CN112281962A - 一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，采用了专用的开挖设备，包括第一步：在岩石上按照设计图纸定位并划定开挖沟槽的中心线，每隔一米确定一个槽底标高值，也即确定该处需要切割的槽深；第二步：利用开挖设备沿着岩石上的中心线对岩石进行切割，切割后在岩石上形成侧壁呈台阶状的沟槽，并且沟槽最底部的台阶宽度和深度需要大于或等于设计要求。该开挖设备采用切割的方式在岩石上切出沟槽，具有施工占地面积少、与破碎岩石相比噪音小、振动小以及易于工人操作的优势。

Description

一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法

技术领域

本发明属于市政公用工程施工机械技术领域，具体涉及一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法。

背景技术

市政管网施工，如燃气管道、自来水管以及通信管网等，在室外一般均是将管网埋置于地下。因此，管网施工离不开管沟开挖。管沟开挖又可分为直接开挖和破碎开挖，直接开挖是指开挖土或者土石混合物，而破碎开挖则是指开挖岩石。现有的施工中，我们一般采用带破碎头的挖掘机来对岩石进行破碎。由于破碎头的尺寸就大，破碎头在工作中受到岩石反作用力跳动严重，这种破碎方式开挖出来的管沟宽度和深度是无法控制的，很容易违反施工中″严禁超挖″的施工原则，而且易扰动管沟周围原有构筑物的结构稳定。而且挖掘机和破碎头在工作中振动大、噪音大。在一些空间狭小的地方，由于挖掘机的大臂无法伸展，还只能由人工手持风镐机对岩石进行破碎。风镐机与破碎头的工作原理是一致的，在对岩石进行破碎时，风镐机受到的反作用力非常大，长时间工作会导致工人手臂发麻、身体酸疼，而且还容易引发安全隐患。这种人工破碎的方式不但耗时长而且效率极其低下，对于施工进度和施工成本的控制均是不利的。因此，在岩石基础中施工管网是非常困难的，成本也非常高。

发明内容

本发明提供一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，以解决岩石基础中开挖的管沟宽度和深度中不容易控制的问题。

本发明的技术方案如下：一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，其特征在于，包括使用了专用的开挖设备以对岩石基础进行切割开挖：所述开挖设备包括支撑架，支撑架的底部安装有车轮，所述支撑架上设有驱动机构和切割机构；所述切割机构包括若干个前后依次排列的切割片组，每一个切割片组通过一个长度可调的可变悬架安装于支撑架的下方；每一个所述切割片组均包括若干块圆形的且同轴固定的圆锯片，且所有的切割片组包括的圆锯片数量从前至后逐渐减少；所有的切割片组均通过链条与所述驱动机构连接，由所述驱动机构驱动切割片组旋转进而完成岩石的切割；

具体的施工步骤如下：

第一步：在岩石上按照设计图纸定位并划定开挖沟槽的中心线，每隔一米确定一个槽底标高值，也即确定该处需要切割的槽深；

第二步：利用开挖设备沿着岩石上的中心线对岩石进行切割，切割后在岩石上形成侧壁呈台阶状的沟槽，并且沟槽最底部的台阶宽度和深度需要大于或等于设计要求。

进一步：所有的切割片组通过轮架连接在一起，所述轮架包括若干块连接板，连接板的数量与切割片组的数量一一对应，一块连接板对应一个切割片组；所述连接板与对应的切割片组转动连接，相邻两块连接板通过一颗调整螺栓铰接在一起；

可变悬架包括固定筒，所述固定筒内同轴滑动配合有一根螺纹杆，并且固定筒上同轴转动连接有一个调节螺母，所述调节螺母与所述螺纹杆螺纹配合；所述固定筒与支撑架焊接，所述螺纹杆远离固定筒的一端与切割片组转动连接，通过可变悬架以改变切割片组与支撑架之间的距离；

所述第二步中，将沟槽的深度分为若干个切割行程，每一个切割行程对应一个宽度，保证位于沟槽最低处的切割行程以及对应的宽度均大于或者等于所需要安装的管子的横截面尺寸；开挖设备对应安装若干个切割片组，每一个切割片组对用切割一个切割行程和一个宽度；然后利用开挖设备完成沟槽的切割。

进一步：所述第二步中，切割沟槽采用分层进行，避免一次达到沟槽的设计深度，并且在切割沟槽时向圆锯片喷洒足够的冷却水以对圆锯片进行降温。

进一步：所述第二步中，采用两套开挖设备同时切割一个沟槽，其中一套开挖设备按照沟槽的划线中线进行切割，另一套开挖设备按照划线的中线偏移半个圆锯片的厚度进行切割，这样利用第二套开挖设备弥补第一套开挖设备的圆锯片与圆锯片之间的间隙，可以使得沟槽内的岩石切割得更加完整。

进一步：所述螺纹杆上沿轴向设有刻度，所述支撑架上设置有水平仪；

所述第二步中，通过槽底标高值换算出对应的连接切割片组的螺纹杆在该处的刻度值；在切割沟槽时，通过读取水平仪时刻让支撑架位置水平前进的状态，并且通过读取螺纹杆上的刻度判断是都达到了沟槽的切割深度，如未达到，则需要通过旋转调节螺母调节螺纹杆向地面的伸出长度，进而调节对应的切割片组的切割深度。

有益效果：

1、本方案提供了一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，该开挖设备采用切割的方式在岩石上切出沟槽，具有施工占地面积少、与破碎岩石相比噪音小、振动小以及易于工人操作的优势。

2、本方案中的开挖设备，在岩石上切割出的沟槽，一是能够满足设计管道的安装要求，而且切割出来的沟槽尺寸误差小，符合不超挖的原则，同时切割出来的沟槽侧壁呈台阶状，在满足管道安装要求的同时利用台阶保留原岩石的部分，使得开挖沟槽开挖方量减少，成本低，沟槽回填时用料少，极大的节约了施工成本。

3、针对沟槽的开挖，可以通过可变悬架调整切割片组伸入岩石的深度，以满足各种规格尺寸的沟槽的开挖要求，并且通过分层开挖原则实现在沟槽开挖时：不用加工制作尺寸非常大的圆锯片，进一步减少成本。

4、驱动机构通过第一链条连接并驱动任意一个切割片组旋转，剩余的切割片组通过第二链条与通过第一链条连接驱动机构的切割片组连接并由其驱动；这样的设置使得当连接驱动机构的切割片组受到岩石阻力被卡住时，该切割片组由于是切割槽宽最大的切割片组，因此利用其保护其它的切割片组不再仅需对岩石进行切割，形成一种保护机制，防止其他的切割片组在无工作空间时继续切割岩石，避免发生撞击，提高开挖设备的安全系数，同时也保护操作人员的安全。

有益效果：本方案提供了一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，并提供了一种开挖设备，利用开挖设备岩石上切割出沟槽，一是能够满足设计管道的安装要求，而且切割出来的沟槽尺寸误差小，符合不超挖的原则，同时切割出来的沟槽侧壁呈台阶状，在满足管道安装要求的同时利用台阶保留原岩石的部分，使得开挖沟槽开挖方量减少，成本低，沟槽回填时用料少，极大的节约了施工成本。

该开挖方法通过对开挖设备的不断优化，针对沟槽的开挖，可以通过可变悬架调整切割片组伸入岩石的深度，以满足各种规格尺寸的沟槽的开挖要求，并且通过分层开挖原则实现在沟槽开挖时：不用加工制作尺寸非常大的圆锯片，进一步减少成本。

这种管沟开挖的施工方法，具有施工占地面积少、与破碎岩石相比噪音小、振动小以及易于工人操作的优势，极大地降低了管沟开挖的施工难度。

附图说明

图1为本发明中开挖设备的结构示意图；

图2为现有沟槽开挖截面结构示意图；

图3为本发明中沟槽开挖截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图2、以及图3所示，本发明公开了一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，包括支撑架10，在支撑架10上安装了驱动机构1，支撑架10的底部安装有车轮5。驱动机构1可以是电动机和齿轮减速机的组合、汽油机与齿轮减速机的组合或者是采油机和齿轮减速机的组合。支撑架10的下方设有切割片组6。切割片组6通过一个独立的可变悬架安装在支撑架10上。

如图1和图3所示，所述切割片组6包括若干块圆锯片6a，圆锯片6a采用高速钢支撑而成，用于切割岩石。所有的圆锯片6a层叠排列并通过一根固定轴同轴固定安装在一起，当一块圆锯片6a的切割槽宽为a时，n块圆锯片6a的切割槽宽度就位a＊n。固定轴上同轴固定安装有从动链轮4，驱动机构1的减速机的输出轴上同轴固定安装有主动链轮2，主动链轮2与从动链轮4通过第一链条3连接在一起，由驱动机构1驱动切割片组6旋转进而完成对岩石的切割。

如图1所示，可变悬架包括固定筒16，所述固定筒16内同轴滑动配合有一根螺纹杆15，并且固定筒16上同轴转动连接有一个调节螺母17，所述调节螺母17与所述螺纹杆15螺纹配合；所述固定筒16与支撑架10焊接，所述螺纹杆15远离固定筒16的一端与切割片组6转动连接，通过可变悬架以改变切割片组6与支撑架10之间的距离。通过旋转调节螺母17，进而完成调节切割片组6的圆锯片6a伸入岩石内的槽深，进而控制管沟的开挖深度。

本优化的方案中，切割片组6设置有多个。在本优化的实施例中，以三个切割片组6以对多个切割片组6的优化原理进行说明。如图1所示，三个切割片组6从前至后依次排列在一起，每一个切割片组6均通过一个独立的可变悬架安装在支撑架10的下方。在开槽时，三个切割片组6可以同时工作也可以独立工作。切割片组6的工作状态是可以根据现场情况进行调整的。而三个切割片组6均是由同一个驱动机构1进行驱动，驱动机构1通过第一链条3驱动其中一个切割片组6，另外两个切割片组6通过第二链条11同时与连接第一链条3的切割片组6连接，由连接第一链条3的切割片组6驱动另外两个切割片组6旋转。也即驱动机构1通过第一链条3连接并驱动任意一个切割片组6旋转，这个切割片组6通过第二链条11与剩余的切割片组6连接，并由这个切割片组6驱动剩余的切割片组6旋转。

针对上述结构，本方案还对切割片组6进行了进一步的优化。三个切割片组6通过轮架连接在一起。所述轮架包括若干块连接板14，连接板14的数量与切割片组6的数量一一对应，一块连接板14对应一个切割片组6；所述连接板14与对应的切割片组6转动连接，相邻两块连接板14通过一颗调整螺栓13铰接在一起。由于相邻两块连接板14是通过调整螺栓13铰接在一起的，因此三个切割片组6可以实现完成不同深度的切割，并且在切割岩石时能够保证所有的切割片组6均沿着同一条划定线进行切割，进而保证沟槽12的线性宽度。

本方案具体的实施过程如下：

第一步：在岩石上按照设计图纸定位中心线，每隔一米确定一个槽底标高值，也即确定该处需要切割的槽深；

第二步：以在岩石上开挖槽顶宽30cm、槽底宽20cm以及槽深60cm为例，如图2和图3所示，目前我们开挖的沟槽12的槽壁均为一个斜面，这是由于我们的目前的开挖设备以及开挖方法受到限制，无法做到开挖的沟槽12截面呈矩形。实质上我们在安装管道6的时候，管道6仅是安装在沟槽12的底部，沟槽12的其它部位并未利用到。而本方案中，由于采用了切割的方式，因此将沟槽12按照高度没20cm向中部收缩一个台阶，也即将沟槽12切割成台阶状，那么在沟槽12回填的用的回填料还会更少，施工成本还会更低。

更为主要的一点：如果要切割深度达到60cm的沟槽12，那么所用的圆锯片6a的直径将达到至少150cm，这对于设计、制造以及现场操作来讲，难度非常大甚至无法实现，如现有的混凝土切割用的圆盘锯直径也不会超过100cm。而当我们将沟槽12按照台阶的结构开挖以后，按照本优化实施例中的三个切割片组6的结构，沟槽12按照深度分为三个切割行程H1、H2以及H3，第一个切割行程H1的切割宽度设计为30cm、第二个切割形成H2的切割宽度设计为25cm、第三个切割形成的切割宽度设计为20cm，也即切割后行程的沟槽12将足以满足管道6的安装宽度和安装深度。同时，H1、H2以及H3对应使用的切割片组6所使用的圆锯片6a均可以采用直径50cm-60cm即可。因为切割H1的切割片组6切割完H1的行程以后，切割H2的切割片组6可以向下直接伸入H1行程的槽内继续向下完成H2的切割。

第三步：向下切割沟槽12时，最好采用反复切割的方式，也即分多次切割完成沟槽12并达到深度，尽可能避免一次成型，这样能够最大程度的利用三个切割片组6同时对岩石进行切割。并且在切割的时候，最好以便切割以便向圆锯片6a喷淋自来水，以对圆锯片6a进行降温，防止圆锯片6a高温磨损损坏。

在沟槽12切割或者开挖的过程中，最好采用两套本方案中的开挖设备，第一套开挖设备按照沟槽12的划线中线进行切割，另一套开挖设备按照划线的中线偏移半个圆锯片6a的厚度进行切割，这样利用第二套开挖设备弥补第一套开挖设备的圆锯片6a与圆锯片6a之间的间隙，可以使得沟槽12内的岩石切割得更加完整。同时也能够提高切割效率。

需要注意的是，上述第二步在进行时，应当时刻注意到切割片组6的切割深度，尤其是最后一次切割时是否达到要求。进一步优化中：螺纹杆15上沿轴向设有刻度18，所述支撑架10上设置有水平仪。

在第一步中，我们每隔一米就确定了槽底标高值，通过设计图纸、槽底标高与该处的岩石地面标高，我们可以得到该处的岩石所需的切割深度值。正常情况下，我们需要在切割的同时测量这个深度值。可是由于我们切割是一直进行的，工人在操作时，无法控制切割刀片切割的岩石深度是多少。因此，我们设计在螺纹杆15上沿轴向设有刻度18，并且在支撑架10上设置有水平仪。当我们维持支撑架10在沟槽12切割时一直处于水平的状态，那么支撑架10就相当于一个参照的水平线，而有了这一参照水平线，我们在每隔一米的地方再通过螺纹杆15上的刻度18，就能够换算出来再该处的切割深度是否满足设计要求。当为满足设计要求时，可以通过旋转调节螺母17调节切割片组6伸入沟槽12的深度以满足设计要求，并在切割的过程中一直保持支撑架10处于水平状态即可。

因此，理论上，槽底标高值的设计点位越密越好，但是实际操作不可能完全做到总会有一些误差。因此，我们设计了每隔一米确定一个槽底标高值，既能够满足设计要求，在实际操作时又不会非常复杂。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，其特征在于，包括使用了专用的开挖设备以对岩石基础进行切割开挖：所述开挖设备包括支撑架(10)，支撑架(10)的底部安装有车轮(5)，所述支撑架(10)上设有驱动机构(1)和切割机构；所述切割机构包括若干个前后依次排列的切割片组(6)，每一个切割片组(6)通过一个长度可调的可变悬架安装于支撑架(10)的下方；每一个所述切割片组(6)均包括若干块圆形的且同轴固定的圆锯片(6a)，且所有的切割片组(6)包括的圆锯片(6a)数量从前至后逐渐减少；所有的切割片组(6)均通过链条与所述驱动机构(1)连接，由所述驱动机构(1)驱动切割片组(6)旋转进而完成岩石的切割；

具体的施工步骤如下：

第一步：在岩石上按照设计图纸定位并划定开挖沟槽(12)的中心线，每隔一米确定一个槽底标高值，也即确定该处需要切割的槽深；

第二步：利用开挖设备沿着岩石上的中心线对岩石进行切割，切割后在岩石上形成侧壁呈台阶状的沟槽(12)，并且沟槽(12)最底部的台阶宽度和深度需要满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，其特征在于，其特征在于：

所有的切割片组(6)通过轮架连接在一起，所述轮架包括若干块连接板(14)，连接板(14)的数量与切割片组(6)的数量一一对应，一块连接板(14)对应一个切割片组(6)；所述连接板(14)与对应的切割片组(6)转动连接，相邻两块连接板(14)通过一颗调整螺栓(13)铰接在一起；

可变悬架包括固定筒(16)，所述固定筒(16)内同轴滑动配合有一根螺纹杆(15)，并且固定筒(16)上同轴转动连接有一个调节螺母(17)，所述调节螺母(17)与所述螺纹杆(15)螺纹配合所述固定筒(16)与支撑架(10)焊接，所述螺纹杆(15)远离固定筒(16)的一端与切割片组(6)转动连接，通过可变悬架以改变切割片组(6)与支撑架(10)之间的距离；

所述第二步中，将沟槽(12)的深度分为若干个切割行程，每一个切割行程对应一个宽度，保证位于沟槽(12)最低处的切割行程以及对应的宽度均满足所需要安装的管子的横截面尺寸；开挖设备对应安装若干个切割片组(6)，每一个切割片组(6)对用切割一个切割行程和一个宽度；然后利用开挖设备完成沟槽(12)的切割。

3.根据权利要求2所述的一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，其特征在于：所述第二步中，切割沟槽(12)采用分层进行，避免一次达到沟槽(12)的设计深度，并且在切割沟槽(12)时向圆锯片(6a)喷洒足够的冷却水以对圆锯片(6a)进行降温。

4.根据权利要求3所述的一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，其特征在于：所述第二步中，采用两套开挖设备同时切割一个沟槽(12)，其中一套开挖设备按照沟槽(12)的划线中线进行切割，另一套开挖设备按照划线的中线偏移半个圆锯片(6a)的厚度进行切割，这样利用第二套开挖设备弥补第一套开挖设备的圆锯片(6a)与圆锯片(6a)之间的间隙，可以使得沟槽(12)内的岩石切割得更加完整。

5.根据权利要求4所述的一种市政管道安装用岩石基础开挖管沟的施工方法，其特征在于：所述螺纹杆(15)上沿轴向设有刻度(18)，所述支撑架(10)上设置有水平仪；

所述第二步中，通过槽底标高值换算出对应的连接切割片组(6)的螺纹杆(15)在该处的刻度(18)值；在切割沟槽(12)时，通过读取水平仪时刻让支撑架(10)位置水平前进的状态，并且通过读取螺纹杆(15)上的刻度(18)判断是都达到了沟槽(12)的切割深度，如未达到，则需要通过旋转调节螺母(17)调节螺纹杆(15)向地面的伸出长度，进而调节对应的切割片组(6)的切割深度。

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