CN114319367A - 一种限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，包括以下步骤：清理开挖区域内硬岩顶面以上的积土，在已开挖深基坑壁面上施工土质支护结构；深基坑分层步骤：将开挖区域内的深基坑土体由上至下划分为N层混合土体和M层硬岩土体，每层混合土体包括积土和硬岩，每层硬岩土体为硬岩；N层混合层土体开挖步骤：混合层土体按照每层混合层土体开挖步骤由上至下逐层完成第一层至第N层土体的开挖；M层硬岩土体开挖步骤：硬岩土体按照每层硬岩土体开挖步骤由上至下逐层完成第一层至第M层土体的开挖。本发明硬岩深基坑的施工方法缩短在限制爆破区域内进行硬岩深基坑施工的时间，节省施工所用成本，提升施工效率。

Description

一种限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法

技术领域

本发明涉及土方开挖技术领域，特别涉及一种限制爆破区域内硬岩深基坑 施工方法。

背景技术

现随着我国经济的持续增长和科学技术的不断进步，我国的土木工程行业 得到了迅猛发展，各类基坑工程如雨后春笋般不断涌现。而受复杂地质条件的 影响，基坑施工的难度也各不相同，其中硬岩深基坑施工就属于施工难度较大 的一类。硬岩地层深基坑是上软下硬的土岩结合地质条件，硬岩深基坑开挖一 般采用炸药爆破的方式进行，炸药爆破施工快、费用低，但震动大、危险性高， 但出于安全性的考虑及有关规范的限制，在地下管线复杂、距离主干道、周边 既有建筑等一些敏感结构附近不能采用爆破的方式进行施工，硬岩地层深基坑 又需要进行垂直开挖，硬岩深基坑的施工只能采用静力裂解或潜孔钻的方式进 行施工，采用静力裂解或潜孔钻虽然震动小，但有使用条件限制，其施工速度 显著降低，施工成本显著增加，特别是在当岩石的强度较大时，耗费的时间和 工程成本更大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的非爆施工技术中存在施工效率慢、成本高等 问题，提供一种限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，缩短在限制爆破区域内 进行硬岩深基坑施工的时间，节省施工所用成本，提升施工效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，包括以下步骤：

清理开挖区域内硬岩顶面以上的积土，在已开挖深基坑壁面上施工土质支 护结构；

深基坑分层步骤：已开挖深基坑内完成支护结构后，将开挖区域内的深基 坑土体由上至下划分为N层混合土体和M层硬岩土体，其中，N≥0，M≥1，每 层所述混合土体包括积土和硬岩，每层所述硬岩土体为硬岩；

N层混合层土体开挖步骤：混合层土体按照每层混合层土体开挖步骤由上 至下逐层完成第一层至第N层土体的开挖，其中，每层混合层土体开挖步骤包 括清理每层所述混合土体内积土和硬岩施工，所述硬岩施工是采用硬岩切割机 将硬岩切割成多个条形岩石，再分别进行所述条形岩石的施工；

M层硬岩土体开挖步骤：所述硬岩土体按照所述硬岩施工由上至下逐层完 成第一层至第M层土体的开挖。

本发明的技术方案中将深基坑的施工主要分为混合层土体和硬岩土体的开 挖，每种土体的硬岩开挖中将硬岩切割成条形岩石，可以减少凿岩施工中硬岩 相互的扰动。通过预先采用硬岩切割机将硬岩切割成多个条形岩石，使得整块 岩石整体化的结构破坏，进而在条形岩石分别施工的时候，破碎难度大幅度降 低。本发明提出的硬岩深基坑施工方法用于在高速铁路、文物建筑等限制爆破 施工的敏感结构物附近，可缩短深基坑施工所用时间，提高深基坑施工效率。

在本发明的，所述混合土体的层数N可以取值0，是对硬岩和积土的连接 线比较平，不用区分所述混合土体施工，清理开挖区域内硬岩顶面以上的积土 就可以进行在硬岩进行开挖。

进一步地，所述土质支护结构为喷锚支护，包括锚杆和钢筋混凝土，用于 增加土质边坡的稳定性。所述钢筋混凝土设置在土质边坡坡面上，所述锚杆沿 所述深基坑深度方向成排间隔设置在边坡中，所述锚杆下端穿过所述钢筋混凝 土并固定在边坡的稳定层中。更进一步地，所述钢筋混凝土的施工过程为：在 土质边坡坡面上施工钢筋，再施工混凝土。

进一步中，每层所述混合土体的深度为1-1.5m，每层所述硬岩土体的深度 为1-1.5m。

进一步地，N层混合层土体开挖过程中，完成x层混合层土体开挖后，在 开挖的混合层土体的土质壁面上施工所述土质支护结构；其中，x的取值根据混 合层土体中积土土质的情况和施工进度确定，且x≤N。

更进一步地，当N≥2时，x的取值为2，每完成2层混合层土体开挖后，在 混合层土体的土质壁面上施工所述土质支护结构。

进一步地，所述硬岩施工的详细步骤为：

S11、采用硬岩切割机将硬岩切割成多个条形岩石，在硬岩内部留下数道割 缝；

S12、选择一条步骤S11的条形岩石，扩宽选择的条形岩石两边的割缝间距， 然后在条形岩石内进行凿岩施工；

S13、在步骤S12已施工条形岩石的相邻条形岩石的不临空割缝内进行凿岩 钻挖施工，而后在相邻条形岩石临空一侧的底部破坏条形岩石与母岩之间的连 接；

S14、重复步骤S13进行其余条形岩石的施工。

本发明中对硬岩的施工中采用硬岩切割机将硬岩切割成多个条形岩石，减 少了岩体之间的连接，选择一个条形岩石优先进行凿岩施工，形成临空面，开 挖其余的条形岩石时相互支撑减少，对其余的条形岩石先扩宽割缝间距，再直 接破坏与母岩之间的连接，只需更小的力就可将条形岩石整体与母岩连接破坏， 按照这样的施工方式进行条形岩石的施工，实现每层硬岩施工，施工时间将大 大减小，提高深基坑施工效率。

在本发明中相邻条形岩石的不临空割缝是指采用硬岩切割机切割条形岩石 形成的两侧割缝中离步骤S12已施工条形岩石更远的割缝；相邻条形岩石临空 一侧的底部是指相邻条形岩石靠近步骤S12已施工条形岩石的一侧的底部。

进一步地，所述硬岩切割机为双刀矿山机，双刀矿山机具有以切割岩石速 度快、施工效率高的优点。

进一步地，采用双刀矿山机切割硬岩前，先安装双刀矿山机导轨，将双刀 矿山机安装到导轨上。需要注意的是，双刀矿山机的导轨需要安装在平整面上， 在安装双刀矿山机导轨需将硬岩顶面整平。

进一步地，步骤S13中，使用风镐和钢楔扩宽所述条形岩石两边的割缝间 距。在本发明中，扩宽割缝可以增加岩体内部的损伤，更有利于后续凿岩的施 工。

进一步，所述条形岩石的宽度为1.2-2.5m。

进一步地，步骤S12中对所述条形岩石内进行凿岩施工是采用挖掘机，将 所述条形岩石破碎为小块碎石。

进一步地，对破坏条形岩石与母岩之间的连接是采用风镐和钢楔，具体施 工过程为：采用风镐在条形岩石底部钻孔，然后再采用钢楔子塞入钻孔内，用 锤子击打钢楔子，进行破碎。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明硬岩深基坑施工方法主要分为混合层土体和硬岩土体的开挖，每 种土体的硬岩开挖中将硬岩切割成条形岩石，可以减少凿岩施工中硬岩相互的 扰动，可实现在高速铁路、珍贵文物建筑等限制爆破的敏感结构物附近进行硬 岩深基坑施工，该施工方法的施工进度快、施工过程震动小，对周边建筑物无 影响。

2、本发明硬岩深基坑施工采用双刀矿山机将硬岩切割成多个条形岩石，减 少了岩体之间的连接，选择一个条形岩石优先进行凿岩施工，形成临空面，开 挖其余的条形岩石时相互支撑减少，对其余的条形岩石先扩宽割缝宽度，再直 接破坏条形岩石与母岩之间的连接，更小的力就可将条形岩石整体与母岩分隔 开，按照这样的施工方式进行条形岩石的施工，实现每层硬岩施工，施工时间 将大大减小，可有效的缩短施工时间、提高施工效率、节省施工成本，同时提 高施工的安全性，具有极大的实用价值及推广意义。

附图说明：

图1为本发明硬岩深基坑施工方法的流程示意图；

图2为实施例1中硬岩深基坑混合层土体开挖的截面图；

图3为实施例1中硬岩深基坑硬岩土体开挖的截面图；

图4为实施例1中硬岩深基坑的截面图；

图5为实施例2中硬岩深基坑施工的截面图；

图6为实施例3中硬岩深基坑施工的截面图；

图中标记：1-积土，2-硬岩，3-深基坑，4-条形岩石。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将 此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实 现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1所示，一种限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，包括以下步骤：

清理开挖区域内硬岩2顶面以上的积土1，在已开挖深基坑壁面上施工土质 支护结构；

深基坑分层步骤：已开挖深基坑内完成支护结构后，将开挖区域内的深基 坑土体由上至下划分为N层混合土体和M层硬岩土体，如图2所示，N为3层， M为7层，每层混合土体包括积土1和硬岩2，每层硬岩土体为硬岩2，每层混 合土体的深度为1.3mm，每层硬岩土体的深度为1.3mm。

混合层土体开挖步骤：混合层土体按照每层混合层土体开挖步骤由上至下 逐层完成第一层至第N层土体的开挖，其中，每层混合层土体开挖步骤包括清 理每层混合土体内积土和硬岩施工，硬岩施工是采用硬岩切割机将硬岩切割成 多个条形岩石，再分别进行条形岩石的施工；

M层硬岩土体开挖步骤：所述硬岩土体按照所述硬岩施工由上至下逐层完 成第一层至第M层土体的开挖。

其中，硬岩切割机为双刀矿山机，通过预先采用双刀矿山机将硬岩切割成 多个条形岩石，使得整块岩石整体化的结构破坏，进而在条形岩石分别施工的 时候，破碎难度大幅度降低，硬岩施工的详细步骤为：

S11、采用双刀矿山机将硬岩切割成多个条形岩石，在硬岩内部留下数道整 齐的割缝；每个条形岩石的宽度为1.5m。

S12、选择一条步骤S11的条形岩石，使用风镐和钢楔扩宽选择的条形岩石 两边的割缝间距，然后采用挖掘机在条形岩石内进行凿岩施工。

S13、在步骤S12已施工条形岩石的相邻条形岩石的不临空割缝内进行凿岩 钻挖施工，而后采用风镐和钢楔在相邻条形岩石临空一侧的底部破坏条形岩石 与母岩之间的连接。

S14、重复步骤S13进行其余条形岩石的施工。

在本实施例中，采用双刀矿山机切割硬岩前，先安装双刀矿山机导轨，将 双刀矿山机安装到导轨上。需要注意的是，双刀矿山机的导轨需要安装在平整 面上，在安装双刀矿山机导轨需将硬岩面整平，可以采用挖掘机将硬岩顶面凿 岩整平，如图2所示。步骤S2中，选择一条步骤S11的条形岩石时，优选选择 位于中间的条形岩石，图2中双刀矿山机将硬岩切割成11个条形岩石，选择第 六条条形岩石扩宽两边的割缝间距，进行凿岩施工。

在一些实施例中，土质支护结构为喷锚支护，包括锚杆和钢筋混凝土，用 于增加土质边坡的稳定性。钢筋混凝土设置在土质边坡坡面上，锚杆沿深基坑 深度方向成排间隔设置在边坡中，锚杆下端穿过钢筋混凝土并固定在边坡的稳 定层中。更进一步地，钢筋混凝土的施工过程为：在土质边坡坡面上施工钢筋， 再施工混凝土。

在一些实施例中，N层混合层土体开挖过程中，完成x层混合层土体开挖 后，在开挖的混合层土体的土质壁面上施工土质支护结构。其中，x的取值根据 混合层土体中积土土质的情况和施工进度确定。对于硬岩开挖后形成的壁面不 需要施工支护结构。具体地，在本实施例中，x的取值为2，每完成2层混合层 土体开挖后，就需要在混合层土体的土质壁面上施工土质支护结构。

实施例2

本实施例与实施例1类似，区别在于本实施例将开挖区域内的深基坑土体 由上至下划分为N层混合土体和M层硬岩土体，如图6所示，N为4层，M为 8层，每层混合土体的深度为1.5m，每层硬岩土体的深度为1.5m。

实施例3

本实施例与实施例1类似，区别在于本实施例将开挖区域内的深基坑土体 由上至下划分为M层硬岩土体，如图6所示，没有划分混合土体层，M为5层， 每层硬岩土体的深度为1.8m。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

清理开挖区域内硬岩顶面以上的积土，在已开挖深基坑壁面上施工土质支护结构；

深基坑分层步骤：已开挖深基坑内完成支护结构后，将开挖区域内的深基坑土体由上至下划分为N层混合土体和M层硬岩土体，其中，N≥0，M≥1，每层所述混合土体包括积土和硬岩，每层所述硬岩土体为硬岩；

N层混合层土体开挖步骤：混合层土体按照每层混合层土体开挖步骤由上至下逐层完成第一层至第N层土体的开挖，其中，每层混合层土体开挖步骤包括清理每层所述混合土体内积土和硬岩施工，所述硬岩施工是采用硬岩切割机将硬岩切割成多个条形岩石，再分别进行所述条形岩石的施工；

M层硬岩土体开挖步骤：所述硬岩土体按照所述硬岩施工由上至下逐层完成第一层至第M层土体的开挖。

2.根据权利要求1所述限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，所述土质支护结构为喷锚支护，包括锚杆和钢筋混凝土；所述钢筋混凝土设置在土质边坡坡面上，所述锚杆沿所述深基坑深度方向成排间隔设置在边坡中，所述锚杆下端穿过所述钢筋混凝土并固定在边坡的稳定层中。

3.根据权利要求1所述限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，每层所述混合土体的深度为1～1.5m，每层所述硬岩土体的深度为1～1.5m。

4.根据权利要求3所述限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，N层混合层土体开挖过程中，完成x层混合层土体开挖后，在开挖的混合层土体的壁面上施工所述土质支护结构；其中，x的取值根据混合层土体中土质的情况和施工进度确定。

5.根据权利要求4所述限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，当N≥2时，x的取值为2。

6.根据权利要求1所述限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，所述硬岩施工的详细步骤为：

S11、采用硬岩切割机将硬岩切割成多个条形岩石，在硬岩内部留下数道整齐的割缝；

S12、选择一条步骤S11的条形岩石，扩宽选择的条形岩石两边的割缝间距，然后在条形岩石内进行凿岩施工；

S13、在步骤S12已施工条形岩石的相邻条形岩石的不临空割缝内进行凿岩钻挖施工，而后在相邻条形岩石临空一侧的底部破坏条形岩石与母岩之间的连接；

S14、重复步骤S13进行其余条形岩石的施工。

7.根据权利要求6所述限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，所述硬岩切割机为双刀矿山机。

8.根据权利要求6所述限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，所述条形岩石的宽度为1.2-2.5m。

9.根据权利要求6所述限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，步骤S12中，使用风镐和钢楔扩宽所述条形岩石两边的割缝间距。

10.根据权利要求6所述限制爆破区域内硬岩深基坑施工方法，其特征在于，步骤S12中对所述条形岩石内进行凿岩施工是采用挖掘机，将所述条形岩石破碎。

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