CN113310372A - 千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术及其施工系统 - Google Patents

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CN113310372A CN202110524118.4A CN202110524118A CN113310372A CN 113310372 A CN113310372 A CN 113310372A CN 202110524118 A CN202110524118 A CN 202110524118A CN 113310372 A CN113310372 A CN 113310372A
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陆海燕
张青文
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Abstract

本发明公开了一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，包括确定千枚岩高陡边坡危岩需要施工爆破的区域为拟静爆施工区域，预设拟静爆施工区域与建筑体之间的最大相邻距离，判断实地施工中拟静爆施工区域与相邻建筑体之间的距离是否小于最大相邻距离，确定边坡危岩的岩体类别，根据岩体类别确定钻孔的孔径、孔深、孔距和排距，根据岩石节理判断钻孔方向，如果岩石节理达到预定值，对岩石垂直钻孔；如果岩石节理未达到预定值，先对岩石的破碎面水平或倾斜打孔，再垂直打孔，然后对岩石分段切割或破碎，根据勘测拟静爆施工区域的山体地质构造，岩石的形状、节理、要求破碎的块度，确定破碎时的最小抵抗线；静态爆破后对爆破后的岩体碎片分层开挖。

Description

千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术及其施工系统
技术领域
本发明涉及施工技术领域，特别是涉及一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术。
背景技术
静爆施工区域存在地势陡峭，且削坡高度较高，同时又紧邻建筑体，静态爆破产出的碎石从上部自由落体时依旧有可能对建筑体成破坏性扰动，无法保证施工时产生的石块不对既有建筑体结构产生破坏；
因此需在有效保护既有结构建筑的前提下完成高陡边坡削坡及支护作业为本工程施工作业的主要难点。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，具有在保护既有结构建筑的前提下完成高陡边坡削坡及支护作业的优点。
本发明的技术方案是：
一方面，本发明提供了一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，包括以下步骤：
S1、确定千枚岩高陡边坡危岩需要施工爆破的区域为拟静爆施工区域，预设拟静爆施工区域与建筑体之间的最大相邻距离，判断实地施工中拟静爆施工区域与相邻建筑体之间的距离是否小于最大相邻距离，如果是，进入步骤S2；如果否，结束；
最大相邻距离的计算公式为：R＝20Kfn2W；
式中，R为飞石安全距离，Kf为与岩石性质、地形、地质气候及药包埋置深度有关的安全系数，n为最大一个药包的爆炸作用指数，W为最大一个药包的最小抵抗线；
S2、确定边坡危岩的岩体类别，根据岩体类别确定钻孔的孔径、孔深、孔距和排距；
S3、根据岩石节理判断钻孔方向，如果岩石节理达到预定值，对岩石垂直钻孔；如果岩石节理未达到预定值，先对岩石的破碎面水平或倾斜打孔，再垂直打孔，然后对岩石分段切割或破碎；
S4、根据勘测拟静爆施工区域的山体地质构造，岩石的形状、节理、要求破碎的块度，确定破碎时的最小抵抗线；
S5、静态爆破；
S6、静态爆破结束后对爆破后的岩体碎片分层开挖。
上述技术方案的工作原理如下：
确定实地施工中拟静爆施工区域满足条件后，确定钻孔的孔径、孔深、孔距、排距、岩石节理的预设值、最小抵抗线，其中钻孔的孔径、孔深、孔距、排距、岩石节理的预设值和最小抵抗线的确定方式均为事先采取预爆破、根据预爆破情况与《爆破设计规范》结合，得到拟静爆施工区域所对应需要的实际数据，爆破结束后，对爆破后的岩体碎片分层开挖，再重复上述步骤直至爆破结束。
本发明通过事先勘测拟静爆施工区域的山体地质构造、岩石的形状、节理、岩体类别，根据预爆破情况与《爆破设计规范》结合，合理设计钻孔的孔径、孔深、孔距、排距、岩石节理的预设值和最小抵抗线，确保爆破后的危岩碎石不会从上方自由落体对既有结构建筑产生破坏，大大节约施工成本。
在进一步的技术方案中，步骤S1还包括搭设施工便道，所述搭设施工便道的方法如下：
在拟静爆施工区域的边坡沟底设有转运碎石的临时施工便道，在拟静爆施工区域边坡设有供机械设备进场施工的临时施工便道。
设置临时施工便道，一方面方便机械设备进场加工，另一方面方便转运碎石，防止碎石堆积。
在进一步的技术方案中，步骤S5中，静态爆破的具体方法如下：
S51、清理钻孔内的岩体残渣；
S52、制备药剂并填充钻孔；
S53、破碎钻孔。
制备药剂填充钻孔，其中药剂为微型膨胀剂，从危岩的内部增大应力，方便爆破。
在进一步的技术方案中，步骤S6还包括搭设碎石滑道施工脚手架，所述搭设碎石滑道施工脚手架的方法如下：
S61、在拟静爆施工区域的全坡面搭设双排脚手架，全坡面采用螺纹钢筋打设若干锚杆与双排脚手架焊接，双排脚手架的顶部采用揽风钢丝绳与已施工在坡面顶部的抗滑桩连接；
S62、在双排脚手架内安装碎石滑道；
S63、在碎石滑道的底部设置若干脚手架排架并在相邻脚手架排架之间铺设安全网。
搭设碎石滑道施工脚手架，方便通过碎石滑道转运至边坡沟底的临时施工便道，同时在碎石滑道的底部设置安全网，防止局部碎石掉落。
在进一步的技术方案中，步骤S5中，在拟静爆施工区域的静态爆破厚度不大于0.5m，步骤S6中，分层开挖的分层厚度为0.8m-1m。
通过拟静爆施工区域的静态爆破厚度不大于0.5m、分层开挖的分层厚度位于0.8m-1m之间，保证碎石能顺利通过碎石滑道转运至边坡沟底的临时施工便道集中清运。
在进一步的技术方案中，步骤S6中，双排脚手架随着分层开挖的挖掘面同步拆除，然后将双排脚手架顶部的揽风钢丝绳由与抗滑桩连接改为与锚杆连接，碎石滑道随着挖掘面的下降调整坡度。
随着分层开挖的进行，挖掘面下降，下部施工时开挖平台无法满足机械开挖条件，为给人工提供施工平台，采用分层开挖分层支护的施工方法，即双排脚手架随着分层开挖的挖掘面同步拆除，为保障施工安全揽风钢丝绳由与抗滑桩连接改为与锚杆连接，同时为保障碎石能顺利转运至边坡沟底的临时施工便道集中清运，随着双排脚手架的拆除改变碎石滑道的坡对，使得碎石有足够的势能滑动至临时施工便道。
在进一步的技术方案中，还包括步骤
S7、对拟静爆施工区域进行边坡防护。
设置边坡防护，限制全坡面的岩石土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌，同时将落石控制于一定范围内，起到加固和防护作用。
在进一步的技术方案中，分层开挖与边坡防护同步进行。
通过分层开挖与边坡防护同步进行，一方面，方便给人工提供施工平台，另一方面方便固定双排脚手架，保证施工安全。
在进一步的技术方案中，步骤S6中，还包括在拟静爆施工区域的全坡面布设帘式防护网。
设置帘式防护网，与边坡防护的效果相同，限制全坡面的岩石土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌，同时将落石控制于一定范围内，起到加固和防护作用。
另一方面，本发明还提供了一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工系统，包括勘测设备、钻孔设备、破碎设备和挖掘设备，其中：
勘测设备，用于勘测实地施工中拟静爆施工区域与相邻建筑体之间的距离是否小于预设拟静爆施工区域与建筑体之间的最大相邻距离；
钻孔设备，用于按拟确定好的孔径、孔深、孔距、排距、钻孔方向进行钻孔；
破碎设备，用于对药剂填充后的钻孔进行静态破碎；
挖掘设备，用于对爆破后的岩体碎片分层开挖。
通过相应的施工系统与施工方法结合，进一步确保爆破后的危岩碎石不会从上方自由落体对既有结构建筑产生破坏。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过事先勘测拟静爆施工区域的山体地质构造、岩石的形状、节理、岩体类别，根据预爆破情况与《爆破设计规范》结合，合理设计钻孔的孔径、孔深、孔距、排距、岩石节理的预设值和最小抵抗线，确保爆破后的危岩碎石不会从上方自由落体对既有结构建筑产生破坏，大大节约施工成本；
2、设置临时施工便道，一方面方便机械设备进场加工，另一方面方便转运碎石，防止碎石堆积；
3、制备药剂填充钻孔，其中药剂为微型膨胀剂，从危岩的内部增大应力，方便爆破；
4、搭设碎石滑道施工脚手架，方便通过碎石滑道转运至边坡沟底的临时施工便道，同时在碎石滑道的底部设置安全网，防止局部碎石掉落；
5、通过拟静爆施工区域的静态爆破厚度不大于0.5m、分层开挖的分层厚度位于0.8m-1m之间，保证碎石能顺利通过碎石滑道转运至边坡沟底的临时施工便道集中清运；
6、随着分层开挖的进行，挖掘面下降，下部施工时开挖平台无法满足机械开挖条件，为给人工提供施工平台，采用分层开挖分层支护的施工方法，即双排脚手架随着分层开挖的挖掘面同步拆除，为保障施工安全揽风钢丝绳由与抗滑桩连接改为与锚杆连接，同时为保障碎石能顺利转运至边坡沟底的临时施工便道集中清运，随着双排脚手架的拆除改变碎石滑道的坡对，使得碎石有足够的势能滑动至临时施工便道；
7、设置边坡防护，限制全坡面的岩石土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌，同时将落石控制于一定范围内，起到加固和防护作用；
8、通过分层开挖与边坡防护同步进行，一方面，方便给人工提供施工平台，另一方面方便固定双排脚手架，保证施工安全；
9、通过相应的施工系统与施工方法结合，进一步确保爆破后的危岩碎石不会从上方自由落体对既有结构建筑产生破坏。
附图说明
图1是本发明实施例所述千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
实施例：
如图1所示，一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，包括以下步骤：
S1、确定千枚岩高陡边坡危岩需要施工爆破的区域为拟静爆施工区域，预设拟静爆施工区域与建筑体之间的最大相邻距离，判断实地施工中拟静爆施工区域与相邻建筑体之间的距离是否小于最大相邻距离，如果是，进入步骤S2；如果否，结束；
最大相邻距离的计算公式为：R＝20Kfn2W
式中，R为飞石安全距离，顺风方向的飞石距离还应增大25％-30％，Kf为与岩石性质、地形、地质气候及药包埋置深度有关的安全系数，一般取1.0-1.5，定向或抛掷爆破正对最小抵抗线方向是采用1.5；风速大且顺风时，或山间、垭口地形时，采用1.5-2.0，n为最大一个药包的爆炸作用指数，W为最大一个药包的最小抵抗线。
同时为保证安全还应对爆破飞石的水平位移进行复核验算
验算公式为：
Figure BDA0003065106780000071
式中，V0为碎石初始速度(米/秒)，D为炮孔直径(英寸)，Rfs为岩石碎块的大小(米)，RD为岩石密度(公斤/立方米)
S2、确定边坡危岩的岩体类别，根据岩体类别确定钻孔的孔径、孔深、孔距和排距；
S3、根据岩石节理判断钻孔方向，如果岩石节理达到预定值，对岩石垂直钻孔；如果岩石节理未达到预定值，先对岩石的破碎面水平或倾斜打孔，再垂直打孔，然后对岩石分段切割或破碎；
S4、根据勘测拟静爆施工区域的山体地质构造，岩石的形状、节理、要求破碎的块度，确定破碎时的最小抵抗线；
S5、静态爆破；
S6、静态爆破结束后对爆破后的岩体碎片分层开挖，其中分层开挖靠挖掘设备与人工同时进行。
上述技术方案的工作原理如下：
确定实地施工中拟静爆施工区域满足条件后，确定钻孔的孔径、孔深、孔距、排距、岩石节理的预设值、最小抵抗线，其中钻孔的孔径、孔深、孔距、排距、岩石节理的预设值和最小抵抗线的确定方式均为事先采取预爆破、根据预爆破情况与《爆破设计规范》结合，得到拟静爆施工区域所对应需要的实际数据，爆破结束后，对爆破后的岩体碎片分层开挖，再重复上述步骤直至爆破结束。
本实施例中，根据现场施工情况和实地地质勘测，边体危岩为风化千枚岩，属软岩，根据预爆破情况与《爆破设计规范》结合，孔距为500mm，排距为450mm，孔径为50mm，孔深为2000mm-3000mm；
危岩的高度为78m，本工程中建筑体为空心桥墩，距离拟静爆施工区域的距离为36.5m，按最不利因素考虑，边坡面向桥墩，取Kf＝1.5，取中值n＝1，最小抵抗线为w＝2.0m，即
R＝20Kfn2W＝20*1.5*12*2.0＝60m＞36.5m
复核验算后，按最不利因素考虑，采用潜孔爆破炮孔最大直径D＝5cm＝1.9685英寸，结合现场情况简化计算取Rfs＝1m，坡体岩石为千枚岩，即RD＝3.3*103kg/m
Figure BDA0003065106780000081
已知边坡高度为78m，根据自由落体公式，取g＝9.8m/s2，计算碎石落地时间：
Figure BDA0003065106780000082
为简化计算，忽略碎石自由落体运动中的空气阻力影响，即碎石落至坡底的极限水平位移为：
L＝V0×t＝15.5m/s×3.9897s＝61.84m＞36.5m
即露天爆破时，既有建筑物桥墩与爆破点的距离不满足安全距离。
通过上述技术方案，事先勘测拟静爆施工区域的山体地质构造、岩石的形状、节理、岩体类别，根据预爆破情况与《爆破设计规范》结合，合理设计钻孔的孔径、孔深、孔距、排距、岩石节理的预设值和最小抵抗线，确保爆破后的危岩碎石不会从上方自由落体对既有结构建筑产生破坏，大大节约施工成本。
在另外一个实施例中，步骤S1还包括搭设施工便道，所述搭设施工便道的方法如下：
在拟静爆施工区域的边坡沟底设有转运碎石的临时施工便道，在拟静爆施工区域边坡设有供机械设备进场施工的临时施工便道。
本实施例中，设置临时施工便道，一方面方便机械设备进场加工，另一方面方便转运碎石，防止碎石堆积。
在另外一个实施例中，步骤S5中，静态爆破的具体方法如下：
S51、清理钻孔内的岩体残渣；
S52、制备药剂并填充钻孔；
S53、破碎钻孔。
本实施例中，制备药剂填充钻孔，其中药剂为微型膨胀剂，从危岩的内部增大应力，方便爆破。
在另外一个实施例中，步骤S6还包括搭设碎石滑道施工脚手架，所述搭设碎石滑道施工脚手架的方法如下：
S61、在拟静爆施工区域的全坡面搭设双排脚手架，步距1.5m，跨距1.2m，全坡面端头采用HRB400 25螺纹钢筋打设若干1m长临时锚杆与双排脚手架焊接，垂直间距3m，水平方向2.4m，双排脚手架的顶部采用揽风钢丝绳与已施工在坡面顶部的抗滑桩连接；
S62、在双排脚手架内安装碎石滑道，其中碎石滑道内部光滑平整，以便导流；
S63、在碎石滑道的底部设置若干脚手架排架并在相邻脚手架排架之间铺设安全网。
本实施例中，搭设碎石滑道施工脚手架，方便通过碎石滑道转运至边坡沟底的临时施工便道，同时在碎石滑道的底部设置安全网，防止局部碎石掉落。
在另外一个实施例中，步骤S5中，在拟静爆施工区域的静态爆破厚度不大于0.5m，步骤S6中，分层开挖的分层厚度为0.8m-1m，其中，开挖出的体积较大的土石块辅以人工破碎后再通过碎石滑道导流。
本实施例中，通过拟静爆施工区域的静态爆破厚度不大于0.5m、分层开挖的分层厚度位于0.8m-1m之间，保证碎石能顺利通过碎石滑道转运至边坡沟底的临时施工便道集中清运。
在另外一个实施例中，步骤S6中，双排脚手架随着分层开挖的挖掘面同步拆除，然后将双排脚手架顶部的揽风钢丝绳由与抗滑桩连接改为与锚杆连接，碎石滑道随着挖掘面的下降调整坡度。
本实施例中，随着分层开挖的进行，挖掘面下降，下部施工时开挖平台无法满足机械开挖条件，为给人工提供施工平台，采用分层开挖分层支护的施工方法，即双排脚手架随着分层开挖的挖掘面同步拆除，为保障施工安全揽风钢丝绳由与抗滑桩连接改为与锚杆连接，同时为保障碎石能顺利转运至边坡沟底的临时施工便道集中清运，随着双排脚手架的拆除改变碎石滑道的坡对，使得碎石有足够的势能滑动至临时施工便道。
在另外一个实施例中，还包括步骤
S7、对拟静爆施工区域进行边坡防护，其中，边坡防护的方法为打设锚杆，再铺设钢筋网，最后灌注水泥浆体。
本实施例中，设置边坡防护，限制全坡面的岩石土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌，同时将落石控制于一定范围内，起到加固和防护作用。
在另外一个实施例中，分层开挖与边坡防护同步进行。
本实施例中，通过分层开挖与边坡防护同步进行，一方面，方便给人工提供施工平台，另一方面方便固定双排脚手架，保证施工安全。
在另外一个实施例中，步骤S6中，还包括在拟静爆施工区域的全坡面布设帘式防护网。
本实施例中，设置帘式防护网，与边坡防护的效果相同，限制全坡面的岩石土体的风化剥落或破坏以及危岩崩塌，同时将落石控制于一定范围内，起到加固和防护作用。
一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工系统，包括勘测设备、钻孔设备、破碎设备和挖掘设备，其中：
勘测设备，用于勘测实地施工中拟静爆施工区域与相邻建筑体之间的距离是否小于预设拟静爆施工区域与建筑体之间的最大相邻距离；
钻孔设备，用于按拟确定好的孔径、孔深、孔距、排距、钻孔方向进行钻孔；
破碎设备，用于对药剂填充后的钻孔进行静态破碎；
挖掘设备，用于对爆破后的岩体碎片分层开挖。
本实施例中，通过相应的施工系统与施工方法结合，进一步确保爆破后的危岩碎石不会从上方自由落体对既有结构建筑产生破坏。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，其特征在于，包括以下步骤：
S1、确定千枚岩高陡边坡危岩需要施工爆破的区域为拟静爆施工区域，预设拟静爆施工区域与建筑体之间的最大相邻距离，判断实地施工中拟静爆施工区域与相邻建筑体之间的距离是否小于最大相邻距离，如果是，进入步骤S2；如果否，结束；
S2、确定边坡危岩的岩体类别，根据岩体类别确定钻孔的孔径、孔深、孔距和排距；
S3、根据岩石节理判断钻孔方向，如果岩石节理达到预定值，对岩石垂直钻孔；如果岩石节理未达到预定值，先对岩石的破碎面水平或倾斜打孔，再垂直打孔，然后对岩石分段切割或破碎；
S4、根据勘测拟静爆施工区域的山体地质构造，岩石的形状、节理、要求破碎的块度，确定破碎时的最小抵抗线；
S5、静态爆破；
S6、静态爆破结束后对爆破后的岩体碎片分层开挖。
2.根据权利要求1所述的一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，其特征在于，步骤S1还包括搭设施工便道，所述搭设施工便道的方法如下：
在拟静爆施工区域的边坡沟底设有转运碎石的临时施工便道，在拟静爆施工区域边坡设有供机械设备进场施工的临时施工便道。
3.根据权利要求1所述的一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，其特征在于，步骤S5中，静态爆破的具体方法如下：
S51、清理钻孔内的岩体残渣；
S52、制备药剂并填充钻孔；
S53、破碎钻孔。
4.根据权利要求1所述的一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，其特征在于，步骤S6还包括搭设碎石滑道施工脚手架，所述搭设碎石滑道施工脚手架的方法如下：
S61、在拟静爆施工区域的全坡面搭设双排脚手架，全坡面采用螺纹钢筋打设若干锚杆与双排脚手架焊接，双排脚手架的顶部采用揽风钢丝绳与已施工在坡面顶部的抗滑桩连接；
S62、在双排脚手架内安装碎石滑道；
S63、在碎石滑道的底部设置若干脚手架排架并在相邻脚手架排架之间铺设安全网。
5.根据权利要求4所述的一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，其特征在于，步骤S5中，在拟静爆施工区域的静态爆破厚度不大于0.5m，步骤S6中，分层开挖的分层厚度为0.8m-1m。
6.根据权利要求5所述的一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，其特征在于，步骤S6中，双排脚手架随着分层开挖的挖掘面同步拆除，然后将双排脚手架顶部的揽风钢丝绳由与抗滑桩连接改为与锚杆连接，碎石滑道随着挖掘面的下降调整坡度。
7.根据权利要求5所述的一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，其特征在于，还包括步骤
S7、对拟静爆施工区域进行边坡防护。
8.根据权利要求6所述的一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，其特征在于，分层开挖与边坡防护同步进行。
9.根据权利要求1所述的一种千枚岩高陡边坡危岩处置施工技术，其特征在于，步骤S6中，还包括在拟静爆施工区域的全坡面布设帘式防护网。
10.一种用于权利要求1至9其中之一所述施工方法的千枚岩高陡边坡危岩处置施工系统，其特征在于，包括勘测设备、钻孔设备、破碎设备和挖掘设备，其中：
勘测设备，用于勘测实地施工中拟静爆施工区域与相邻建筑体之间的距离是否小于预设拟静爆施工区域与建筑体之间的最大相邻距离；
钻孔设备，用于按拟确定好的孔径、孔深、孔距、排距、钻孔方向进行钻孔；
破碎设备，用于对药剂填充后的钻孔进行静态破碎；
挖掘设备，用于对爆破后的岩体碎片分层开挖。
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