CN107014262A - 一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，包括如下步骤：S1.致裂准备：测量放线，准备致裂器导线，同时组装二氧化碳致裂器，对组装完成的二氧化碳致裂器的外观、结构和性能进行检查；S2.钻炮眼：在工作面上进行钻孔作业，总计钻24个炮眼；S3.安放致裂器：将步骤S1中准备好的导线与二氧化碳致裂器连接，将致裂器安放至炮眼中；S4.启动及通风：撤离导洞内的工作人员，确保安全后进行致裂器的启动及通风；S5.回收致裂器及清渣：通风后清理爆破产生的石块，回收致裂器；S6.护壁：根据淤泥、流沙层厚度选择合适的技术进行护壁作业，之后检查孔桩是否达到设计要求，如果合格，则完成该阶段的施工；S7.多次重复步骤S1~S6至完成整个人工挖孔桩作业。

Description

一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法

技术领域

本发明涉及爆破施工方法领域，具体来说，涉及一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法。

背景技术

随着我国城市地下铁路的发展，城市地铁网络的不断成熟，地铁车站及线路通常含有桩结构，并需进行人工挖孔桩施工。当人工挖孔桩碰到硬度较大的岩层时，则会采用人工配合机械开挖的方法，或者是炸药爆破的方法，前者施工困难、工作效率低并且人在下面施工时存在很大的安全风险，后者污染环境、工序繁琐、不安全而且成本高。

传统的人工配合机械的开挖方法是：采用短把的镐、锹等简易工具进行人工挖土，遇到比较硬的岩层时，可用风镐或人工凿除施工。用人工进行垂直运土；轴线经复核无误后开始第一节开挖，每进尺1米做混凝土护壁一次，即以1米为一个施工段；当桩孔深度超过6米时用鼓风机和输风管向桩孔中送入新鲜空气，提土桶或吊笼上下保证联系通畅。但其缺点通常包括：（1）遇到硬岩地层后人工挖孔桩开挖进度缓慢；（2）大量损耗风镐，出现风镐变形、入嵌岩层；（3）需要人工下去处理，工效低、存在很大的安全风险；（4）施工周期长。

采用炸药爆破的开挖方法，一般是采用光面爆破的方式。根据现场的实际情况，选择合适的炮眼深度、炮眼数目、炮眼直径、和炸药的类型。但其缺点通常包括：（1）对环境有污染；（2）成本高；（3）不安全，采用炸药进行爆破，难免有安全风险；（4）特别是在有些地区担心炸药被恐怖份子所利用，炸药管理严格，这样很花人力、财力和物力。综上所述，如今缺乏一种既安全又有效率，并且能解决以上缺点的人工挖孔桩施工方法。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，能够克服现有技术人工挖孔和炸药挖孔的缺点，对环境没有污染，大幅度地降低安全风险，工作效率高，且步骤简单，容易操作。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，包括如下步骤：

S1.致裂准备：测量放线，准备致裂器导线，同时组装二氧化碳致裂器，对组装完成的二氧化碳致裂器的外观、结构和性能进行检查；

S2.钻炮眼：在工作面上进行钻孔作业，总计钻24个炮眼；

S3.安放致裂器：将步骤S1中准备好的导线与二氧化碳致裂器连接，将致裂器安放至炮眼中；

S4.启动及通风：撤离导洞内的工作人员，确保安全后进行致裂器的启动及通风；

S5.回收致裂器及清渣：通风后清理爆破产生的石块，回收致裂器；

S6.护壁：根据淤泥、流沙层厚度选择合适的技术进行护壁作业，之后检查孔桩是否达到设计要求，如果合格，则完成该阶段的施工；

S7.多次重复步骤S1~S6至完成整个人工挖孔桩作业。

进一步地，所述步骤S1中对组装完成的二氧化碳致裂器的外观及结构检查包括如下步骤：

A.检查有无明显的划痕、锈蚀及肉眼可见的裂痕；

B.检查二氧化碳致裂器的合格证；

C.检查泄能器的结构是否能够使储液管内高压二氧化碳在达到泄放压力后充分泄放。

进一步地，所述步骤S1中对组装完成的二氧化碳致裂器的性能检查包括如下步骤：

a.试验密封性：将组装好的致裂器放在水中，观测2分钟，观察所有连接处是否有气泡溢出,如果无气泡，则密封良好，反之，则密封不好；

b.试验表面温度：当发热装置已经启动并且致裂器压力还未释放时，在发热材料所在区段对应的储液管外壁的中心位置附近，沿轴向布置3个温度传感器，随后触发启动器，读取温度的最大值，重复以上步骤3次，取其中的最大值，确认所述最大值是否在合理的范围内；

c.检查发热装置：测试脚线、电阻、抗震性能、安全电流等技术指标。

进一步地，所述步骤S1中，测量放线的具体步骤为，施测孔桩十字线，定出孔桩孔口的准确位置，进行记录、检查和校核；在确定好的孔口四周挖排水沟，做好排水系统；安装提升设备，布置好出渣道路，合理堆放材料和器具；在孔桩孔口四周设置高出地面20～30cm的档板。

进一步地，所述步骤S2中24个炮眼包括分别呈3个环形设置的周边孔、辅助孔和掏槽孔；首先钻最外环的周边孔，所述周边孔的钻孔方式为向外倾斜，与水平面的夹角为70°～80°，深度为1.4m；然后钻中间环的辅助孔，钻孔方式为竖直向下，深度比掏槽孔深0.1~0.2m；最后钻最内环的掏槽孔，钻孔方式为圆锥形掏槽，向中心倾斜，与水平面的夹角为65°～75°，深度比周边孔深0.2～0.3m。

进一步地，所述步骤S3中，首先在致裂器的充气阀处接出两根导线，用防水胶布将所述导线与致裂器粘贴好，将致裂器放入炮眼中；随后将炮眼入口用木楔塞紧，使用泡沫剂进行密封，堵塞深度为9~11cm；各个致裂器的导线用串联的方式进行连接，最后将导线接在启动器上。

进一步地，所述步骤S3中，根据现场的实际情况选择二氧化碳致裂器的型号，在炮眼内安放二氧化碳致裂器的方法为中心轴线方向从上到下安放，随后向各二氧化碳致裂器内注入液态二氧化碳。

进一步地，，所选取的二氧化碳致裂器的长度为1.2m，直径为50mm，安装时向各二氧化碳致裂器内注入0.4～1.0kg的液态二氧化碳。

进一步地，所述步骤S6中，当淤泥、流沙层厚度不大于2000mm时，则人工挖孔桩采用常规的混凝土进行护壁作业；当淤泥、流沙层厚度大于2000mm，并且地下水极为丰富时，则人工挖孔桩采用钢护筒进行护壁作业。

本发明的有益效果：本发明所述的方法步骤简单，设计合理并且容易实施；安全，二氧化碳为惰性气体，使用这种方法不会存在很大的安全隐患；环保，不会对大气产生污染，实现对二氧化碳的二次利用；人力劳动强度小；省心，使用二氧化碳致裂器不需要有关部门监督，既省钱又省力，使用效果良好，既解决了人工挖孔的缺点，也解决了使用炸药挖孔的缺点，实现了安全、进度快和质量好的优点，能够给企业带来良好的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法的流程图；

图2是根据本发明所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法的炮眼布置图。

图中：1.掏槽孔；2.辅助孔；3.周边孔。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1~2所示，根据本发明所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，包括如下步骤：

S1.致裂准备：测量放线，准备致裂器导线，同时组装二氧化碳致裂器，对组装完成的二氧化碳致裂器的外观、结构和性能进行检查；

S2.钻炮眼：在工作面上进行钻孔作业，总计钻24个炮眼；

S3.安放致裂器：将步骤S1中准备好的导线与二氧化碳致裂器连接，将致裂器安放至炮眼中；

S4.启动及通风：撤离导洞内的工作人员，确保安全后进行致裂器的启动及通风；

S5.回收致裂器及清渣：通风后清理爆破产生的石块，回收致裂器；

S6.护壁：根据淤泥、流沙层厚度选择合适的技术进行护壁作业，之后检查孔桩是否达到设计要求，如果合格，则完成该阶段的施工；

S7.多次重复步骤S1~S6至完成整个人工挖孔桩作业。

二氧化碳致裂器的工作原理为，启动后，激发致裂器里的加热装置，使液态的二氧化碳瞬间气化膨胀并产生高压，体积膨胀600倍以上，当压力达到爆破片的极限强度的时候，剪切片断裂，高压气体从里面释放出来，作用在岩石上，从而达到爆破的目的。二氧化碳致裂器的特点为：（1）安全，二氧化碳为惰性气体，不是危险化学品也不是爆炸物品；（2）价格便宜，比用炸药雷管爆破更便宜；（3）省心，公安部门不用监管，不怕被恐怖分子所利用；（4）环保，来源简单，使平时工厂或者汽车排放出来的二氧化碳变废为宝，减少二氧化碳的排放；（5）应用领域广。

其中，步骤S1中测量放线的具体步骤为，施测孔桩十字线，定出孔桩孔口的准确位置，进行记录、检查和校核。确定好的孔口四周要挖排水沟，做好排水系统，并且要及时排走地表水。安装提升设备，布置好出渣道路，一些材料和器具要合理堆放，不仅减少对孔壁的压力，而且有利于施工。孔口四周要设置档板，其高度高出地面20～30cm，防止一些土、石头或者杂物进入孔内，从而对人员造成伤害。

其中，所述步骤S1中对组装完成的二氧化碳致裂器的外观及结构检查包括如下步骤：

A.检查有无明显的划痕、锈蚀及肉眼可见的裂痕；

B.检查二氧化碳致裂器的合格证；

C.检查泄能器的结构是否能够使储液管内高压二氧化碳在达到泄放压力后充分泄放。

其中，所述步骤S1中对组装完成的二氧化碳致裂器的性能检查包括如下步骤：

a.试验密封性：将组装好的致裂器放在水中，观测2分钟，观察所有连接处是否有气泡溢出,如果无气泡，则密封良好，反之，则密封不好；

b.试验表面温度：当发热装置已经启动并且致裂器压力还未释放时，在发热材料所在区段对应的储液管外壁的中心位置附近，沿轴向布置3个温度传感器，随后触发启动器，读取温度的最大值，重复以上步骤3次，取其中的最大值，确认所述最大值是否在合理的范围内；

c.检查发热装置：测试脚线、电阻、抗震性能、安全电流等技术指标。

其中，参考附图2，所述步骤S2中24个炮眼包括分别呈3个环形设置的周边孔、辅助孔和掏槽孔；首先钻最外环的周边孔，所述周边孔的钻孔方式为向外倾斜，与水平面的夹角为70°～80°，深度为1.4m；然后钻中间环的辅助孔，钻孔方式为竖直向下，深度比掏槽孔深0.1~0.2m；最后钻最内环的掏槽孔，钻孔方式为圆锥形掏槽，向中心倾斜，与水平面的夹角为65°～75°，深度比周边孔深0.2～0.3m。钻炮眼使用直径60mm的风钻在工作面上同时进行。

其中，所述步骤S3中，首先在致裂器的充气阀处接出两根导线，用防水胶布将所述导线与致裂器粘贴好，将致裂器放入炮眼中；随后将炮眼入口用木楔塞紧，使用泡沫剂进行密封，堵塞深度为9~11cm；各个致裂器的导线用串联的方式进行连接，最后将导线接在启动器上。

其中，所述步骤S3中，根据现场的实际情况选择二氧化碳致裂器的型号，在炮眼内安放二氧化碳致裂器的方法为中心轴线方向从上到下安放，随后向各二氧化碳致裂器内注入液态二氧化碳。

其中，所选取的二氧化碳致裂器的长度为1.2m，直径为50mm，安装时向各二氧化碳致裂器内注入0.4～1.0kg的液态二氧化碳。

其中，步骤S4中，在启动二氧化碳致裂器之前，在挖孔桩的顶板盖上钢板，防止爆破产生的11飞石对人员造成伤害，并且规定安全距离，使全体工作人员撤退在安全距离以外。

其中，步骤S5中，爆破后，用提升设备将爆破产生的土块和石块运走，当提升设备在孔内时，盖上盖板，防止外面的石块进入孔内伤人，当卸完土以后，把盖板打开，将提升设备再次放入孔内装土。

其中，步骤S6中，护壁作业是根据淤泥、流沙层厚度来选择合适的施工技术进行护壁作业。淤泥、流沙层厚度不大于2000mm，则人工挖孔桩采用的是常规的混凝土护壁来施工。如果淤泥、流沙层厚度大于2000mm，并且地下水极为丰富，则人工挖孔桩采用的是成本较高、施工技术要求高的钢护筒来护壁。

在一个具体的实施例中，淤泥、流沙层厚度不大于2000mm，采用常规的混凝土护壁来施工，混凝土护壁模板采用厚度为4mm的组合式钢模板拼接而成，当下一个阶段需要模板时，拆除上一个阶段的模板移到下一个阶段使用，如此重复循环。护壁中插入Ø14～Ø16的竖向钢筋，间距取500mm；横向则用Ø14～Ø16的圆钢来加固，间距取300mm。混凝土采用C20混凝土，用搅拌机进行搅拌后，坍落度要在60mm～80mm之间，之后用吊桶将混凝土运入孔中，再进行人工浇筑。

其中，步骤S6中，护壁后，用相应的装置检查桩位（中心）轴线及标高，看它是否达到设计要求。具体方法为，将桩位十字轴线和标高测量装置放在护壁的上方，然后用十字线进行对中，随后将标高测量装置的吊坠丢入孔中，检查护壁的垂直平整度，如果不在合理的误差范围之内，则进行修改。测量标高要以基准点为依据进行测量。最后保证桩孔轴线位置、标高和截面尺寸都满足设计要求。

综上所述，本发明提出了一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，本发明方法步骤简单、安全并且运行效果良好，解决了用传统的方法来挖人工挖孔桩施工速度慢、不安全和人力劳动强度大的缺点，并且也解决了用炸药爆破的方法来开挖人工挖孔桩不安全、对大气产生污染和特别是在有些地区很费人力、物力和财力的缺点。此方法可运用到土建、隧道、地铁等领域，应用领域广泛。文中所提到的实例，是按最佳的施工方法所实施的，但是实际情况多变。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.致裂准备：测量放线，准备致裂器导线，同时组装二氧化碳致裂器，对组装完成的二氧化碳致裂器的外观、结构和性能进行检查；

S2.钻炮眼：在工作面上进行钻孔作业，总计钻24个炮眼；

S3.安放致裂器：将步骤S1中准备好的导线与二氧化碳致裂器连接，将致裂器安放至炮眼中；

S4.启动及通风：撤离导洞内的工作人员，确保安全后进行致裂器的启动及通风；

S5.回收致裂器及清渣：通风后清理爆破产生的石块，回收致裂器；

S6.护壁：根据淤泥、流沙层厚度选择合适的技术进行护壁作业，之后检查孔桩是否达到设计要求，如果合格，则完成该阶段的施工；

S7.多次重复步骤S1~S6至完成整个人工挖孔桩作业。

2.根据权利要求1所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，其特征在于，所述步骤S1中对组装完成的二氧化碳致裂器的外观及结构检查包括如下步骤：

检查有无明显的划痕、锈蚀及肉眼可见的裂痕；

检查二氧化碳致裂器的合格证；

检查泄能器的结构是否能够使储液管内高压二氧化碳在达到泄放压力后充分泄放。

3.根据权利要求1所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，其特征在于，所述步骤S1中对组装完成的二氧化碳致裂器的性能检查包括如下步骤：

a.试验密封性：将组装好的致裂器放在水中，观测2分钟，观察所有连接处是否有气泡溢出,如果无气泡，则密封良好，反之，则密封不好；

b.试验表面温度：当发热装置已经启动并且致裂器压力还未释放时，在发热材料所在区段对应的储液管外壁的中心位置附近，沿轴向布置3个温度传感器，随后触发启动器，读取温度的最大值，重复以上步骤3次，取其中的最大值，确认所述最大值是否在合理的范围内；

c.检查发热装置：测试脚线、电阻、抗震性能、安全电流等技术指标。

4.根据权利要求1所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，其特征在于，所述步骤S1中，测量放线的具体步骤为，施测孔桩十字线，定出孔桩孔口的准确位置，进行记录、检查和校核；在确定好的孔口四周挖排水沟，做好排水系统；安装提升设备，布置好出渣道路，合理堆放材料和器具；在孔桩孔口四周设置高出地面20～30cm的档板。

5.根据权利要求1所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，其特征在于，所述步骤S2中24个炮眼包括分别呈3个环形设置的周边孔、辅助孔和掏槽孔；首先钻最外环的周边孔，所述周边孔的钻孔方式为向外倾斜，与水平面的夹角为70°～80°，深度为1.4m；然后钻中间环的辅助孔，钻孔方式为竖直向下，深度比掏槽孔深0.1~0.2m；最后钻最内环的掏槽孔，钻孔方式为圆锥形掏槽，向中心倾斜，与水平面的夹角为65°～75°，深度比周边孔深0.2～0.3m。

6.根据权利要求1所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，首先在致裂器的充气阀处接出两根导线，用防水胶布将所述导线与致裂器粘贴好，将致裂器放入炮眼中；随后将炮眼入口用木楔塞紧，使用泡沫剂进行密封，堵塞深度为9~11cm；各个致裂器的导线用串联的方式进行连接，最后将导线接在启动器上。

7.根据权利要求1所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据现场的实际情况选择二氧化碳致裂器的型号，在炮眼内安放二氧化碳致裂器的方法为中心轴线方向从上到下安放，随后向各二氧化碳致裂器内注入液态二氧化碳。

8.根据权利要求6所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，其特征在于，所选取的二氧化碳致裂器的长度为1.2m，直径为50mm，安装时向各二氧化碳致裂器内注入0.4～1.0kg的液态二氧化碳。

9.根据权利要求1所述的一种地铁车站人工挖孔桩二氧化碳爆破的施工方法，其特征在于，所述步骤S6中，当淤泥、流沙层厚度不大于2000mm时，则人工挖孔桩采用常规的混凝土进行护壁作业；当淤泥、流沙层厚度大于2000mm，并且地下水极为丰富时，则人工挖孔桩采用钢护筒进行护壁作业。