CN115434328B - 一种水电站岩石基坑非爆破开挖方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种水电站岩石基坑非爆破开挖方法，所述方法包括：根据施工组织方案，确定开挖基坑范围，并依据所述开挖基坑范围在施工现场布置开挖边界线；在所述开挖边界线上连续钻孔，取出所钻孔中的岩芯，以使所述开挖基坑范围内的岩体四周临空，形成四周临空岩体；对所述四周临空岩体进行加密钻孔，在所述加密钻孔内按一定方向插入液压劈裂枪将所述四周临空岩体破坏为碎石，将所述碎石从所述基坑内挖出；重复对所述基坑执行上述岩体钻孔和碎石挖出的过程，直至开挖后的所述基坑的深度至少达到坑底标高。实现了如果坝后式水电站在主坝完工后开始建设，施工水电站岩石基坑过程不会影响水坝主体安全的效果。

Description

一种水电站岩石基坑非爆破开挖方法

技术领域

本发明属于基坑开挖技术领域，具体涉及一种水电站岩石基坑非爆破开挖方法。

背景技术

坝式水电站中，将水电站布置在紧邻水库主坝的后方是很常见的布置方式，即紧靠大坝下游的坝后式水电站。这种布置方式可以让建筑物更为紧凑、降低工程量，且坝体和水电站可以分期建设。由于水电站位置紧邻主坝，因此水电站的基坑同主坝一样就落在岩石之上。由于岩石的硬度强度较高，虽然足以承载水电站，但也使得基坑的开挖难度非常大，常规的机械开挖、人工剔凿对于岩石基坑远不能满足建设要求。

目前，对岩石地基常用的开挖方法是爆破开挖法，即在岩石中钻孔预埋炸药，利用爆炸的能量炸碎岩石，从而形成水电站岩石基坑。

但如果水电站在主坝完工后开始建设，由于基坑离水坝主体较近，采用岩石爆破方法会影响水坝主体的安全，现有技术不可行。

发明内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种水电站岩石基坑非爆破开挖方法，在满足了对于岩石地基的建设要求情况下，实现了如果坝后式水电站在主坝完工后开始建设，建设过程不会影响水坝主体安全的效果。

本申请提供一种水电站岩石基坑非爆破开挖方法，所述方法包括：

根据施工组织方案，确定开挖基坑范围，并依据所述开挖基坑范围在施工现场布置开挖边界线；

在所述开挖边界线上连续钻孔，取出所钻孔中的岩芯，以使所述开挖基坑范围内的岩体四周临空，形成四周临空岩体；

对所述四周临空岩体进行加密钻孔，以便于对所述四周临空岩体进行破坏；

在所述加密钻孔内按一定方向插入液压劈裂枪将所述四周临空岩体破坏为碎石，将所述碎石从所述基坑内挖出；

重复对所述基坑执行上述岩体钻孔和碎石挖出的过程，直至开挖后的所述基坑的深度至少达到坑底标高。

可选地，所述开挖边界线钻孔深度大于所述基坑基底标高深度，所述开挖边界线钻孔孔距小于所述开挖边界线钻孔孔径。

可选地，所述开挖边界线钻孔深度比所述基坑基底标高加深100mm到150mm，所述开挖边界线钻孔孔距取三分之二所述开挖边界线钻孔孔径。

可选地，所述在所述开挖边界线上连续钻孔，取出所钻孔中的岩芯的步骤，包括：

利用钻头为取芯管结构的钻机在所述开挖边界线上进行连续钻孔取芯。

可选地，所述加密钻孔直径、孔深及排孔间距依据所述施工组织方案钻孔数据与所述施工现场岩体性质确定。

可选地，所述加密钻孔孔直径φ＝46mm，孔深70cm～90cm，排孔间距30～50cm，所述排孔间距还根据岩石劈裂试验效果确定。

可选地，所述在所述加密钻孔内按一定方向插入液压劈裂枪将所述四周临空岩体破坏为碎石对所述四周临空岩体进行加密钻孔的步骤，包括：

分层对所述四周临空岩体进行破坏，所述分层高度为70cm到90cm。

可选地，所述基坑侧壁布置有砂浆锚杆、侧壁混凝土，以避免水渗入所述基坑。

可选地，所述开挖基坑范围大于所述施工图纸的基坑范围。

可选地，所述方法还包括：

在所述钻孔过程中若所述基坑底部出现有水渗漏的情况，进行压力注浆或浇筑混凝土封堵所述漏水部位，并使用水泵对所述基坑进行排水。

综上所述，与现有的技术相比，本发明具有的有益效果在于：通过采用水电站岩石基坑非爆破开挖方法，在满足了对于岩石地基的建设要求情况下，实现了如果坝后式水电站在主坝完工后开始建设，建设过程不会影响水坝主体安全的效果，解决了现有技术中，岩石爆破方法会影响水坝主体的安全的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的水电站岩石基坑非爆破开挖方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的水电站岩石基坑平面的示意图；

图3是本申请实施例提供的水电站岩石基坑剖面的示意图；

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若干实施例。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例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，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。

请参阅图1，本发明实施例中的水电站岩石基坑非爆破开挖方法的流程示意图，包括以下步骤：

步骤101，根据施工组织方案，确定开挖基坑范围，并依据所述开挖基坑范围在施工现场布置开挖边界线。

需要说明的是，所述施工组织方案是根据一个施工项目制定的实施方案，其中包括组织机构方案、人员组成方案、技术方案、安全方案、材料供应方案等方案。所述开挖基坑范围是需要开挖的基坑整体大小，所述开挖边界线在所述开挖基坑的边界布置。

具体地，施工前先对现场进行勘察，查看现场岩体性质，选择、准备好合适的钻机、材料；根据施工组织方案进行测量放样，确定开挖基坑具体位置和边界范围。

步骤102，在所述开挖边界线上连续钻孔，取出所钻孔中的岩芯，以使所述开挖基坑范围内的岩体四周临空，形成四周临空岩体；

需要说明的是，所述连续钻孔是在所述开挖边界线上进行，将所述基坑内的岩体边界开挖出中空面，使得开挖后的基坑内岩体四周临空，便于后续破坏所述基坑内岩体。

具体地，在步骤101确定的所述开挖边界线上，即所述开挖基坑的四周，采用地质钻机将孔钻至设计深度。

步骤103，对所述四周临空岩体进行加密钻孔，以便于对所述四周临空岩体进行破坏；

需要说明的是，所述加密钻孔在步骤102形成的四周临空岩体上进行，在所述四周临空岩体上进行钻孔，便于后续安装劈裂机劈裂所述四周临空岩体。

具体地，可以使用手风钻加密钻孔，在所述四周临空岩体上进行间距钻孔，便于安装劈裂机进而对所述四周临空岩体进行破坏，所述加密钻孔的钻孔直径、钻孔深度以及排孔间距依据前期制定好的所述施工组织方案，所述施工组织方案已包括组织机构方案、技术方案、安全方案、材料供应方案等，此外需要强调的是，排孔间距还要根据岩石的劈裂试验效果进一步确定，若钻孔导致岩石劈裂效果明显，则排孔间距相应变大，反之则排孔间距相应变小。

可选地，若所述四周临空岩体范围过大，以至其临空面无法辅助对所述四周临空岩体的进一步破坏，则在所述四周临空岩体上进一步确定开挖边界线并连续钻孔，以将所述四周临空岩体分割为多个较小四周临空岩体。

步骤104，在所述加密钻孔内按一定方向插入液压劈裂枪将所述四周临空岩体破坏为碎石，将所述碎石从所述基坑内挖出；

需要说明的是，所述破坏岩体的机器或工具不限于液压劈裂枪，所述破坏碎石按照液压劈裂枪的操作规程操作。

具体地，在钻好的孔内按照一定方向插入液压劈裂枪进行碎石，所述碎石和岩芯采用挖掘机挖出，装入料斗内，用塔式起重机吊入自卸汽车内运至渣场，按一定方向为了使得劈裂膨胀方向朝向临空面的方向。

步骤105，重复对所述基坑执行上述岩体钻孔和碎石挖出的过程，直至开挖后的所述基坑的深度至少达到坑底标高。

在本公开实施例中，通过采用非爆破的水电站岩石基坑开挖方法，在满足了对于岩石地基的建设要求情况下，实现了如果坝后式水电站在主坝完工后开始建设，建设过程不会影响水坝主体安全的效果。

可选地，参照图2，步骤101，包括：利用钻头为取芯管结构的钻机在所述开挖边界线上进行连续钻孔取芯。

需要说明的是，钻头用取芯管代替可以方便取出岩芯，将四周岩芯取完后，以使所述基坑内岩体开挖边界线处形成一个矩形的四周临空面，便于进行下一步分割、破坏。

在本实施例中，通过利用钻头为取芯管结构的钻机在所述开挖边界线上进行连续钻孔取芯，可以较为方便地将岩芯取出，使得施工进度可以进一步加快。

可选地，所述开挖边界线钻孔深度大于所述基坑基底标高深度，所述开挖边界线钻孔孔距小于所述开挖边界线钻孔孔径。

进一步地，所述开挖边界线钻孔深度比所述基坑基底标高加深100mm到150mm，所述开挖边界线钻孔孔距取三分之二所述开挖边界线钻孔孔径，样式如图2基坑边界线所示。

具体地，因为岩体的固有性质，一般无法精确岩体开挖深度，因此考虑到岩体的变位及变形作用，开挖深度多深于所述基坑基底标高。

可选地，步骤104，包括：分层对所述四周临空岩体进行破坏，所述分层高度为70cm到90cm。

具体地，劈裂岩石是从上往下分层进行，分层高度为70cm-90cm，重复步骤103、104，分层钻孔劈裂岩体，外运碎石，直至开挖至坑底标高，所述基坑开挖完成。

在本实施例中，分层对所述四周临空岩体进行破坏，所述分层高度为70cm到90cm，分层高度基于液压劈裂枪操作经验，步骤中所采取的劈裂枪劈裂岩体的功能强弱与分层高度正相关。

可选地，所述加密钻孔孔直径φ＝46mm，孔深70cm～90cm，排孔间距30～50cm。

需要说明的是，所述加密钻孔的钻孔直径、钻孔深度以及排孔间距依据前期制定好的所述施工组织方案，所述施工组织方案已表明组织机构方案、人员组成方案、技术方案、安全方案、材料供应方案等，此外需要强调的是，排孔间距还要根据岩石的劈裂试验效果进一步确定，若钻孔导致岩石劈裂效果明显，则排孔间距相应变大，反之则排孔间距相应变小。

在本实施例中，采取适宜的所述加密钻孔的钻孔直径、钻孔深度以及排孔间距，并且根据岩石劈裂效果决定所述排孔间距也可以有针对性地对不同岩体进行钻孔，可以减少不必要的工作量，加快施工进度。

可选地，参照图3，所述基坑侧壁布置有砂浆锚杆、侧壁混凝土，以避免水渗入所述基坑。

在本实施例中，在所述基坑侧壁布置砂浆锚杆、侧壁混凝土，可以较好地避免水分进渗入所述基坑内部，避免对施工造成阻碍，影响施工现场，拖慢施工进度，此外所述砂浆锚杆和所述侧壁混凝土还可以稳固所述基坑侧壁土壤，避免其脱落崩塌。

可选地，所述开挖基坑范围大于所述施工图纸的基坑范围。

需要说明的是，所述施工图纸是提前制定的，表示工程项目总体布局，建筑物、构筑物的外部形状、内部布置、结构构造、内外装修、材料作法以及设备、施工等要求的图样。一般岩石地基的开挖范围需要大于施工图纸基坑范围，主要考虑基坑侧壁可能需要的砂浆锚杆外露头尺寸、岩石钻芯机钻孔直径、侧壁混凝土找平层厚度、基础外防水及保护层做法、施工作业面等因素。

可选地，步骤103，还包括：

在所述钻孔过程中若所述基坑底部出现有水渗漏的情况，进行压力注浆或浇筑混凝土封堵所述漏水部位，并使用水泵对所述基坑进行排水。

具体地，钻孔过程中如果基坑底有水渗漏，先按照设计方案压力注浆或浇筑混凝土封堵，然后使用水泵排水，确保人员能够正常作业；基坑侧壁如有渗水，按照设计方案设置水泥锚杆及喷射混凝土形成护壁，防止水渗入基坑。

在本实施例中，在所述水电站岩石基坑的四周连续钻孔，孔深达到基底标高以下100～150mm，形成基坑四周的临空面，为后续的劈裂岩石留出膨胀空间；根据液压劈裂机的选型及劈裂试验的结果在基坑内以一定间距进行钻孔，孔深满足液压劈裂枪头的插入深度；以一定的方向插入液压劈裂枪，按液压劈裂枪的操作规程破碎岩石，使岩石破碎并挖出；如此反复操作直至基坑底标高。由于采用液压劈裂岩石的方式，避免了爆破碎石方式对周边构件的影响，较好解决了水电站岩石基坑的非爆破开挖问题。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (1)

1.一种水电站岩石基坑非爆破开挖方法，其特征在于，所述水电站为坝后式水电站，所述基坑侧壁布置有砂浆锚杆、侧壁混凝土，以避免水从所述基坑侧壁渗入所述基坑，所述方法包括：

根据施工组织方案，确定开挖基坑范围，并依据所述开挖基坑范围在施工现场布置开挖边界线；其中，所述开挖边界线钻孔深度大于所述基坑基底标高深度，所述开挖边界线钻孔孔距小于所述开挖边界线钻孔孔径，或者，所述开挖边界线钻孔深度比所述基坑基底标高加深100mm到150mm，所述开挖边界线钻孔孔距取三分之二所述开挖边界线钻孔孔径；所述开挖基坑范围大于施工图纸的基坑范围；

在所述开挖边界线上连续钻孔，取出所钻孔中的岩芯，以使所述开挖基坑范围内的岩体四周临空，形成四周临空岩体；

对所述四周临空岩体进行加密钻孔，以便于对所述四周临空岩体进行破坏；其中，所述加密钻孔直径、孔深及排孔间距依据所述施工组织方案钻孔数据与所述施工现场岩体性质确定，或者，所述加密钻孔孔直径φ＝46mm，孔深70cm～90cm，排孔间距30～50cm，所述排孔间距还根据岩石劈裂试验效果确定；

在所述加密钻孔内按一定方向插入液压劈裂枪将所述四周临空岩体破坏为碎石，将所述碎石从所述基坑内挖出；其中，所述方向为使得劈裂膨胀方向朝向临空面的方向；

在所述加密钻孔过程中若所述基坑底部出现有水渗漏的情况，进行压力注浆或浇筑混凝土封堵漏水部位，并使用水泵对所述基坑进行排水；

重复对所述基坑执行上述岩体钻孔和碎石挖出的过程，直至开挖后的所述基坑的深度至少达到坑底标高；

所述在所述开挖边界线上连续钻孔，取出所钻孔中的岩芯的步骤，包括：

利用钻头为取芯管结构的钻机在所述开挖边界线上进行连续钻孔取芯；

所述在所述加密钻孔内按一定方向插入液压劈裂枪将所述四周临空岩体破坏为碎石的步骤，包括：

分层对所述四周临空岩体进行破坏，所述分层高度为70cm到90cm。