CN117364782A - 一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其将基坑分为第一区域、第二区域、第三区域,第一区域距离基坑边界最远,第三区域距离基坑边界最近;首先,第一区域距离基坑边界最远,通过采用爆破的方式进行开挖,其次,接着开挖第二区域,采用膨胀剂方法,将膨胀剂与定量的水混合搅拌成均匀浆体,然后倒入在第二区域内钻好的孔,通过膨胀剂爆破能够无声破碎剂胀裂物体;最后开挖第三区域,此区域距离基坑边界最近,通过机械切割方法进行开挖,以避免爆破或者劈裂对基坑边界处围护桩的影响。本方案通过对深大基坑进行分区,针对各区情况采用相应的石方开挖方法,最终实现城市密集区深大基坑石方快速安全开挖施工。

Description

一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法
技术领域
本发明涉及施工工程技术领域,具体涉及一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法。
背景技术
土石方开挖是工程初期乃至施工过程中的关键工序,其主要是一种将土和岩石进行松动、破碎、挖掘并运出的工程。
在申请号为《201810185752.8》的中国专利中,公开了“一种土石方开挖施工方法”其包括:
测量放样步骤:施工前对土石方开挖断面进行实际测量,并在土石方开挖前进行放线;
修筑水沟步骤:在进行土石方开挖前进行水沟修筑,并建立临时排水系统;
爆破及开挖步骤:土石方开挖时自上而下分层分段进行,并按照设计坡比控制边坡,当开挖土方时,采用液压炮机、挖机施工,当开挖石方时,采用深孔光面爆破技术进行爆破,虽然该土石方开挖施工方法适用于复杂的地形环境,且具有对周围环境影响小的优点。
但近年来,城市密集区深大基坑开挖遇到硬岩时,若单纯机械开挖方式则工效较低;若用炸药爆破对周围影响较大,爆破施工产生的沙石飞溅会影响既有交通流,且存在安全风险,无法保障基坑围护及周边环境安全,从而导致难以满足现场的施工要求。
由此可见,现急需提供一种新的深大基坑石方快速开挖的施工方法来解决上述的技术问题。
发明内容
针对于现有土石方开挖方法存在上述技术问题,本发明的目的在于提供一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其通过提供一种新的城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,有效地克服了现有技术所存在的问题。
为了达到上述目的,本发明提供了一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,将基坑分为第一区域、第二区域、第三区域,所述第一区域距离基坑边界最远,所述第三区域距离基坑边界最近;
其快速开挖施工方法包括如下步骤:
S1:先开挖第一区域,此区域距离基坑边界最远,通过采用爆破的方式进行开挖,爆破之前在第一区域内挖槽以形成临空面;
S2:接着开挖第二区域,采用膨胀剂方法,将膨胀剂与定量的水混合搅拌成均匀浆体,然后倒入在第二区域内钻好的孔,通过膨胀剂爆破能够无声破碎剂胀裂物体;
S3:最后开挖第三区域,此区域距离基坑边界最近,通过机械切割方法进行开挖,以避免爆破或者劈裂对基坑边界处围护桩的影响。
进一步地,所述基坑外未进行施工区域内设置保护措施,在未施工区域边缘坡面搭设并固定防护排架,所述双层防护排架从下至上逐级搭设,所述防护排架为双层防护排架。
进一步地,所述步骤S1中,第一区域在爆破前沿着第一区域内的一侧开挖凌空面。
进一步地,所述步骤S1中的爆破采用炸药爆破。
进一步地,所述步骤S1中的爆破采用二氧化碳相变爆破。
进一步地,所述步骤S2中膨胀剂爆破施工方法如下:
(1)爆破前准备,将二氧化碳气体在指定压力下转变为液态,通过高压泵将液态的二氧化碳进行压缩,并将压缩后的液态二氧化碳存储至圆柱体爆破筒内,进而依次装入安全膜、破裂片、导热棒和密封圈,拧紧合金帽;
(2)将爆破筒和起爆器及电源线携至爆破现场,把爆破筒插入钻孔中通过设置固定组件固定好,确保爆破筒安装牢固,连接起爆器电源;
(3)通过按下起爆器电源,使起爆器电源与高导热棒进行通电进行爆破。
进一步地,所述步骤S2中开挖第二区域可采用物理劈裂方法,其方法包括如下:
(1)首先沿着第二区域的一侧开挖凌空面;
(2)然后用钻机在临空面附近打孔;
(3)插入劈裂机进行岩石劈裂,劈裂可根据不同施工区域采用手持式液压劈裂机施工或者机载大型岩石劈裂机施工。
进一步地,当第二区域施工区域较宽阔,可采用多台大型岩石钻孔劈裂一体机同时作业;当施工区域较狭小,可先钻孔,然后采用多台手持式液压劈裂棒同时作业。
进一步地,所述步骤3中,第三区域机械切割采用臂锯切割。
本发明提供的城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,通过对深大基坑进行分区,针对各区情况采用相应的石方开挖方法,最终实现城市密集区深大基坑石方快速安全开挖施工。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法中区域分布示意图;
图2为本城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
现有的在城市密集区深大基坑开挖时遇到硬岩时,若单纯机械开挖方式则工效较低;若用炸药爆破对周围影响较大,爆破施工产生的沙石飞溅会影响既有交通流,且存在安全风险,无法保障基坑围护及周边环境安全,从而导致难以满足现场的施工要求。
因此,本方案通过对深大基坑进行分区,针对各区情况采用相应的石方开挖方法,最终实现城市密集区深大基坑石方快速安全开挖施工。
参见图1,首先将深大基坑以基坑边界为参照物,按照距离基坑边界的距离分为第一区域,第二区域以及第三区域。其中,外围一圈为基坑边界,第一区域距离基坑边界最远,第三区域距离基坑边界最近。
这里对于第一区域,第二区域以及第三区域分别与基坑边界之间的距离范围本方案不做限定,本方案中优选第一区域距离基坑边界大于50m,第三区域距离基坑边界小于10m,中间为第二区域,此分布结构能够更好的根据不同区域,选用不同石方开挖技术方案,在保证安全的前提下实现快速开挖。
同时,在整体基坑外范围未进行施工区域内设置有保护措施,在未施工区域边缘坡面搭设并固定防护排架,双层防护排架从下至上逐级搭设,防护排架为双层防护排架,通过设置防护排架对未施工区域进行保护,防止在爆破或开挖过程中的飞石或粉尘等飞溅到未施工区域,影响既有交通流,且存在安全风险。
进一步地,基于上述将深大基坑分为基坑边界,第一区域,第二区域以及第三区域三个区域后,参见图2,城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法包括如下步骤:
S1:先开挖第一区域,由于此区域距离基坑边界较远,距离边界远采用爆破手段对基坑周边环境影响小,因此采用爆破来实现快速开挖施工。
这里需要说明的是,在爆破前应在第一区域内一侧开挖凌空面,开挖所形成的凌空面可以给石块掉落提供空间,提高爆破效率。
S2:接着开挖第二区域,其由于在整个施工的中间区域,因此采用膨胀剂爆破,能够减少对基坑周边环境,保证爆破时的安全性。
首先在第二区域内等距开设若干排钻孔,每排的若干钻孔等距设置,然后将膨胀剂与定量的水混合搅拌成均匀浆体,然后倒入钻好的孔,通过膨胀剂爆破能够无声破碎剂胀裂物体,过程中无振动、无噪音、无飞石、无粉尘、无有害气体。
这里对于钻孔的孔径,孔距,孔深以及排孔之间的距离本方案不做限定,其孔径为:28-50毫米,孔距为:15-40厘米,孔深为:85%静爆深度,排距为:0.3-0.6米,此设定的范围值,能够根据客户的不同需求达到想要的切割或破碎效果。
因此,为提高爆破可控性,可根据客户的不同需要设计不同的钻孔以达到想要的切割或破碎效果;特别是矿山方料开采,能够减少破损率,成材率可提高2-3倍;使用破碎剂的成本远远低于其他破碎和切割工具;
S3:最后开挖第三区域,此区域距离基坑边界最近,需特别保护,其以机械切割方法为主,机械切割可采用专用臂锯切割,也可采用盘锯切割;此方法可避免爆破或者劈裂对基坑边界处围护桩的影响。
进一步地,针对步骤S1,其对于爆破的选择本方案不做限定,一些实施例中,可采用炸药爆破和二氧化碳相变爆破,优选采用炸药爆破,炸药爆破效率最高且价格较低,在不影响周围环境条件下优先采用炸药爆破。
但是炸药爆破属于化学炸药,需纳入监管,因此若炸药爆破不被允许,可采用二氧化碳相变爆破,二氧化碳相变是物理变化,不属于炸药,不在监管范围内。
同时,针对步骤S1,一些实施例中,可根据第一区域的大小来选择不同形式的爆破方法。
若需要分区爆破,根据试爆效果以及工程进度要求确定分区大小,能够实现整个区域的充分爆破;若分区较多,可多个区域同时进行,能够加快石方开挖速度。
进一步地,针对步骤S2,一些实施例中,S2中膨胀剂爆破施工方法如下:
a:爆破前准备,将二氧化碳气体在指定压力下转变为液态,通过高压泵将液态的二氧化碳进行压缩,并将压缩后的液态二氧化碳存储至圆柱体爆破筒内,进而依次装入安全膜、破裂片、导热棒和密封圈,拧紧合金帽;
b:将爆破筒和起爆器及电源线携至爆破现场,把爆破筒插入钻孔中通过设置固定组件固定好,确保爆破筒安装牢固,连接起爆器电源;
c:通过按下起爆器电源,使起爆器电源与高导热棒进行通电,当微电流通过高导热棒时,在高导热棒内部产生高温击穿安全膜,瞬间将液态二氧化碳气化,急剧膨胀产生高压冲击波致泄压阀自动打开,被爆区域打孔内壁受几何级当量冲击波向外迅速膨胀推进,爆破筒起爆至结束整个液态二氧化碳气化膨胀过程时间短,且是低温下运行,与爆破区域的爆破孔内部周围环境的液体,气体不相融合,不产生任何有害气体,不产生电弧和电火花,不受高温、高热、高湿、高寒影响,并且在爆破时无震荡,无粉尘。
同时,步骤S2中若因天气原因膨胀剂效果不好,可优选采用物理劈裂方法,其方法包括如下:
a、首先沿着第二区域的一侧开挖凌空面;
b:然后用钻机在临空面附近打孔;
c:插入劈裂机进行岩石劈裂,劈裂可根据不同施工区域采用手持式液压劈裂机施工或者机载大型岩石劈裂机施工;
劈裂施工根据劈裂区域大小采用不同方式:当施工区域较宽阔,可采用多台大型岩石钻孔劈裂一体机同时作业,钻孔快、劈裂力大、效率高;当施工区域较狭小,可先钻孔,然后采用多台手持式液压劈裂棒同时作业,劈裂效率较高。
进一步地,针对步骤S3,开挖第三区域机械切割可优选采用专用臂锯切割,距离基坑边界最近的第三区域采用专用臂锯和盘锯切割,可避免爆破或者劈裂对基坑边界处围护桩的影响。
在操作前,应检查锯床、锯带及相应的发动机、电机、输送带等部分的装置是否牢固,是否处于运行状态下,并且清理工作区域并保持工作区域干燥,防止发生滑倒事故,根据切割区域选择相应的锯带,检查锯带的齿面是否正常有没有损伤或变形。
开挖第三区域优选采用盘锯切割进行切割时,禁止戴手套操作并注意不得用手触摸旋转的刀具、工件和切屑,禁止在开动的机床上安装工件和更换刀具,在操作机床时,应注意保护双手、眼睛和脸部,按规定戴好护目镜、工作帽等防护用品。
由上述方案构成的城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其距离基坑边界最远第一区域采用二氧化碳相变爆破,第二区域采用无声破碎剂胀裂物体,过程中无振动、无噪音、无飞石、无粉尘、无有害气体;同时使用破碎剂的成本远远低于其他破碎和切割工具。
其次,本方案针对各区情况采用相应的石方开挖方法,最终实现城市密集区深大基坑石方快速安全开挖施工,从而解决了城市密集区深大基坑开挖遇到硬岩时,若单纯机械开挖方式则工效较低;若用炸药爆破对周围影响较大,爆破施工产生的沙石飞溅会影响既有交通流,且存在安全风险,无法保障基坑围护及周边环境安全,从而导致难以满足现场的施工要求的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其特征在于,将基坑分为第一区域、第二区域、第三区域,所述第一区域距离基坑边界最远,所述第三区域距离基坑边界最近;
其快速开挖施工方法包括如下步骤:
S1:先开挖第一区域,此区域距离基坑边界最远,通过采用爆破的方式进行开挖,爆破之前在第一区域内挖槽以形成临空面;
S2:接着开挖第二区域,采用膨胀剂方法,将膨胀剂与定量的水混合搅拌成均匀浆体,然后倒入在第二区域内钻好的孔,通过膨胀剂爆破能够无声破碎剂胀裂物体;
S3:最后开挖第三区域,此区域距离基坑边界最近,通过机械切割方法进行开挖,以避免爆破或者劈裂对基坑边界处围护桩的影响。
2.根据权利要求1所述的一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其特征在于,所述基坑外未进行施工区域内设置保护措施,在未施工区域边缘坡面搭设并固定防护排架,所述双层防护排架从下至上逐级搭设,所述防护排架为双层防护排架。
3.根据权利要求1所述的一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其特征在于,所述步骤S1中,第一区域在爆破前沿着第一区域内的一侧开挖凌空面。
4.根据权利要求1所述的一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其特征在于,所述步骤S1中的爆破采用炸药爆破。
5.根据权利要求1所述的一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其特征在于,所述步骤S1中的爆破采用二氧化碳相变爆破。
6.根据权利要求1所述的一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其特征在于,所述步骤S2中膨胀剂爆破施工方法如下:
(1)爆破前准备,将二氧化碳气体在指定压力下转变为液态,通过高压泵将液态的二氧化碳进行压缩,并将压缩后的液态二氧化碳存储至圆柱体爆破筒内,进而依次装入安全膜、破裂片、导热棒和密封圈,拧紧合金帽;
(2)将爆破筒和起爆器及电源线携至爆破现场,把爆破筒插入钻孔中通过设置固定组件固定好,确保爆破筒安装牢固,连接起爆器电源;
(3)通过按下起爆器电源,使起爆器电源与高导热棒进行通电进行爆破。
7.根据权利要求1所述的一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其特征在于,所述步骤S2中开挖第二区域可采用物理劈裂方法,其方法包括如下:
(1)首先沿着第二区域的一侧开挖凌空面;
(2)然后用钻机在临空面附近打孔;
(3)插入劈裂机进行岩石劈裂,劈裂根据不同施工区域采用手持式液压劈裂机施工或者机载大型岩石劈裂机施工。
8.根据权利要求7所述的一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其特征在于,当第二区域施工区域较宽阔,采用多台大型岩石钻孔劈裂一体机同时作业;当施工区域较狭小,先钻孔,然后采用多台手持式液压劈裂棒同时作业。
9.根据权利要求1所述的一种城市密集区深大基坑石方快速开挖施工方法,其特征在于,所述步骤3中,第三区域机械切割采用臂锯切割。
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