CN115787768A - 一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法 - Google Patents

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李涛
王庆
陈娟
邰顺琦
许赞渊
张正
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Abstract

本发明涉及建筑施工的技术领域的一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,通过铺设导轨、安装岩石切割机,并通过岩石切割机将硬质基岩切割为底部连接的矩形块体,以降低岩石的整体性,其后通过液压破碎锤、风镐、岩石打孔机、钢钎杆等工具对岩体进行破碎作业,切割岩石所形成的切割缝能有效降低后续破碎施工带来的施工扰动,能有效保护基坑与周边建(构)筑物。

Description

一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法
技术领域
本发明涉及一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,属于建筑施工的技术领域。
背景技术
城市土地的集约利用能有解决解城市的无序扩张、土地粗放利用等问题,促进经济的高质量发展,而城市地下空间的开发能有效提高土地利用效率,隐蔽市政管网,改善城市面貌。与此同时,城市地下空间的开发往往受既有建(构)筑物的影响,施工作业面有限;在待建地下结构物叠线交叉部位,开挖深度深。
超窄、超深基坑的施工受限于空间狭小,大型机械设备难以进场,而较硬岩的硬度高、整体性强,常规设备的开挖效率低、损耗大;除此外,超窄、超深基坑的施工会明显改变施工区域及周边的岩土应力场,钻爆法这类对施工作业面要求较低的施工方法的施工扰动大、污染高,对周边建(构)筑物以及基坑的稳定性的影响较大,具有一定的安全风险。
发明内容
为了解决现有技术所存在的上述问题,本发明提供了一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法。
本发明的技术方案如下:
一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,包括以下步骤:
步骤一:选择合适的基坑支护方式,根据基坑支护方式确定开挖范围,并进行定位放线工作,进行支护结构的施工;
步骤二:逐层挖除并转运表面土壤以及松散的岩体,并按设计要求做好基坑防护以及排水设施,直至挖至较硬岩体部位;
步骤三:做好定位放样,确定切割边线位置,在基坑内的岩体表面进行导轨铺设,确保导轨与待切割面处于平行状态;
步骤四:在导轨上装运岩石切割机,并调整岩石切割机底座与锯片的位置,使岩石切割机底座安装稳固,锯片位于切割线上;
步骤五:进行岩石切割,在平面内采用纵向切割和横向切割形成方形网格切割缝,在平面两侧采用倾斜切割形成上窄下款的岩层阶级状截面;
步骤六:利用破碎设备从切割缝位置处施加作用力,将岩石破碎;
步骤七:基岩破碎作业一层后进行岩方转运,先运离基坑开口外岩方,再将近开口处岩方转运至基坑开口外,最后将基坑内岩方转运至基坑开口外;
步骤八:凿除基坑边缘松散岩石,进行基坑支护,按照步骤三至七进行下一层岩石切割;直至到达基坑沟槽设计底标高后,进行步骤九;
步骤九:基坑开挖到位后,根据设计图纸检查验收,并完善相关手续、资料。
其中,所述步骤一中,基坑支护方式为桩间支护、桩板挡墙或型钢水泥土搅拌墙。
其中,所述步骤三、四中的导轨为钢制双轨,单侧轨道上设钢齿,可在岩石切割机工作时配合卡扣将岩石切割机位置锁死,避免出现切割机滑移。
其中,所述步骤三、四中,导轨端部铺设超铺1~2m,保证切割面起点能得到有效切割;
在基坑边缘的导轨铺设中,导轨边缘与基坑边缘距离10-15cm,为岩石切割机预留施工空间。
其中,所述步骤三、四中,在第一道导轨处岩石完成切割前铺设第二道导轨,第二道导轨与第一道导轨应连续,以确保岩石切割机能从第一道导轨转移至第二道导轨。
其中,所述步骤五中,每层最大切割深度约为锯片直径的30%~45%;所述纵向切割岩石的密度为0.5~1.5m,横向切割的密度为0.5~1m。
其中,所述步骤五中,斜坡段岩石切割深度不能超过设计底标高,为避免圆盘锯超割,在基坑边缘处设置一激光铅垂仪,激光角度与斜坡坡度相同;圆盘锯在向前切割时,需使激光落点位于圆盘锯同一位置,从而避免超割与欠割。
其中,所述步骤六中,对于斜坡段较硬岩在切割后沿坡面处钻孔,控制孔距以确保破碎坡面平整度,打孔完成后通过风镐、钢钎杆等破除坡面上岩体。
其中,首先将挖掘机驶入基坑开口位置外,将基坑开口外石方转运,其后将小型挖掘机倒退驶入基坑,将基坑近开口部位的石方由挖掘机直接转运至基坑开口外;基坑内部石方可采用小型挖掘机配合平板车、推土机等转运至基坑开口外;转运方向为:自基坑深部向基坑开口外转运,在基坑开口外转载至渣土车进行二次转运。
本发明具有如下有益效果:
1.本发明岩石切割不产生爆破声响、爆炸飞石、爆炸粉尘、爆破振动以及爆破所产生的有毒、有害气体,且开挖的石材规整性相对较好,具有一定的回收利用的价值。
2.本发明岩石切割对周围岩土的扰动小,能有效保护周围建筑物。
3.本发明岩石切割施工周期短,开挖成本相对较低,可节省大量人力物力和时间成本。
附图说明
图1为本发明桩间支护纵断面图;
图2为本发明导轨结构示意图;
图3为本发明基坑岩层切割网格分布示意图;
图4为本发明第一层较硬岩纵向切割示意图;
图5为本发明第一层较硬岩横向切割示意图;
图6为本发明第一层较硬岩引孔断岩以及岩石破碎示意图;
图7为本发明第二层岩石切割示意图。
图中附图标记表示为:
1-激光铅垂仪;2-圆盘锯;3-现状地面线;4-较硬岩;5斜坡段;6-钻孔;7-横向切割面;8-横撑;9-冠梁;10-支护桩;11-松散岩土;12-较硬岩;13-岩土分界线;14-基坑沟槽设计底标高;15-切割错台;16-纵向切割面;15-错台状切口;16-导轨。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
参见图1-7,一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,具体为:
(1)施工准备阶段与基坑支护结构的施工
确定主要施工方法,并选择合适的基坑支护方式,比如桩间支护、桩板挡墙、型钢水泥土搅拌墙等,根据基坑支护方式确定开挖范围,并进行定位放线工作,进行支护结构的施工。如图1为桩间支护基坑纵断面图。
(2)表面土壤以及松散岩体的开挖
确定开挖范围后,逐层挖除并转运表面土壤以及松散的岩体,并按设计要求做好基坑防护以及排水设施,直至挖至较硬岩体部位。
(3)铺设导轨
如图2,导轨16为钢制双轨,单侧轨道上设钢齿,可在岩石切割机工作时配合卡扣将岩石切割机位置锁死,避免出现切割机滑移。倾斜切割时,应使导轨一侧略微高于另一侧,以使锯片倾斜。
做好定位放样,确定切割边线位置,铺设导轨前,应清理掉导轨落点处的松散岩土,使导轨落点处保持相对的平整,以保证导轨安装的平整、稳定。
切割面起点处的导轨铺设可超铺1~2m导轨,保证切割面起点能得到有效切割。
在基坑边缘的导轨铺设中,导轨边缘与基坑边缘距离10-15cm,为岩石切割机预留施工空间。
在导轨的选用上依据岩体的平整度以及施工作业面选用不同长度的导轨,当岩体表面较平整且施工作业面较宽时宜选用长导轨,在岩体表面平整度较差或施工作业面受限的基坑施工中,宜选用短导轨。
在导轨固定前,需对导轨安装位置进行检查,确保导轨与待切割面处于平行状态。在第一道导轨处岩石完成切割前铺设第二道导轨,第二道导轨与第一道导轨应连续,以确保岩石切割机能从第一道导轨转移至第二道导轨。在不平整岩体上的导轨安装应采取相应的加固措施,比如打入钢插销、垫高整平等,以保证导轨与地面充分接触,减少水平误差。
(4)架设岩石切割机
初始导轨铺设并加固后,选用合适的运载机器,比如铲车、吊车等,将岩石切割机装运至导轨上,并调整岩石切割机底座与锯片的位置,使岩石切割机底座安装稳固,锯片位于切割线上。调整完成后,锁定与滑轨齿轮咬合的齿轮卡扣,避免岩石切割机工作中发生运移。安装完成后检查各部位紧固螺栓,如有松动螺栓需拧紧后在接通电源。
(5)岩石切割
岩石切割位置如图3。根据切割位置可将岩石切割分为:倾斜切割、横向切割、纵向切割。受设备影响,每层最大切割深度约为锯片直径的30%~45%,比如锯片直径为140cm,最大切割深度为50~60cm。
纵向切割位置如图4所示,纵向切割岩石的密度可依据岩石硬度等实际情况设置切割密度,通常为0.5~1.5m一道,此类岩石切割操作空间充足,锯片与岩体保持垂直即可。
斜坡段岩石切割深度不能超过设计底标高,为避免圆盘锯超割,在基坑边缘处设置一激光铅垂仪1,激光角度与斜坡坡度相同。圆盘锯在向前切割时,需使激光落点位于圆盘锯同一位置,从而避免超割与欠割。
紧邻基坑边缘处的岩石切割操作空间有限,采用倾斜切割。切割时刀片需保持倾斜,向外切割,切割完成后形成错台状切口15,为下一层岩石的切割提供作业空间。除此外,斜坡段的横向切割也可选用倾斜切割,以降低引孔断岩时的阻力。
横向切割的密度可依据岩石硬度等实际情况设置切割密度,通常控制在0.5~1m内,岩石硬度越高,切割密度越高。垂直于基坑方向切割岩石时受工作面影响,难以对基坑边缘岩体进行切割,此处可选用风镐、岩石钻孔机、钢钎杆等对岩石切割机施工盲区进行补充施工。
(6)岩石破碎
岩石切割完成后,岩石在纵向上被分割为网格状。此时可选用液压破碎锤、风镐等工具设备,从切割位置处施加作用力,将岩石破碎。对于斜坡段较硬岩在切割后沿坡面处钻孔,打孔间距不宜过大,以提高破碎坡面平整度,打孔完成后通过风镐、钢钎杆等破除坡面上岩体。
(7)岩方转运
基岩破碎作业一层后,开始石方转运。超窄、超深基坑内,挖掘机动臂摆动角度受限,仅支持小角度水平摆动以及上下摆动,且渣土车无法驶入基坑内,需采用多次转运。
首先将挖掘机驶入基坑开口位置外,将基坑开口外石方转运,其后将小型挖掘机倒退驶入基坑,将基坑近开口部位的石方由挖掘机直接转运至基坑开口外。基坑内部石方可采用小型挖掘机配合平板车、推土机等转运至基坑开口外,转运方向为:自基坑深部向基坑开口外转运,在基坑开口外转载至渣土车进行二次转运。
(8)基坑支护
凿除基坑边缘松散岩石,做好基坑支护后如图7进行下一层岩石切割。
(9)基底清理与基坑验槽
基坑开挖到位后,根据设计图纸检查基槽的开挖平面位置、尺寸、槽底深度,并清理基底;检查是否与设计图纸相符,开挖深度是否符合设计要求,并完善相关手续、资料。。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:选择合适的基坑支护方式,根据基坑支护方式确定开挖范围,并进行定位放线工作,进行支护结构的施工;
步骤二:逐层挖除并转运表面土壤以及松散的岩体,并按设计要求做好基坑防护以及排水设施,直至挖至较硬岩体部位;
步骤三:做好定位放样,确定切割边线位置,在基坑内的岩体表面进行导轨铺设,确保导轨与待切割面处于平行状态;
步骤四:在导轨上装运岩石切割机,并调整岩石切割机底座与锯片的位置,使岩石切割机底座安装稳固,锯片位于切割线上;
步骤五:进行岩石切割,在平面内采用纵向切割和横向切割形成方形网格切割缝,在平面两侧采用倾斜切割形成上窄下款的岩层阶级状截面;
步骤六:利用破碎设备从切割缝位置处施加作用力,将岩石破碎;
步骤七:基岩破碎作业一层后进行岩方转运,先运离基坑开口外岩方,再将近开口处岩方转运至基坑开口外,最后将基坑内岩方转运至基坑开口外;
步骤八:凿除基坑边缘松散岩石,进行基坑支护,按照步骤三至七进行下一层岩石切割;直至到达基坑沟槽设计底标高后,进行步骤九;
步骤九:基坑开挖到位后,根据设计图纸检查验收,并完善相关手续、资料。
2.如权利要求1所述的一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,其特征在于:所述步骤一中,基坑支护方式为桩间支护、桩板挡墙或型钢水泥土搅拌墙。
3.如权利要求1所述的一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,其特征在于:所述步骤三、四中的导轨为钢制双轨,单侧轨道上设钢齿,可在岩石切割机工作时配合卡扣将岩石切割机位置锁死,避免出现切割机滑移。
4.如权利要求1所述的一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,其特征在于:所述步骤三、四中,导轨端部铺设超铺1~2m,保证切割面起点能得到有效切割;
在基坑边缘的导轨铺设中,导轨边缘与基坑边缘距离10-15cm,为岩石切割机预留施工空间。
5.如权利要求1所述的一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,其特征在于:所述步骤三、四中,在第一道导轨处岩石完成切割前铺设第二道导轨,第二道导轨与第一道导轨应连续,以确保岩石切割机能从第一道导轨转移至第二道导轨。
6.如权利要求1所述的一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,其特征在于:所述步骤五中,每层最大切割深度约为锯片直径的30%~45%;所述纵向切割岩石的密度为0.5~1.5m,横向切割的密度为0.5~1m。
7.如权利要求1所述的一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,其特征在于:所述步骤五中,斜坡段岩石切割深度不能超过设计底标高,为避免圆盘锯超割,在基坑边缘处设置一激光铅垂仪,激光角度与斜坡坡度相同;圆盘锯在向前切割时,需使激光落点位于圆盘锯同一位置,从而避免超割与欠割。
8.如权利要求1所述的一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,其特征在于:所述步骤六中,对于斜坡段较硬岩在切割后沿坡面处钻孔,控制孔距以确保破碎坡面平整度,打孔完成后通过风镐、钢钎杆等破除坡面上岩体。
9.如权利要求1所述的一种超窄、超深基坑内较硬岩开挖方法,其特征在于:所述步骤七中,首先将挖掘机驶入基坑开口位置外,将基坑开口外石方转运,其后将小型挖掘机倒退驶入基坑,将基坑近开口部位的石方由挖掘机直接转运至基坑开口外;基坑内部石方可采用小型挖掘机配合平板车、推土机等转运至基坑开口外;转运方向为:自基坑深部向基坑开口外转运,在基坑开口外转载至渣土车进行二次转运。
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