CN113324454B - 一种岩溶地质基坑爆破施工装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及岩溶地质基坑爆破施工领域，具体公开了一种岩溶地质基坑爆破施工装置,包括支承桩、设置在支承桩的顶端的支撑件、设置在支撑件上的减振部以及混凝土层，支撑件包括本体、滑动设置在本体上的滑动部、第一板体、第二板体以及设置在本体的底端的支撑块，减振部内设置有腔体，减振部的顶端设置有与腔体连通的充注口，减振部中部设置有连接孔，减振部的侧壁设置有连接部，本发明还提供一种岩溶地质基坑爆破施工工艺，本发明在溶洞的顶端设置减振部，向减振部内部注水使得减振部膨胀展开，通过减振部内部的水能够起到显著的减振效果，减少能量作用在溶洞的结构上，防止溶洞的顶端岩体振动脱落，避免溶洞高度增加、埋深减小而发生事故。

Description

一种岩溶地质基坑爆破施工装置及其工艺

技术领域

本发明涉及岩溶地质基坑爆破施工技术领域，尤其涉及一种岩溶地质基坑爆破施工装置及其工艺。

背景技术

基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑，随着社会的不断建设与发展，爆破技术成为建设工程的主要开挖手段，爆破地区的地质条件是影响爆破效果和爆破安全的重要因素，岩溶地区地质条件复杂，在基坑爆破施工中，爆破飞石、爆破振动、冲击波等危险有害因素经常发生。岩溶地质指喀斯特，是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、石膏、岩盐等)进行以化学溶蚀作用为主，流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用，以及由这些作用所产生的现象的总称。在岩溶地质的影响下，改变了岩石的力学性质，爆破时应力分布受到岩溶构造的影响，尤其是在大溶洞的情况下，由于大溶洞通过灌浆填充的成本很高，因此很难通过简单的灌浆消除大溶洞对基坑爆破的影响。当基坑爆破的炮孔离溶洞顶部较近时，由于爆炸的冲击波在土层以及溶洞内的空气层传导差异，爆破时炸药能量会往溶洞方向释放，使得溶洞顶部岩体振动并脱离母岩，进而使得溶洞高度增加，埋深减小，造成挖运和运输过程中发生溶洞塌陷。为了避免上述情况，也有采用机械破碎的方式替代基坑爆破，但是机械破碎的方式成本更高、周期更长。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的大溶洞下，基坑爆破的炮孔离溶洞顶部较近时，溶洞顶部岩体会因冲击波传导介质变化而振动并脱离，导致溶洞高度增加，埋深减小，造成挖运和运输过程中发生溶洞塌陷的缺点，而提出的一种岩溶地质基坑爆破施工装置及其工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种岩溶地质基坑爆破施工装置，包括支承桩、设置在所述支承桩的顶端的支撑件、设置在所述支撑件上的减振部以及混凝土层，所述支承桩穿过土层、溶洞后固定在岩层上，所述土层上设置有桩孔，所述支撑件包括本体、滑动设置在所述本体上的滑动部、第一板体、第二板体以及设置在所述本体的底端的支撑块，所述第一板体的一端与所述滑动部转动连接，所述第一板体的另一端与所述第二板体的一端转动连接，所述第二板体远离所述第一板体的一端转动连接在所述本体的底端，所述减振部内设置有腔体，所述减振部的顶端设置有与所述腔体连通的充注口，所述减振部中部设置有连接孔，所述减振部的侧壁设置有连接部，所述连接部为层状，所述连接部的数量有多个，通过所述充注口向所述腔体内注水，相邻的所述减振部通过所述连接部层插连接，所述混凝土层设置在所述减振部上后将所述溶洞的顶端封闭。

优选的，所述本体的侧壁设置有加强筋，所述连接孔与所述本体以及加强筋滑动配合。

优选的，所述支撑件的底部设置有卡块，所述支承桩的顶端设置有与所述卡块配合的卡槽。

优选的，还包括水泵，所述水泵的输出端连接有水管，所述充注口上设置有单向阀，所述水管与所述单向阀连接。

优选的，所述第一板体以及与所述第一板体转动连接的第二板体有多组，每组所述第一板体以及第二板体均匀设置在所述本体的侧壁上。

优选的，还包括阻挡墙，所述阻挡墙设置在所述混凝土层的周边。

优选的，所述减振部由橡胶和纤维织物联合硫化而成，所述减振部的内壁设置有防水层。

优选的，所述支撑块的顶端与所述滑动部的底端抵持后，所述第一板体水平设置。

本发明还提供一种岩溶地质基坑爆破施工工艺，包括以下步骤：

地质探测，确定溶洞位置、大小、深度信息；

在溶洞所在的土层的顶端钻设桩孔；

通过桩孔在溶洞内部设置支承桩，使得支承桩的底端固定在岩层内；

通过桩孔将支撑件移动至溶洞内，移动滑动部至所述支撑件的底端后，使得所述第一板体水平设置；

通过桩孔将减振部移动至溶洞内，将所述减振部铺设在所述第一板体上后，向所述减振部内部注水使得所述减振部膨胀；

通过桩孔向所述溶洞内注入混凝土，混凝土在所述减振部的顶端将所述溶洞的顶端封闭，形成混凝土层；

布孔、装药后爆破。

优选的，形成混凝土层后，在所述混凝土层的周边建设阻挡墙。

本发明的有益效果是：

本发明在溶洞的顶端设置减振部，减振部能够折叠后放入溶洞内，向减振部内部注水使得减振部膨胀展开，由于土层与混凝土层之间结合，爆破后产生的冲击波能够在溶洞的顶端的土层与混凝土层之间传递，同时由于混凝土层与减振部之间结合，通过减振部内部的水能够起到显著的减振效果，减少能量作用在溶洞的结构上，防止溶洞的顶端岩体振动脱落，避免溶洞高度增加、埋深减小而发生事故。

附图说明

图1为本发明提出的一种岩溶地质基坑爆破施工装置的结构示意图；

图2为图1所示的一种岩溶地质基坑爆破施工装置中支撑件的立体图；

图3为图3所示的支撑件在滑动部移动至底端后第一板体平展的立体图；

图4为图1所示的一种岩溶地质基坑爆破施工装置中减振部的立体图；

图5为图1所示的一种岩溶地质基坑爆破施工装置在减振部固定在支撑件上的立体图；

图6为本发明提出的一种岩溶地质基坑爆破施工工艺中在溶洞所在的土层的顶端钻设桩孔的结构示意图；

图7为本发明提出的一种岩溶地质基坑爆破施工工艺中通过桩孔在溶洞内部设置支承桩的结构示意图；

图8为本发明提出的一种岩溶地质基坑爆破施工工艺中通过桩孔将支撑件移动至溶洞内的结构示意图；

图9为本发明提出的一种岩溶地质基坑爆破施工工艺中第一板体水平设置的结构示意图；

图10为本发明提出的一种岩溶地质基坑爆破施工工艺中通过桩孔将减振部移动至溶洞内后向减振部内部注水的结构示意图；

图11为本发明提出的一种岩溶地质基坑爆破施工工艺中减振部膨胀伸展后的结构示意图；

图12为本发明提出的一种岩溶地质基坑爆破施工工艺中通过桩孔向所述溶洞内注入混凝土的结构示意图。

图中：1土层、2溶洞、3岩层、4桩孔、5支承桩、6支撑件、61本体、611加强筋、62滑动部、63第一板体、64支撑块、65第二板体、7减振部、71充注口、72连接部、73连接孔、8水泵、9混凝土层、10阻挡墙。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1-12，一种岩溶地质基坑爆破施工装置，包括支承桩5、设置在所述支承桩5的顶端的支撑件6、设置在所述支撑件6上的减振部7以及混凝土层9，在溶洞2的顶端设置减振部7，减振部7能够折叠后放入溶洞2内，向减振部7内部注水使得减振部7膨胀展开，由于土层1与混凝土层9之间结合，爆破后产生的冲击波能够在溶洞2的顶端的土层1与混凝土层9之间传递，同时由于混凝土层9与减振部7之间结合，通过减振部7内部的水能够起到显著的减振效果，减少能量作用在溶洞2的结构上，防止溶洞2的顶端岩体振动脱落，避免溶洞2高度增加、埋深减小而发生事故。

具体的，请参照图1-3，所述支承桩5穿过土层1、溶洞2后固定在岩层3上，所述土层1上设置有桩孔4。需要说明的是，本实施方式中，溶洞2位于土层1内，土层1的底端设置有质地更为坚硬的岩层3，在其他未示出的实施方式中，所述溶洞2还可能位于岩层3内，在这种情况下，如果评估后在爆破后的溶洞2的顶端有可能高度增加，则需要在溶洞2所在的岩层3的顶端钻设桩孔4。

所述支撑件6包括本体61、滑动设置在所述本体61上的滑动部62、第一板体63、第二板体65以及设置在所述本体61的底端的支撑块64，所述第一板体63的一端与所述滑动部62转动连接，所述第一板体63的另一端与所述第二板体65的一端转动连接，所述第二板体65远离所述第一板体63的一端转动连接在所述本体61的底端。进一步的，所述本体61的侧壁设置有加强筋611，加强筋611能够增加本体61的整体强度。进一步的，所述支撑件6的底部设置有卡块，所述支承桩5的顶端设置有与所述卡块配合的卡槽，卡块以及卡槽的设置能够便于将支撑件6准确固定在支承桩5的顶端。进一步的，所述第一板体63以及与所述第一板体63转动连接的第二板体65有多组，每组所述第一板体63以及第二板体65均匀设置在所述本体61的侧壁上。移动滑动部62至本体61的底端后，所述支撑块64的顶端与所述滑动部62的底端抵持，所述第一板体63水平设置。

请参照图1、4-5，本实施方式中，所述减振部7的形状为扁平状，所述减振部7内设置有腔体，所述减振部7由橡胶和纤维织物联合硫化而成，使得减振部7能够形变，便于折叠，并且能够保证承载混凝土，所述减振部7的内壁设置有防水层，所述减振部7的顶端设置有与所述腔体连通的充注口71，所述减振部7中部设置有连接孔73，所述连接孔73与所述本体61以及加强筋611滑动配合，在加强筋611的作用下，能够在减振部7移动至溶洞2内部的过程中转动，便于控制减振部7进入溶洞2内部后的位置和形态。所述减振部7的侧壁设置有连接部72，连接部72便于将多个减振部7组合叠加，所述连接部72为层状，所述连接部72的数量有多个，通过所述充注口71向所述腔体内注水，减振部7逐渐膨胀后，使得相邻的所述减振部7通过所述连接部72层插连接，一方面能够便于多个减振部7之间连接组合，另一方面连接部72层叠在一起后，便于混凝土层9设置在所述减振部7上后将所述溶洞2的顶端封闭。可以理解的，还包括水泵8，所述水泵8的输出端连接有水管，所述充注口71上设置有单向阀，所述水管与所述单向阀连接，启动水泵8后，水泵8能够将水通过充注口71充注至所述腔体内，使得减振部7逐渐膨胀伸展开来。

在一个实施方式中，还包括阻挡墙10，所述阻挡墙10设置在所述混凝土层9的周边。阻挡墙10能够在一定程度上减少爆破时其他区域对溶洞2的影响。

本实施方式中，还提供一种岩溶地质基坑爆破施工工艺，包括以下步骤：

地质探测，确定溶洞2位置、大小、深度信息，地质探测可以采用地质雷达探测，配合地面测绘技术，构建施工区域的地面以及地下地质模型。

请参照图6，在溶洞2所在的土层的顶端钻设桩孔4，桩孔4的设置可以配合地质探测的需要。需要说明的是，在地质探测的过程中，为了获取地质构造，通常还需要配合钻孔获取，得到溶洞模型后，用于后续爆破设计，此时桩孔4可以与地质探测过程中的钻孔一致，进而减少施工成本，提高溶洞探测的精度。

请参照图7，通过桩孔4在溶洞2内部设置支承桩5，使得支承桩5的底端固定在岩层3内，支承桩5竖直设置，支承桩5的顶端位于同一高度。

请参照图8，通过桩孔4将支撑件6移动至溶洞2内，请参照图9，将支撑件6固定在支承桩5当顶端后，向下移动移动滑动部62至所述支撑件6的底端，第一板体63以及第二板体65转动，滑动部62的底端与支撑块64的顶端抵持，使得所述第一板体63水平设置。

请参照图10，通过桩孔4将减振部7移动至溶洞2内，减振部7的中部的连接孔73穿过本体61，将所述减振部7铺设在所述第一板体63上后，向所述减振部7内部注水使得所述减振部7膨胀，在减振部7膨胀伸展的过程中，相邻的减振部7通过连接部72层插连接。

请参照图11，通过桩孔4向所述溶洞2内注入混凝土，混凝土在所述减振部7的顶端将所述溶洞2的顶端封闭，形成混凝土层9。

布孔、装药后爆破。

优选的，在一个实施方式中，形成混凝土层9后，在所述混凝土层9的周边建设阻挡墙10。

本发明在溶洞2的顶端设置减振部7，减振部7能够折叠后放入溶洞2内，向减振部7内部注水使得减振部7膨胀展开，由于土层1与混凝土层9之间结合，爆破后产生的冲击波能够在溶洞2的顶端的土层1与混凝土层9之间传递，同时由于混凝土层9与减振部7之间结合，通过减振部7内部的水能够起到显著的减振效果，减少能量作用在溶洞2的结构上，防止溶洞2的顶端岩体振动脱落，避免溶洞2高度增加、埋深减小而发生事故。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岩溶地质基坑爆破施工装置，其特征在于，包括支承桩(5)、设置在所述支承桩(5)的顶端的支撑件(6)、设置在所述支撑件(6)上的减振部(7)以及混凝土层(9)，所述支承桩(5)穿过土层(1)、溶洞(2)后固定在岩层(3)上，所述土层(1)上设置有桩孔(4)，所述支撑件(6)包括本体(61)、滑动设置在所述本体(61)上的滑动部(62)、第一板体(63)、第二板体(65)以及设置在所述本体(61)的底端的支撑块(64)，所述第一板体(63)的一端与所述滑动部(62)转动连接，所述第一板体(63)的另一端与所述第二板体(65)的一端转动连接，所述第二板体(65)远离所述第一板体(63)的一端转动连接在所述本体(61)的底端，所述减振部(7)内设置有腔体，所述减振部(7)的顶端设置有与所述腔体连通的充注口(71)，所述减振部(7)中部设置有连接孔(73)，所述减振部(7)的侧壁设置有连接部(72)，所述连接部(72)为层状，所述连接部(72)的数量有多个，通过所述充注口(71)向所述腔体内注水，相邻的所述减振部(7)通过所述连接部(72)层插连接，所述混凝土层(9)设置在所述减振部(7)上后将所述溶洞(2)的顶端封闭。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶地质基坑爆破施工装置，其特征在于，所述本体(61)的侧壁设置有加强筋(611)，所述连接孔(73)与所述本体(61)以及加强筋(611)滑动配合。

3.根据权利要求1所述的一种岩溶地质基坑爆破施工装置，其特征在于，所述支撑件(6)的底部设置有卡块，所述支承桩(5)的顶端设置有与所述卡块配合的卡槽。

4.根据权利要求1所述的一种岩溶地质基坑爆破施工装置，其特征在于，还包括水泵(8)，所述水泵(8)的输出端连接有水管，所述充注口(71)上设置有单向阀，所述水管与所述单向阀连接。

5.根据权利要求1所述的一种岩溶地质基坑爆破施工装置，其特征在于，所述第一板体(63)以及与所述第一板体(63)转动连接的第二板体(65)有多组，每组所述第一板体(63)以及第二板体(65)均匀设置在所述本体(61)的侧壁上。

6.根据权利要求1所述的一种岩溶地质基坑爆破施工装置，其特征在于，还包括阻挡墙(10)，所述阻挡墙(10)设置在所述混凝土层(9)的周边。

7.根据权利要求1所述的一种岩溶地质基坑爆破施工装置，其特征在于，所述减振部(7)由橡胶和纤维织物联合硫化而成，所述减振部(7)的内壁设置有防水层。

8.根据权利要求1所述的一种岩溶地质基坑爆破施工装置，其特征在于，所述支撑块(64)的顶端与所述滑动部(62)的底端抵持后，所述第一板体(63)水平设置。

9.根据权利要求1所述的一种岩溶地质基坑爆破施工装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

地质探测，确定溶洞(2)位置、大小、深度信息；

在溶洞(2)所在的土层的顶端钻设桩孔(4)；

通过桩孔(4)在溶洞(2)内部设置支承桩(5)，使得支承桩(5)的底端固定在岩层(3)内；

通过桩孔(4)将支撑件(6)移动至溶洞(2)内，移动滑动部(62)至所述支撑件(6)的底端后，使得所述第一板体(63)水平设置；

通过桩孔(4)将减振部(7)移动至溶洞(2)内，将所述减振部(7)铺设在所述第一板体(63)上后，向所述减振部(7)内部注水使得所述减振部(7)膨胀；

通过桩孔(4)向所述溶洞(2)内注入混凝土，混凝土在所述减振部(7)的顶端将所述溶洞(2)的顶端封闭，形成混凝土层(9)；

布孔、装药后爆破。

10.根据权利要求9所述的一种岩溶地质基坑爆破施工装置的使用方法，形成混凝土层(9)后，在所述混凝土层(9)的周边建设阻挡墙(10)。

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