挖掘作业，由于在第一工作区域的挖掘工序全部完成之前即开始第二工作区域的挖掘工序，采用这种连续的流水化施工方式，保证了施工区域合理利用、施工现场整齐易管理、施工人员任务明确，极大提高了施工效率。进一步地，所述步骤S3)还包括：在完成一工作区域的挖掘作业之后，对该工作区域进行碎石清理及平整，以方便执行后续的挖掘作业。

根据发明的技术方案，在一个示例中，当所述第一工作区域的所有挖掘工序全部执行完毕后，对该第一工作区域进行碎石清理，清理完成后，测量完成挖掘作业后的第一工作区域的挖掘深度并与预设岩面标高(该预设岩面标高为工程作业要求的挖掘深度)进行比较，若挖掘深度未达到预设岩面标高，则对该第一工作区域进行切割。如此每完成一个工作区域的挖掘，都需要判断该工作区域的挖掘深度是否满足预设岩面标高，在不满足的情况下执行对工作区域的切割。

待所有挖掘深度未达到预设岩面标高的工作区域已切割完毕，针对所有切割后的工作区域，循环执行步骤S2)至S3)，直至所有工作区域的挖掘深度满足预设岩面标高。

在本示例中，例如第二工作区域、第三工作区域和第五工作区域的挖掘深度未达到预设岩面标高且已完成切割，根据本发明的技术方案，则需要针对第二工作区域、第三工作区域和第五工作区域再次执行挖掘工序，A组施工人员进入第二工作区域执行打孔工序，打孔工序完成后，A组施工人员进入第三工作区域执行打孔，同时B组施工人员进入第二工作区域执行注入工序，当B组施工人员完成注入工序后，移动到第三工作区域进行注入工序，C组施工人员进入第二工作区域执行碎石工序，同时在第三工作区域完成打孔工序的A组施工人员再次转移到第五工作区域继续执行打孔工序。完成第二工作区域的挖掘工序后，对该工作区域进行碎石清理和工作区域平整，完成后又再次测量第二工作区域的挖掘深度并与预设岩面标高进行比较，若挖掘深度未达到预设岩面标高则再次对该工作区域切割。同样地，在第三工作区域和第五工作区域完成挖掘工序后，若第五工作区域未满足预设岩面标高，则还需要再次执行切割。对未满足预设岩面标高的工作区域的切割及挖掘、判断工作循环执行，直到工作区域的挖掘深度满足预设岩面标高。

根据发明的技术方案，在一个示例中，当面对高低不平大面积大方量的岩石层需要挖掘时，首先打孔工序的施工人员使用手持凿岩机在所划分工作区域内突出的岩石底部按一给定孔间距打孔，保证使用凿岩机位置处无积水，待打孔工序的施工人员完成打孔后撤出该工作区域，注入工序的施工人员进入向已成型的孔内注入与孔径尺寸相匹配的钢钎并使用大锤将钢钎向下更深地打入孔内，钢钎前面安装有两块活动夹片，该夹片外面光滑内部有横向螺纹，类似预应力张拉工具夹片，闭合后的夹片尾部半径大于前端，钢钎结构前窄后粗，在大锤打击的作用力下给夹片一个向外的张力，夹片内部的螺纹咬住钢钎且越撑越开破坏了岩石的完整性，在岩石上以给定的孔间距注入钢钎，所累积的破坏力造成岩石形成各种不规则的裂纹，然后使用炮锤顺着裂纹将突出的岩石破碎掉并运走，利用以上工序将划分的所有工作区域进行挖掘并处理平整。

对于挖掘工序中的打孔工序、注入工序、碎石工序，在一个实施例中，根据地勘报告并结合现场实际情况对所划分工作区域内的岩石强度进行区分，若所划分工作区域内的岩石是强度适中的风化花岗岩，打孔深度可以为15cm-25cm，优选地，打孔深度为15cm，给定的孔间距为10cm～30cm，优选地，给定的孔间距为30cm；若所划分工作区域内的岩石是强度很高的未风化花岗岩，打孔深度可以为15cm-25cm，优选地，打孔深度为20cm，给定的孔间距为10cm-30cm，以保证注入工序中钢钎的注入对岩石起到破坏作用。

打孔工序完成后，执行注入工序，向已经成型的孔内打入与成型孔尺寸相配的钢钎，所述钢钎前端设置有用于破坏岩石结构的活动夹片，钢钎前端的活动夹片外面光滑内部有横向螺纹，类似预应力张拉工具夹片，闭合后的夹片尾部半径大于前端，钢钎前半部分结构由窄变粗，最前面结构截面呈长方形越往后呈梯形状递增，到后半部分为粗细均匀的圆柱体。在大锤打击的作用力下给夹片一个向外的张力，夹片内部的螺纹咬住钢钎，夹片不会掉出只会越撑越开对破坏岩石的完整性形。但是本领域技术人员可以理解，完成打孔工序、注入工序和碎石工序不限以上列举的方式，例如可以使用碎石器械完成击打钢钎的工作。

进一步地，所述步骤S1)还包括：将施工区域划分为多个工作区域之后，选定挖掘工序中每道工序的施工人员。

在一个实施例中，选定A组施工人员执行打孔工序，选定B组施工人员执行注入工序，当A组施工人员在一个工作区域执行完成打孔工序后撤出该工作区域，B组施工人员进入该工作区域，A组施工人员随即移往下一个工作区域继续打孔工序，这种施工方式避免了A组施工人员和B组施工人员施工时互相干扰，且执行同一工序的施工人员操作熟练程度不断增加，提高了工作效率。在上述的实施例中列举了挖掘工序中的打孔工序和注入工序，在整个的施工方法中，还包括有碎石工序、清理平整工作区域及切割等工序，且每道工序都对应有施工人员，当一个工作区域内的施工人员每完成一道工序即可马上投入到下一工作区域进行施工，而该工作区域可马上由下道工序的施工人员进入施工，这样就可保证执行每道工序的施工人员不会窝工，有效作业区域不会闲置，形成高效的流水作业。

根据一种实施方式，可以采用开山锯对工作区域进行切割，本发明不对其进行限定。

进一步地，步骤S3)还包括对工作区域进行切割之前，为所述开山锯铺设轨道，以方面设备进入工作区域施工。采用本发明的技术方案，将施工区域划分为多个工作区域，每道挖掘工序的施工人员依序在每一个工作区域执行其对应的挖掘作业，由于本发明的方案中，在某一工作区域的挖掘工序全部完成之前即开始下一工作区域的挖掘工序，即每一道挖掘工序的施工人员在完成自己的工序之后就移动到下一工作区域执行自己对应的挖掘工序，每一道挖掘工序的施工人员按顺序在工作区域之间不间断移动，而无须等待在一工作区域的所有挖掘工序全部完成之后才将挖掘作业移动到下一工作区域，采用这种连续的流水化施工方式，保证了施工区域合理利用、施工现场整齐易管理、施工人员任务明确，极大提高了施工效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。