CN112482382A - 采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，所述设计待破碎孤石的破碎孔，包括：S01:分析所述待破碎孤石的岩质、节理发育规律、抗压强度、块度、高度及露出地面自由面；S02：根据所述待破碎孤石的抗压强度和块度，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a；根据所述待破碎孤石露出地面自由面的面积是否大于2倍孔距a，确定所述破碎孔的排距b，所述排距b等于(0.6‑0.9)a；所述破碎孔的孔径D大于或等于20mm，小于等于50mm；根据所述待破碎孤石的高度和凿岩钻的钻杆长度H，确定所述破碎孔的孔深L；根据所述待破碎孤石的节理发育规律和露出地面自由面是否平整，确定所述破碎孔的钻孔方向。本发明方法避免了大开挖浪费材料、缩短了工期。

Description

采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法。

背景技术

房屋建筑及桥梁设计图中，基础形式较多采用孔桩基础。孔桩开挖效率与岩层地质情况有很大关系，在一些回填区域，在回填时会夹杂孤石、混凝土块，对人工挖孔桩造成困难，孤石不清除孔桩将无法继续开挖，有些孤石在孔桩开孔处，还可以采用挖机进行挖出。但是对于回填区域里孤石是乱堆砌会多层出现，每次均采用机械挖出将很困难，将会对已开挖部分进行拆除，同时需挖很大一个坑直到孤石被挖出才能重新开挖，从而造成材料浪费严重，并对延长了工期；因井内孤石较松动，水钻无法固定将无法施工，若采用爆破施工，容易造成孤石剩余部分松动对后期开挖有安全风险。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，该方法避免大开挖浪费材料、缩短了工期。

本发明的技术方案是：

一种采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，首先设计待破碎孤石的破碎孔，包括：

S01:分析所述待破碎孤石的岩质、节理发育规律、抗压强度、块度、高度及露出地面自由面；

S02：根据所述待破碎孤石的抗压强度和块度，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a；

根据所述待破碎孤石露出地面自由面的面积是否大于2倍孔距a，确定所述破碎孔的排距b，所述排距b等于(0.6-0.9)a；

所述破碎孔的孔径D大于等于20mm，小于等于50mm；

根据所述待破碎孤石的高度和凿岩钻的钻杆长度H，确定所述破碎孔的孔深L；

根据所述待破碎孤石的节理发育规律和露出地面自由面是否平整，确定所述破碎孔的钻孔方向。

其次在待破碎孤石上钻破碎孔；

然后将无声破碎剂与水搅拌成浆；

最后往所述破碎孔中灌浆。

进一步地，所述根据所述待破碎孤石的抗压强度和块度，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a，包括：

首先根据所述待破碎孤石的抗压强度将所述待破碎孤石分为两类，分别为软质孤石和中、硬质孤石；

然后根据所述待破碎孤石的块度是否大于30cm，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a的取值。

进一步地，所述根据所述待破碎孤石的抗压强度将所述待破碎孤石分为两类，分别为软质孤石和中、硬质孤石，包括：

将抗压强度小于20Mpa的孤石分为软质孤石，将抗压强度为20～40Mpa的孤石分为中、硬质孤石。

进一步地，所述软质孤石的破碎孔的最小抵抗线W为：40cm～60cm，所述软质孤石的破碎孔的孔距a为40cm～60cm；所述中、硬质孤石的破碎孔的最小抵抗线W为：25cm～40cm，所述中、硬质孤石的破碎孔的孔距a为：30cm～50cm。

进一步地，所述根据所述待破碎孤石的块度是否大于30cm，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a的取值，包括：

判断所述待破碎孤石的块度是否大于30cm，若所述待破碎孤石的块度大于30cm，则所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a取大值；若所述待破碎孤石的块度小于30cm，则所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a取小值。

进一步地，所述根据所述待破碎孤石露出地面自由面的面积是否大于2倍孔距a，确定所述破碎孔的排距b，包括：

判断所述待破碎孤石露出地面自由面的面积是否大于2倍孔距a，若所述待破碎孤石露出地面自由面的面积大于2倍孔距a，则所述破碎孔的排距b取大值；若所述待破碎孤石露出地面自由面的面积小于2倍孔距a，则所述破碎孔的排距b取小值。

进一步地，所述破碎孔的排距采用梅花形或矩形布置。

进一步地，所述根据待破碎孤石的高度和凿岩钻的钻杆长度H，确定所述破碎孔的孔深L，包括：

判断所述待破碎孤石的高度是否大于所述凿岩钻的钻杆长度H，若所述待破碎孤石的高度小于所述凿岩钻的钻杆长度H，则所述破碎孔的孔深L等于(0.8～0.9)H；若所述待破碎孤石的高度若大于凿岩钻的钻杆长度H，则采用分层钻孔。

进一步地，所述根据待破碎孤石的节理发育规律和露出地面自由是否平整，确定所述破碎孔的钻孔方向，包括：

判断所述待破碎孤石的节理发育规律和露出地面自由是否平整，若所述待破碎孤石的露出地面自由平整，则所述钻孔方向应与所述待破碎孤石的节理方向互相垂直；

若所述待破碎孤石的露出地面自由不平整，则所述钻孔方向应先采用斜孔进行先破碎，使所述待破碎孤石的露出地面自由面平面，然后再采用垂直孔与待破碎孤石的节理方向互相垂直，进行分段破碎。

进一步地，所述将无声破碎剂与水搅拌成浆中水的重量为无声破碎剂重量的25-30％。

采用上述技术方案具有以下有益效果：

本发明发明采用无声破碎剂对孔桩内孤石进行处理，破碎效果好，施工简便，不需拆除已施工构筑物，有效的解决了桩内孤石传统处理工艺的弊端，安全可靠、高效、可多次重复使用且不延误工期，从而提高了孤石开挖的施工效率和经济效益。

与下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明设计待破碎孤石的破碎孔的流程图；

图2为本发明施工方法的流程图。

具体实施方式

参见图1和图2所示，一种采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，

第一步，首先设计待破碎孤石的破碎孔，包括：

S01:分析所述待破碎孤石的岩质、节理发育规律、抗压强度、块度、高度及露出地面自由面；对所述待破碎孤石进行采样分析，了解所述所述待破碎孤石的岩质、节理发育规律、抗压强度、块度、高度及露出地面自由面。

S02：根据所述待破碎孤石的抗压强度和块度，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a；具体包括：

首先根据所述待破碎孤石的抗压强度将所述待破碎孤石分为两类，分别为软质孤石和中、硬质孤石；将抗压强度小于20Mpa的孤石分为软质孤石，将抗压强度为20～40Mpa的孤石分为中、硬质孤石。所述软质孤石的破碎孔的最小抵抗线W为：40cm～60cm，所述软质孤石的破碎孔的孔距a为40cm～60cm；所述中、硬质孤石的破碎孔的最小抵抗线W为：25cm～40cm，所述中、硬质孤石的破碎孔的孔距a为：30cm～50cm。

然后根据所述待破碎孤石的块度是否大于30cm，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a的取值。具体包括：

判断所述待破碎孤石的块度是否大于30cm，若所述待破碎孤石的块度大于30cm，则所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a取大值；若所述待破碎孤石的块度小于30cm，则所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a取小值。

根据所述待破碎孤石露出地面自由面的面积是否大于2倍孔距a，确定所述破碎孔的排距b，所述破碎孔的排距采用梅花形或矩形布置，所述排距b等于(0.6～0.9)a。具体包括：

判断所述待破碎孤石露出地面自由面的面积是否大于2倍孔距a，若所述待破碎孤石露出地面自由面的面积大于2倍孔距a，则所述破碎孔的排距b取大值；若所述待破碎孤石露出地面自由面的面积小于2倍孔距a，则所述破碎孔的排距b取小值。

所述破碎孔的孔径D大于等于20mm，小于等于50mm；因为孔径是决定无声破碎剂破碎效率的重要因素。孔径D较大，无声破碎剂装药量多，产生的膨胀压较大，其破碎效果较高。但由于无声破碎剂水化同时放出热量，当内部蓄热状态达100℃时，无声破碎剂浆体中未水化的水分就会沸腾，产生蒸汽压，从而把无声破碎剂浆体喷出来，因此本发明采用20mm≦D≧50mm，该孔径保证了破碎效果，又避免了喷浆情况的发生，从而避免对灌孔人员造成伤害。

根据所述待破碎孤石的高度和凿岩钻的钻杆长度H，确定所述破碎孔的孔深L；具体包括：

判断所述待破碎孤石的高度是否大于所述凿岩钻的钻杆长度H，若所述待破碎孤石的高度小于所述凿岩钻的钻杆长度H，则所述破碎孔的孔深L等于(0.8～0.9)H；若所述待破碎孤石的高度若大于凿岩钻的钻杆长度H，则采用分层钻孔。

根据所述待破碎孤石的节理发育规律和露出地面自由面是否平整，确定所述破碎孔的钻孔方向。具体包括：

判断所述待破碎孤石的节理发育规律和露出地面自由是否平整，若所述待破碎孤石的露出地面自由平整，则所述钻孔方向应与所述待破碎孤石的节理方向互相垂直。

若所述待破碎孤石的露出地面自由不平整，则所述钻孔方向应先采用斜孔进行先破碎，所述斜孔的倾斜度为水平向下倾斜45～60°，使所述待破碎孤石的露出地面自由面平面，然后再采用垂直孔与待破碎孤石的节理方向互相垂直，进行分段破碎。因为钻孔方向应与岩体的节理方向互相垂直，其破碎效果最好。

第二步，对所述待破碎孤石的破碎孔位进行放样

在进行测量放线前，首先必须熟悉上述待破碎孤石的破碎孔设计，了解岩石的特点，并对照待破碎孤石的破碎孔设计确定的最小抵抗线W、孔距a、排距b、孔径D、孔深L和角度，作为工程测量放线的依据，用红油漆标出钻孔孔位。

第三步，在待破碎孤石上钻破碎孔

一般来说，尽可能钻垂直孔，钻孔施工和填充无声破碎剂浆体方便简单。根据待破碎孤石的破碎孔设计确定的方案，如待破碎孤石露出地面自由面不平整，则要在待破碎孤石的破碎面上打斜孔先破碎成平面，再打垂直孔，分段切割或破碎，可达到最佳破碎效果。

第四部，将无声破碎剂与水搅拌成浆，

其中，水的重量为无声破碎剂重量的25-30％；

1、无声破碎剂型号的选择

在施工中，要根据施工期间的气温或工作环境温度选择无声破碎剂型号，见表1。

表1无声破碎剂型号和使用范围

型号	使用温度范围	使用季节
			无声破碎剂I	20℃～35℃	夏季用
无声破碎剂Ⅱ	lO℃～25℃	春秋用
			无声破碎剂Ⅲ	5℃～15℃	冬季用
无声破碎剂Ⅳ	一5℃～8℃	寒冬用

当气温超过35℃时，要在下午5时～6时或早上6时～7时灌孔。

2、拌浆

无声破碎剂每袋为5Kg，水配比量:加水量一般为无声破碎剂重量的25-30％,如10kg膨胀剂配2.5～3kg水，通过现场试验此水配比可达到最佳破碎效果，无声破碎剂浆体以畅流入孔为准，不宜多加，否则会降低破碎效果。搅拌时，先把水倒人桶中，再倒无声破碎剂；用人工搅拌时，要戴橡胶手套，搅拌时间一般为60s～90s。无声破碎剂如果结块久置，会降低它的性能，所以残留在桶底的无声破碎剂结块，要随时清理掉。搅拌好的无声破碎剂浆体，要在10min以内用完，久置会使灌孔困难，效率降低。

第五步，往破碎孔中灌浆

1)对于垂直孔，可直接倾倒进去，所述破碎孔口留下2cm左右空隙，用废纸或废布将口堵实，有利于提早破碎时间。

2)对于斜孔，为防止倒流的现象，可用水灰比为0.25～0.3的水与无声破碎剂拌成浆体，灌入孔中，最后用塞子堵口。

3)多排孔，一般采用梅花形或距形孔，灌孔要一次灌完成。

4)灌浆时，为安全起见要戴防护眼镜及口罩，避免浆体冲出伤及眼睛和其它部位。因无声破碎剂具有轻度腐蚀性，所以碰到皮肤时要立即用清水冲洗。

注：由于刚钻完孔，孔壁温度较高，应待孔壁温度达到无声破碎剂使用温度要求后并将孔内孤石清洗干净后才能灌浆。

第六步，清理破碎碎屑

待无声破碎剂完全膨胀后，由人工使用钢钎清理破碎的孤石。

本发明的工作原理：

将无声破碎剂用水拌成浆体，填充在待破碎孤石的破碎孔中，由于无声破碎剂是通过与水反应，形成固相体积增大的结晶，结晶生长力对孔壁施加压缩应力，当与压缩应力成垂直方向的张拉应力超过了脆性物体的极限强度时，物体发生龟裂，随着无声破碎剂的膨胀压不断增长，被破碎物体的裂缝不断扩大，直到破碎。在常温下可产生30Mpa以上的膨胀压，经6h～7h将混凝土构筑物或孤石破碎。无声破碎剂在施工时，无震动、噪音、毒气，加上不是危险品，所以便于运输、保管、使用，安全方便。因此本发明方法具有避免大开挖、避免爆破，破碎界面分离好避免了孤石松动、安全性高、成本低、可推广性好等特点，节约工期。

下面以机械开挖、无声破碎剂爆破和水钻施工三种方法处理10根桩基孔花费成本进行比较，如下：

从上述对比可看出无声破碎剂爆破有一定的优势，每个桩基孔处理在经济费用中比机械破碎节省了1050-747.5＝302.5元，每个桩基孔处理在经济费用中比水钻节省了1000-747.5＝252.5元，如处理越多，经济效益更明显。

下面以某项目采用本发明方法为例，

本项目包括3#、4#、9#、12#、13#、14#、地下室。本工程12#、13#楼基础为孔桩基础，桩间距只有50㎝较密，该房屋范围内原为回填区域，部分区域原回填有孤石和土夹杂回填，部分孔桩开孔开挖了4～5米处遇见孤石，个别孤石在孔桩内外各占一部分，个别孤石位于孔桩中间，造成孔桩无法继续向下开挖，必须将孤石破碎或取出才能继续施工。因桩间距较密，采用挖机大开挖取出孤石将破坏更多孔桩，采用直接炮击破碎时间较长，前两种方法均不经济，项目决定采用无声破碎剂破碎施工，收到了良好的效果，12#、13#楼共计182根孔桩，采用无声破碎剂破碎施工有40根，节约了工期，该项目通过使用本发明方法，现场施工安全得以保证，有效避免了大开挖、避免爆破，破碎界面分离好避免了孤石松动。节约了工期，施工质量和现场文明施工得到了有力的保证，取得了显著社会效益，具有较好的推广应用价值。

Claims (10)

1.一种采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：首先设计待破碎孤石的破碎孔，包括：

S01:分析所述待破碎孤石的岩质、节理发育规律、抗压强度、块度、高度及露出地面自由面；

S02：根据所述待破碎孤石的抗压强度和块度，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a；

根据所述待破碎孤石露出地面自由面的面积是否大于2倍孔距a，确定所述破碎孔的排距b，所述排距b等于(0.6-0.9)a；

所述破碎孔的孔径D大于等于20mm，小于等于50mm；

根据所述待破碎孤石的高度和凿岩钻的钻杆长度H，确定所述破碎孔的孔深L；

根据所述待破碎孤石的节理发育规律和露出地面自由面是否平整，确定所述破碎孔的钻孔方向；

其次在待破碎孤石上钻破碎孔；

然后将无声破碎剂与水搅拌成浆；

最后往所述破碎孔中灌浆。

2.根据权利要求1所述采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：所述根据所述待破碎孤石的抗压强度和块度，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a，包括：

首先根据所述待破碎孤石的抗压强度将所述待破碎孤石分为两类，分别为软质孤石和中、硬质孤石；

然后根据所述待破碎孤石的块度是否大于30cm，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a的取值。

3.根据权利要求2所述采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：所述根据所述待破碎孤石的抗压强度将所述待破碎孤石分为两类，分别为软质孤石和中、硬质孤石，包括：

将抗压强度小于20Mpa的孤石分为软质孤石，将抗压强度为20～40Mpa的孤石分为中、硬质孤石。

4.根据权利要求2或3所述采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：所述软质孤石的破碎孔的最小抵抗线W为：40cm～60cm，所述软质孤石的破碎孔的孔距a为40cm～60cm；所述中、硬质孤石的破碎孔的最小抵抗线W为：25cm～40cm，所述中、硬质孤石的破碎孔的孔距a为：30cm～50cm。

5.根据权利要求1所述采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：所述根据所述待破碎孤石的块度是否大于30cm，确定所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a的取值，包括：

判断所述待破碎孤石的块度是否大于30cm，若所述待破碎孤石的块度大于30cm，则所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a取大值；若所述待破碎孤石的块度小于30cm，则所述破碎孔的最小抵抗线W和孔距a取小值。

6.根据权利要求1所述采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：所述根据所述待破碎孤石露出地面自由面的面积是否大于2倍孔距a，确定所述破碎孔的排距b，包括：

判断所述待破碎孤石露出地面自由面的面积是否大于2倍孔距a，若所述待破碎孤石露出地面自由面的面积大于2倍孔距a，则所述破碎孔的排距b取大值；若所述待破碎孤石露出地面自由面的面积小于2倍孔距a，则所述破碎孔的排距b取小值。

7.根据权利要求1或6所述采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：所述破碎孔的排距采用梅花形或矩形布置。

8.根据权利要求1所述采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：所述根据待破碎孤石的高度和凿岩钻的钻杆长度H，确定所述破碎孔的孔深L，包括：

判断所述待破碎孤石的高度是否大于所述凿岩钻的钻杆长度H，若所述待破碎孤石的高度小于所述凿岩钻的钻杆长度H，则所述破碎孔的孔深L等于(0.8～0.9)H；若所述待破碎孤石的高度若大于凿岩钻的钻杆长度H，则采用分层钻孔。

9.根据权利要求1所述采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：所述根据待破碎孤石的节理发育规律和露出地面自由是否平整，确定所述破碎孔的钻孔方向，包括：

判断所述待破碎孤石的节理发育规律和露出地面自由是否平整，若所述待破碎孤石的露出地面自由平整，则所述钻孔方向应与所述待破碎孤石的节理方向互相垂直；

若所述待破碎孤石的露出地面自由不平整，则所述钻孔方向应先采用斜孔进行先破碎，使所述待破碎孤石的露出地面自由面平面，然后再采用垂直孔与待破碎孤石的节理方向互相垂直，进行分段破碎。

10.根据权利要求1所述采用无声破碎剂破碎孔桩内孤石的方法，其特征在于：所述将无声破碎剂与水搅拌成浆中水的重量为无声破碎剂重量的25-30％。

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