雙刀礦山切割機(jī)開挖大型巖石基坑施工技術(shù)探討

黃杰龍

(福建省閩南建筑工程有限公司 福建泉州 362100)

引 言

當(dāng)人類社會發(fā)展到網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的今天，在建筑工程施工中盡管巖石基坑的開挖方法也有所改變，但與其它先進(jìn)行業(yè)相比，巖石基坑的開挖還在采用爆破作業(yè)進(jìn)行開挖，該開挖方法對周邊建筑、人員的安全影響較大，同時(shí)存在炸藥流失對社會造成危害的可能。

利用雙刀礦山切割機(jī)開挖大型巖石基坑施工技術(shù)，是采用雙刀礦山切割機(jī)對地質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行分段、分層切割，直至達(dá)到建(構(gòu))筑物的基底標(biāo)高。它提高了不可再生資源的利用率，降低了機(jī)械生產(chǎn)成本和勞動力成本，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，增加了生產(chǎn)安全系數(shù)，是一種不可多得的創(chuàng)新型施工技術(shù)。本文結(jié)合惠安某工程的大型巖石基坑開挖的成功經(jīng)驗(yàn)，從操作要點(diǎn)、質(zhì)量控制、安全措施等方面探討了雙刀礦山切割機(jī)大型巖石基坑開挖施工技術(shù)。

1 工程概況

惠安某工程位于惠安縣城中村，建筑性質(zhì)為辦公樓，地上21層、地下1層，地下室層高為4.8m，總建筑面積為42798.40m2，地下室建筑面積為7268.90m2。工程標(biāo)高±0.000相當(dāng)于黃海高程29.00m，室內(nèi)外高差為0.2m～0.6m。結(jié)構(gòu)采用核心筒結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)、局部為墩基礎(chǔ)。地下室底板底面的標(biāo)高為黃海高程23.05m，地質(zhì)報(bào)告所揭露標(biāo)的中風(fēng)化花崗巖面的標(biāo)高為黃海高程3.30m～14.80m，中風(fēng)化持力層的埋深基本上小于15m。其中土方工程量約為38000m3，石方開采約為14000m3。

2 方案選擇

2.1 方案1:爆破開挖

根據(jù)現(xiàn)場情況，采用微差炸藥對巖石基坑進(jìn)行爆破，施工速度相對快;但成本較高，幾何尺寸控制不精確，巖石利用率低、對巖石資源造成的極大浪費(fèi)。同時(shí)，周邊項(xiàng)目在施工過程中采用爆破開挖對周邊環(huán)境較大，給附近居民帶來一定的影響，可能造成大量居民對采用爆破施工進(jìn)行阻撓。

2.2 方案2:切割開挖

采用雙刀礦山切割機(jī)對巖石基坑進(jìn)行開挖，施工速度相對慢;但成本低，對巖石的利用率高。且與傳統(tǒng)爆破方式相比，切割法處理巖石地基具有成型規(guī)則、幾何尺寸控制精確，不超挖，對基坑周壁不產(chǎn)生擾動，不破壞地基巖石的完整性等優(yōu)點(diǎn)，施工質(zhì)量可靠。

經(jīng)過綜合比較，我們確定采用方案2——雙刀礦山切割機(jī)對基坑進(jìn)行開挖。

3 雙刀礦山切割機(jī)開挖工藝流程及施工控制

工藝流程:施工準(zhǔn)備 → 定位放樣 →導(dǎo)軌鋪設(shè) → 礦山切割機(jī)就位→切割→引孔及斷巖→取出巖塊→方料外運(yùn)→下一循環(huán)→基槽驗(yàn)收

施工控制:

3.1 施工準(zhǔn)備

(1)施工前要認(rèn)真查看工程所處地質(zhì)勘察資料，查明地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、基巖風(fēng)化層厚度、破碎程度、軟弱夾層情況和地下水的狀態(tài)，分析巖石可利用的價(jià)值;以及對施工中常遇到的問題采取相應(yīng)的解決辦法，并針對可能出現(xiàn)的問題擬定可行的應(yīng)急處理措施。

(2)正式施工前，將電源、水源接通，將施工所用的材料、機(jī)具運(yùn)輸?shù)轿唬夹g(shù)管理人員熟悉圖紙、了解地質(zhì)情況、基坑外圍尺寸或承臺的尺寸、基底標(biāo)高等相關(guān)參數(shù)，并對操作人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全交底，以達(dá)到開工的條件。

(3)開挖至巖石面，用水泵將水抽干，為切割開挖施工做好準(zhǔn)備。

3.2 定位放樣

(1)根據(jù)基坑的尺寸使用經(jīng)緯儀或全站儀進(jìn)行測量定位，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放出基坑最高處的切割開挖邊線的位置，并留有充足的施工作業(yè)面及每層切割產(chǎn)生的錯(cuò)臺面?；幼罡咛幍那懈钸吘€=基礎(chǔ)外邊線+基礎(chǔ)外所需的輔助材料工作面寬度(如磚胎模、支模等)+基礎(chǔ)施工作業(yè)所需的操作面寬度+切割所產(chǎn)生的錯(cuò)臺面總寬度(為切割層數(shù)×100mm，放樣前應(yīng)先測定最高切割點(diǎn)的標(biāo)高與設(shè)計(jì)基底標(biāo)高的高差，從而確定所需切割層數(shù))。

(2)對于承臺等深度在1500以內(nèi)小型基坑，可按設(shè)計(jì)尺寸的大小進(jìn)行切割。深度超過1500mm時(shí)，每增加1500mm，每邊需增加工作臺面750mm。

3.3 導(dǎo)軌鋪設(shè)

(1)導(dǎo)軌鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)預(yù)先清理導(dǎo)軌支座落點(diǎn)及加固處表面松散雜質(zhì)土等，保證支座的基礎(chǔ)牢固可靠，地面相對平整。

(2)根據(jù)每層切割深度，先安設(shè)好第一道切割機(jī)的鋼導(dǎo)軌，經(jīng)對切割邊線的直線度、平整度復(fù)核無誤后進(jìn)行加固;以第一道軌道為準(zhǔn)，采用水平尺、卡尺進(jìn)行第二道鋼軌道的安裝，在安裝第二道鋼導(dǎo)軌時(shí)，每道鋼導(dǎo)軌間包外寬度均為1200mm，每道導(dǎo)軌的寬度應(yīng)一致且水平，導(dǎo)軌安裝牢固、可靠。

(3)導(dǎo)軌宜采用4米長標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌，各節(jié)導(dǎo)軌之間采用螺栓進(jìn)行連接，用水平儀對兩導(dǎo)軌面找平，使其平行在同一水平面上。為了保證主切割機(jī)的水平走刀運(yùn)行，雙軌必須平行、兩軌面應(yīng)在同一水平上，誤差應(yīng)小于0.04/1000。

(4)導(dǎo)軌直接鋪設(shè)在地面時(shí)，宜引孔打入鋼纖與基巖固定、卡緊。巖面較平坦且軌道距地面小于100mm時(shí)，采用軌道兩側(cè)鉆孔插鋼銷進(jìn)行固定;距離巖面大于100mm且小于200mm時(shí)，宜采用兩軌中間巖石上鉆孔插鋼銷并用兩根Φ22圓鋼交叉進(jìn)行焊接固定。水平采用枕木及木楔進(jìn)行調(diào)平。對于高差大于200mm基巖可以采用巖石方料進(jìn)行墊高或采用千斤頂進(jìn)行自動微調(diào)。

(5)在導(dǎo)軌安裝完成后應(yīng)再次復(fù)核導(dǎo)軌的垂直度、水平度。宜在導(dǎo)軌端部安設(shè)激光水平儀對導(dǎo)軌進(jìn)行自動調(diào)平及調(diào)直。

(6)導(dǎo)軌可一次性安裝多道切割導(dǎo)軌，以便進(jìn)行連續(xù)切割。

3.4 雙刀礦山切割機(jī)就位

(1)采用鏟車將雙刀礦山切割機(jī)底座架設(shè)于軌道上。利用雙刀礦山切割機(jī)本身底部的輪子及可調(diào)螺栓微調(diào)至軌道的準(zhǔn)確位置，后降低螺栓將輪子降落至軌道上。

(2)根據(jù)石材荒料的寬度，確定兩主軸箱的位置，以實(shí)現(xiàn)兩鋸片之間距離的調(diào)整。

(3)安裝鋸片時(shí)，鋸片的端面和徑面跳動不得大于0.5mm。同時(shí)，檢查刀盤和各緊固部位螺栓有無松動。

(4)清除機(jī)臺周圍所有阻礙物，檢查鋸片的高度，其最低邊緣離切面的最高點(diǎn)距離應(yīng)為10mm～20mm。

3.5 切割

(1)以每道巖石的切割寬度為1500mm為例，每層切割時(shí)在便于石方裝運(yùn)地點(diǎn)或離臨時(shí)施工道路較近處，在3000mm范圍內(nèi)縱向切割線按750mm間距進(jìn)行切割，作為該層的開挖缺口及通道，即切割第二道和第三道時(shí)，縱向切割寬度控制在750mm以內(nèi)，橫向控制在2000mm左右。其它寬度可根據(jù)用戶的要求進(jìn)行切割。橫向切割線按要求切割一道，其它切割線采用風(fēng)鎬引孔，圓鉆斷巖。

(2)用水平儀對切割層巖面進(jìn)行標(biāo)高設(shè)定，以控制切割的深度?？筛鶕?jù)軌道標(biāo)高與鋸片外緣的距離準(zhǔn)確計(jì)算切割深度，從而使斷巖面水平一致。

(3)初切時(shí)宜采用直徑2200mm的鋸片，切至800mm深左右時(shí)更換直徑3000mm的鋸片進(jìn)行切割。(初切時(shí)若采用直徑3000mm的鋸片，極易產(chǎn)生晃動。)

(4)應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)巖石的硬度調(diào)節(jié)降刀速度，以達(dá)到所需最佳降刀要求，每行走一次切割最大深度不得超過100mm。

(5)切割時(shí)冷卻水必須充分，嚴(yán)禁無水或少水切割。

(6)圓鋸片運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后才能降刀切割。特別注意，刀片與石材抵住時(shí)，嚴(yán)禁開機(jī)。

(7)切割到端部時(shí)應(yīng)先停止走刀，繼續(xù)切割需再降刀，在降刀時(shí)必須確保主機(jī)無抬起現(xiàn)象。停止切割走刀時(shí)，鋸片應(yīng)提出地平面后方可停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

(8)荒料切割完畢，必須先將切割機(jī)退離端頭，然后方可提刀退出。

3.6 引孔及斷巖

(1)每皮寬度在750mm左右的巖石可采用Φ22圓鋼尖鑿子和14鎊大錘對切割縫進(jìn)行錘擊擠孔，從而產(chǎn)生的水平擠應(yīng)力，使巖石在切割的底部水平斷裂。Φ22圓鋼鉆可根據(jù)巖石的硬度按間距200mm進(jìn)行設(shè)置。

(2)寬度在750mm以上應(yīng)在巖石底面引孔，采用Φ25圓鋼尖鑿子進(jìn)行擠孔，產(chǎn)生的垂直方向的應(yīng)力，將巖石爆裂。

(3)水平方向宜制作專用風(fēng)鎬持撐架，以提高工作效率和引孔質(zhì)量。

(4)切割完成后，采用專用的風(fēng)鎬對芯巖水平方向進(jìn)行引孔，引孔直徑33mm，孔與孔間距宜為200mm左右，鉆孔深度一般為100mm～120mm。鉆孔時(shí)，鉆孔的方位應(yīng)垂直于孔所在的切割面。嚴(yán)禁打斜孔和淺孔，不應(yīng)在巖石受力不好的位置打孔。

(5)鉆孔完成后使用鋼楔子打入孔中，鋼楔子直徑25mm，用鐵錘打入風(fēng)鉆孔中擠孔，基巖沿鉆孔方向開裂，繼續(xù)打孔，使基巖沿水平方向分離。

3.7 取出巖塊

(1)在第一塊方料上方進(jìn)行雙向引孔，使兩孔相通。第二塊方料引單孔，形成吊孔，采用鐵鏈穿孔，用叉車進(jìn)行起吊。至第一道切割線方料吊離完成。采用這種方式吊運(yùn)四道左右，以便叉車的通行。其它的可以采用叉車直接叉吊。

(2)對于承臺等小型基坑，均采用引孔形成吊孔，鐵鏈穿孔，用叉車進(jìn)行吊運(yùn)。

(3)每皮巖石切割至叉車可以通行情況下，可以直接采用叉車進(jìn)行叉運(yùn)。

3.8 方料外運(yùn)

(1)切割完成后，采用專用的叉車將方料搬移至車上，堆放至加工場中轉(zhuǎn)場地。在運(yùn)輸過程中應(yīng)對車輪進(jìn)行保護(hù)，防止尖石破壞輪胎。

(2)巖石的運(yùn)輸應(yīng)采用安放平穩(wěn)牢固、防止掉落的措施。

(3)開采出的方料暫未運(yùn)至加工場時(shí)應(yīng)采用場內(nèi)運(yùn)輸車運(yùn)至指定臨時(shí)堆放場地，堆放應(yīng)整齊、穩(wěn)固可靠。

4 質(zhì)量控制與安全措施

4.1 質(zhì)量控制

(1)施工前要認(rèn)真查看工程處地質(zhì)勘察資料，查明地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、基巖風(fēng)化層厚度、破碎程度、軟弱夾層情況和地下水的狀態(tài)，編制施工中常遇到的問題采取相應(yīng)的解決方案，針對可能出現(xiàn)的問題執(zhí)行可行的應(yīng)急處理措施。

(2)為了保證基坑位置準(zhǔn)確，每下挖一層一段時(shí)應(yīng)對基坑周壁進(jìn)行清理，校核基礎(chǔ)的尺寸及標(biāo)高、垂直度，當(dāng)有偏差時(shí)應(yīng)及時(shí)糾正。

(3)風(fēng)鎬引孔時(shí)應(yīng)注意引孔位置在同一水平面上，以保證巖石基礎(chǔ)底面的平整度，特別是最底層巖石在切割時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制底面的標(biāo)高及平整度。

(4)檢查導(dǎo)軌鋪設(shè)是否牢固，如有松動，應(yīng)做必要的調(diào)整、墊實(shí)，確認(rèn)無松動方可施工，以確保巖石成方料的質(zhì)量。

4.2 安全措施

(1)操作前須仔細(xì)檢查冷卻水路是否通暢，鋸片是否堅(jiān)固，然后接通電源進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，并檢查機(jī)器走行部分是否正常，起、停按鈕是否靈敏。

(2)鋸片運(yùn)動到終端時(shí)，后退需等待鋸片全部脫離工作面，方可停機(jī)、停水，然后打開封閉門。

(3)操作時(shí)應(yīng)做到先給水后開機(jī)，禁止無水開鋸，鋸片運(yùn)轉(zhuǎn)中正面禁止站人，每鋸?fù)暌幻婧螅⒁怆S時(shí)停機(jī)、關(guān)水。

(4)更換鋸片時(shí)應(yīng)將四個(gè)油缸頂住軌道，確保機(jī)臺穩(wěn)定，在施工過程中嚴(yán)禁更換鋸片。

(5)在切割過程中若有異常情況發(fā)生，應(yīng)先按“急?！卑磁?，分析原因，排除異常情況后方可繼續(xù)施工。

(6)施工機(jī)械、電氣設(shè)備、儀表儀器等在確認(rèn)完好后方準(zhǔn)使用，并由專人負(fù)責(zé)使用。

(7)風(fēng)鎬引孔時(shí)應(yīng)注意機(jī)械對人體的傷害。

5 結(jié)束語

總之，對于巖石基坑的開挖已經(jīng)可以不再使用炸藥來進(jìn)行，可以利用雙刀礦山切割機(jī)進(jìn)行巖石基坑的開挖;在應(yīng)用該施工技術(shù)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行其工藝流程和施工控制，以保證達(dá)到預(yù)期的目的;同時(shí)，該施工技術(shù)還適用于公路、鐵路、市政等工程巖石基坑開挖。當(dāng)然，礦山切割機(jī)在施工過程中，所發(fā)生的噪聲依然存在，還有待于今后的進(jìn)一步改進(jìn)。

[1]GB50202-2011，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]GB50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]建筑施工手冊(第四版)[M]，中國建筑工業(yè)出版社.

[4]工程地質(zhì)學(xué)[M]，治金工業(yè)出版社.