一种静态破碎与机械凿除结合的硬岩基坑施工方法技术

本发明专利技术涉及建筑工程技术领域，公开了一种静态破碎与机械凿除结合的硬岩基坑施工方法，其包括下列步骤：S1：联合破岩技术方案设计，将硬岩基坑深化为阶梯式工序；S2：测量放线；S3：基于裂纹扩展规律设计静态破碎参数，随后钻孔及自由面施工；S4：在钻孔内灌注静态破碎剂浆体；S5：机械振动法二次凿除破碎，通过对裂纹扩展方向施加振动效应提升机械凿除破碎硬岩的效率；S6：装填搬运碎石，将碎石块装填并运输到弃土场。本发明专利技术提供的施工方法将静态破碎技术与机械冲击振动凿除技术相结合，兼顾解决施工的方便灵活和削弱硬岩基坑的开挖难度的问题，在保障安全文明施工的基础上还提升了施工进度和项目整体的经济效益。度和项目整体的经济效益。度和项目整体的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种静态破碎与机械凿除结合的硬岩基坑施工方法


[0001]本专利技术涉及建筑工程
，尤其涉及一种静态破碎与机械凿除结合的硬岩基坑施工方法。

技术介绍

[0002]近年来随着城市地下空间的开发利用，市政和公共基础项目建设越来越收到青睐。根据城市文明施工的要求，基坑施工中禁止采用爆破和环境危害大的工艺工法，常见的机械凿除、液压劈裂法遇到硬岩时，对工作面要求高，破岩效率低下，且施工成本较高。
[0003]现有技术一
[0004]使用机械凿除技术，如现有文献《地铁深基坑支护和石方开挖施工工艺》，来源《交通世界(工程技术)》；2021年第001期|34
‑
35|共2页；作者为刘宇，其以某地铁车站基坑施工项目为例，结合项目现场施工环境及水文地质条件,在分析项目技术难点的基础上,阐述冠梁及混凝土支撑施工、基坑硬岩开挖的工艺要点,涉及施工流程、机械设备选型、破岩施工等环节,以期为类似深基坑工程建设提供参考与借鉴，现有技术一的缺陷为工作面要求高，开裂范围小不适合大范围的连续破岩，裂岩机器的机械寿命在硬岩环境下较短。
[0005]现有技术二
[0006]使用静态破碎技术，如现有文献《静态爆破技术——无声破碎剂及其应用》作者:游宝坤；中国建材工业出版社；出版时间:2008
‑
04；ISBN:9787802274150,其介绍了无声破碎剂及其静态爆破技术。从静态爆破技术发展概况，无声破碎剂的物理化学性能，无声破碎剂的研制、生产工艺、水化和膨胀机理、破碎机理，以及无声破碎剂膨胀压的影响因素等方面阐述了静态破碎的原理、技术、方法和工程实例，现有技术二的缺陷为静态破碎剂反应时间长，当岩石产生裂纹损伤时能量在岩石内部耗散较快，破碎效果与单位体积内的药剂量成反比，破岩效率低。
[0007]单独使用静态破碎技术，其所需破岩时间长会拖慢工程进度，常见的做法是对于静态破碎后的硬岩基坑辅助机械凿除方法进行二次破碎，可极大地提高破碎效果。该方法虽结合了两种施工方法，但是并未考虑到硬岩的裂纹扩展规律，实际施工中对于工程进度和经济效益的提升有限。

技术实现思路

[0008]为了克服以上技术问题，本专利技术目的是提供一种静态破碎与机械凿除结合的硬岩基坑施工方法，充分利用了岩石等脆性材料的断裂特征，施加振动效应加速开裂破坏进程，结合静态破碎与机械冲击振动凿除两种工法特点，因地制宜，既优化了原有技术方法，也保证了现场施工进度、经济效益的要求，破岩精确度的提升也减少了施工对周围环境、城市管网、建(构)筑物的扰动。
[0009]本专利技术提供了如下的技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种静态破碎与机械凿除结合的硬岩基坑施工方法，其包括下列步
骤：
[0011]S1：联合破岩技术方案设计，将硬岩基坑深化为阶梯式工序；
[0012]S2：测量放线；
[0013]S3：基于裂纹扩展规律设计静态破碎参数，随后钻孔及自由面施工；
[0014]S4：在钻孔内灌注静态破碎剂浆体；
[0015]S5：机械振动法二次凿除破碎，通过对裂纹扩展方向施加振动效应提升机械凿除破碎硬岩的效率；
[0016]S6：装填搬运碎石，将碎石块装填并运输到弃土场。
[0017]在上述实施方式中，采用静态破碎和机械振动凿除结合的方法，利用SCA裂岩规律，控制岩石内部断裂带的分布方向，然后再通过机械设备对损伤后的岩石进行冲击振动加载，以达到预期硬岩破碎效果。
[0018]根据一些实施方式，所述步骤S1具体包括以下步骤：
[0019]S101：工序优化，根据施工现场静态破碎和机械破碎技术的特点，挖掉覆盖在岩层上的土层，将硬岩基坑深化为阶梯式工序；
[0020]S102：确定技术参数，根据施工现场岩石和环境的特点，确定静态破碎和钻孔工艺参数。
[0021]在上述实施方式中，S101步骤中将硬岩基坑深化为阶梯式工序具体采用分台阶单排劈裂方式进行，根据施工要求，进行现场实施测量，首先建立试验段，根据现场实际岩层属性，进行施工效率的控制施工。静态破碎施工台阶高度1.5～2.5m，钻孔位置距离临空面距离0.8～1.5m，钻孔深度1.7～2.7m，孔距15～40cm，孔径30～45mm。
[0022]根据一些实施方式，静态破碎工艺参数包括静态破碎剂的型号，所述静态破碎剂选自HSCA
‑Ⅰ
、HSCA
‑Ⅱ
、HSCA
‑Ⅲ
中的一种，其分别对应环境温度25℃～40℃、10℃～25℃、
‑
5℃～10℃。
[0023]根据一些实施方式，所述钻孔工艺参数，包括孔型、孔数、孔距，孔径、孔间距和孔深。
[0024]根据一些实施方式，所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0025]S301：水平钻孔时保持12
°
～18
°
左右的倾角，垂直孔和斜向孔按设计参数钻孔，钻孔后清理干净孔内的液体及其他杂物；
[0026]S302：孔间距与孔排距设置，预留不灌注的空孔作为自由面。
[0027]根据一些实施方式，所述步骤S301中，钻孔采用钻孔径向切槽及预留空孔法。
[0028]根据一些实施方式，所述步骤S4具体包括以下步骤：
[0029]S401：静态破碎剂浆体配置，按静态破碎剂和水的配合比0.25～0.35调制，在保证膨胀压力的同时也需考虑其流动性；
[0030]S402：灌注所述静态破碎剂浆体，对静态破碎剂浆体进行振捣排出内部空气，装填至孔口。
[0031]在上述实施方式中，静态破碎剂浆体的主要成分为f
‑
CaO，在静态破碎过程中发生水化反应，反应式为：CaO+H2O
→
Ca(OH)2+64.8KJ/mol，反应过程中固相体积增大释放能量并产生膨胀压力使岩石张拉破坏。
[0032]根据一些实施方式，所述步骤S5具体包括以下步骤：
[0033]S501：机械改进，动力机械用于破碎岩体，所述动力机械的液压伸缩装置包括冲击钻头与振动钻头，通过冲击钻头施加竖向冲击荷载的同时，同时通过振动钻头施加横向的振动效应，使静态破碎后的已损伤的岩体沿结构断裂面开裂破坏；
[0034]S502：岩块解小，对破碎后的大块岩石再次破碎，使其满足二次搬运的要求。
[0035]根据一些实施方式，所述动力机械的额定功率至少为280kw。
[0036]相比于现有技术，本专利技术具备以下有益效果：
[0037]本专利技术提供的一种静态破碎与机械凿除结合的硬岩基坑施工方法，根据硬岩基坑的力学特点及环境限制因素，将静态破碎技术与机械冲击振动凿除技术相结合，具有以下优点：
[0038]1、施工方便：现场不需要清理工作面，便可首先使用静态破碎技术进行破岩。
[0039]2、环境扰动小：施工过程中能量冲击小，对周围的管线及原有构筑物产生的扰动程度可降到最低。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静态破碎与机械凿除结合的硬岩基坑施工方法，其包括下列步骤：S1：联合破岩技术方案设计，将硬岩基坑深化为阶梯式工序；S2：测量放线；S3：基于裂纹扩展规律设计静态破碎参数，随后钻孔及自由面施工；S4：在钻孔内灌注静态破碎剂浆体；S5：机械振动法二次凿除破碎，通过对裂纹扩展方向施加振动效应提升机械凿除破碎硬岩的效率；S6：装填搬运碎石，将碎石块装填并运输到弃土场。2.根据权利要求1所述的硬岩基坑施工方法，其特征在于：所述步骤S1具体包括以下步骤：S101：工序优化，根据施工现场静态破碎和机械破碎技术的特点，挖掉覆盖在岩层上的土层，将硬岩基坑深化为阶梯式工序；S102：确定技术参数，根据施工现场岩石和环境的特点，确定静态破碎和钻孔工艺参数。3.根据权利要求2所述的硬岩基坑施工方法，其特征在于：所述静态破碎工艺参数包括静态破碎剂的型号，所述静态破碎剂选自HSCA
‑Ⅰ
、HSCA
‑Ⅱ
、HSCA
‑Ⅲ
中的一种，其分别对应环境温度25℃～40℃、10℃～25℃、
‑
5℃～10℃。4.根据权利要求2所述的硬岩基坑施工方法，其特征在于：所述钻孔工艺参数，包括孔型、孔数、孔距、孔径、孔间距和孔深。5.根据权利要求1所述的硬岩基坑施工方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宗旺，于洪彪，曹伟杨，王官通，吴起星，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：