基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工方法及设备技术

本发明专利技术公开了基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工方法及设备，包括破碎铁钉机械装置，破碎铁钉机械装置包括破碎铁钉；破碎铁钉包括主筒，主筒的侧壁上开设副撑伸缩槽；副撑设置在副撑伸缩槽内且副撑可沿副撑伸缩槽向主筒外以及主筒内移动；动力伸缩系统的动力端与副撑固定连接；副撑一侧伸出副撑伸缩槽成为主筒上的凸起。通过破碎铁钉机械装置在每个方形区域均匀打孔，形成排布在基坑设计线边缘上的边缘定向孔以及位于边缘定向孔形成的边缘线内的中心定向孔，将破碎铁钉机械装置打入相邻两中心定向孔和相邻两边缘定向孔破碎开裂泥砂岩，然后开挖围堰将每个方形区域包围起来后，进行注水并浸水，达到浸水时长后开挖基坑，保证基坑的精准开挖。保证基坑的精准开挖。保证基坑的精准开挖。

【技术实现步骤摘要】
基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工方法及设备


[0001]本专利技术属于基坑、边坡工程开挖施工领域，涉及基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工方法及设备。

技术介绍

[0002]随着城市建设的发展，新城区建设、旧城区改造等问题使得有限的土地资源与快速增加的用地需求之间的矛盾日益突出，城市建设逐步向地下空间进行扩展。随之发展起来的基坑工程的规模越来越大、开挖深度越来越深、周边环境愈加复杂，基坑成为岩土工程中事故的频发领域。目前，基坑坍塌事故时有发生，较容易造成周边建筑物大范围开裂，经济损失非常严重，因此基坑超挖问题也逐渐被重视。
[0003]在实际施工过程中，若遇到大型基岩、成块岩土体，以往的开挖方式为使用单钩机将该大型岩块钩拉出来，然而该施工方式会导致原大型岩块位置会出现孔洞，然后被迫浇筑混凝土进行补填，代价高昂；其次，也有通过先爆破后采取机械开挖的方式对基坑进行开挖，虽然目前具有定向爆破的技术，但是由于岩土体的各向异性，爆破开挖存在不可控的因素，容易出现设计的边坡岩土体扰动、形成裂隙、甚至破坏在边坡成型后导致稳定性降低，甚至引起工程滑坡或者崩塌，不可避免对基坑工程进行破坏，不能作为一种较好的基坑开挖施工方式。在实现本申请的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：
[0004]1、爆破开挖存在安全隐患、且爆破对施工工艺要求较高，需要专门的爆破人员进行操作；另外爆破过程会产生噪音污染和有毒气体，在靠近城市的开挖施工中限制使用；爆破通常需要先打孔、装药、连接起爆装置、疏散设备及人员、起爆、安全排查，然后才可以进行机械开挖施工，工序复杂且成本较高；
[0005]2、由于泥砂岩基坑的特殊性，基坑超挖的问题不可避免，采用传统的施工方式(包括)，会增加施工成本，同时会影响施工安全，且当泥砂岩基坑开挖断面小时，不宜采用中心岛式挖土、盆式挖土，泥砂岩基坑在开挖后，其结构稳定性不高，不适合采用放坡挖土的方式，威胁到基坑中的作业人员、作业机械；
[0006]3、泥砂岩与普通土质不同，由于泥砂岩是一种沉积岩，主要由各种砂粒胶结而成，砂粒直径在0.05
‑
2mm，主要成分是石英颗粒，工程机械在对其进行开挖时，其挖斗的齿座极易被磨损，磨损过大的齿座和斗齿之间存在较大的间隙，影响工程机械的施工效率，进而拖慢施工进度。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术实施例提供一种基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工方法及设备，以解决传统的基坑开挖方法存在超挖、工序复杂、成本高、存在安全隐患、施工效率低、施工设备磨损严重等问题。
[0008]本专利技术实施例所采用的技术方案是，基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工设备，包括破碎铁钉机械装置，破碎铁钉机械装置包括破碎铁钉；
[0009]破碎铁钉包括：
[0010]主筒，主筒的侧壁上开设有副撑伸缩槽；
[0011]副撑，副撑设置在副撑伸缩槽内，且副撑可沿副撑伸缩槽向主筒外以及主筒内移动；
[0012]动力伸缩系统，动力伸缩系统的动力端与副撑固定连接；
[0013]其中：
[0014]副撑一侧伸出副撑伸缩槽成为主筒上的凸起。
[0015]进一步的，破碎铁钉机械装置包括两个并排设置的破碎铁钉。
[0016]进一步的，副撑设置有四个，四个副撑均匀分布在主筒的侧壁上；
[0017]副撑的高度与主筒的高度一致；
[0018]副撑伸缩槽的尺寸与副撑的尺寸一致。
[0019]进一步的，破碎铁钉底部设置有打孔结构。
[0020]本专利技术实施例所采用的另一技术方案是，基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工方法，采用如上所述的基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工设备，包括以下步骤：
[0021]划定基坑范围，将基坑分成若干个尺寸适宜的方形区域；
[0022]通过破碎铁钉机械装置在每个方形区域均匀打孔，形成排布在基坑设计线边缘上的边缘定向孔以及位于边缘定向孔形成的边缘线内的中心定向孔，将破碎铁钉机械装置打入相邻的两个中心定向孔和相邻的两个边缘定向孔，破碎开裂相邻的两个中心定向孔和相邻的两个边缘定向孔之间的泥砂岩；
[0023]沿每个方形区域的边缘开挖出围堰，通过围堰将每个方形区域包围起来后，进行注水并浸水一段时间使注水的方形区域的泥砂岩软化；
[0024]在某些方形区域达到浸水时长时进行基坑开挖，进行基坑开挖的同时对基坑边坡进行防护，直至基坑开挖施工完成。
[0025]进一步的，当打入相邻两中心定向孔时，破碎铁钉上的四个副撑全部做功；
[0026]当打入相邻两边缘定向孔且破碎铁钉位于基坑设计线边缘时，破碎铁钉上远离基坑设计线的三个方向的副撑做功；
[0027]当打入相邻两边缘定向孔且破碎铁钉机械装置位于基坑设计线转角时，破碎铁钉上远离基坑设计线转角的两个方向的副撑做功。
[0028]进一步的，对划分的若干个尺寸适宜的方形区域按照从上到下、从左到右的顺序，对每个方形区域依次实施打中心定向孔和边缘定向孔、开挖围堰和注水并浸水一段时间的操作；
[0029]中心定向孔呈阵列排布。
[0030]进一步的，泥砂岩浸水后的崩解速率v随相邻两中心定向孔的间隔距离L1的变化满足下式：
[0031][0032]通过公式(1)确定相邻两中心定向孔的间隔距离。
[0033]进一步的，破碎开裂力F随相邻两边缘定向孔的间隔距离L2的变化满足下式：
[0034][0035]通过公式(2)确定相邻两边缘定向孔的间隔距离。
[0036]进一步的，泥砂岩的单轴抗压强度K随其浸水时间T的变化满足下式：
[0037]K＝27.18T
‑
0.26 R2＝0.98；
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(3)
[0038]通过公式(3)确定泥砂岩的浸水时间。
[0039]本专利技术的有益效果是：
[0040](1)通过划分区域、中心和边缘打孔、破碎开裂破碎、浸水软化的方式处理泥砂岩后再进行基坑开挖，能够有效的解决传统的开挖施工方法带来的施工成本、施工安全问题，同时避免基坑边坡岩土体扰动出现安全隐患，工序简单且管理方便，解决了传统的基坑开挖方法施工工序复杂、成本高、存在安全隐患的问题；
[0041](2)通过划分区域、中心和边缘打孔、破碎开裂破碎、浸水软化、逐级施工和边缘重点开挖的方式，能有效避免超挖的现象出现，保证基坑的精准开挖，解决了传统的基坑开挖方法存在超挖的问题；
[0042](3)对于特殊的泥砂岩基坑，通过破裂铁钉对划分区域规划定向孔，然后对该岩土体进行分区域浸泡，能大幅度降低岩土体的强度，提高在开挖过程中对施工机械的保护，减少工程机械的损耗率，间接提高施工效率，解决了传统的基坑开挖方法施工效率低、施工设备磨损严重的问题。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工设备，其特征在于，包括破碎铁钉机械装置，破碎铁钉机械装置包括破碎铁钉(7)；破碎铁钉(7)包括：主筒(4)，主筒(4)的侧壁上开设有副撑伸缩槽；副撑(5)，副撑(5)设置在副撑伸缩槽内且副撑(5)可沿副撑伸缩槽向主筒(4)外以及主筒(4)内移动；动力伸缩系统，动力伸缩系统的动力端与副撑(5)固定连接；其中：副撑(5)一侧伸出副撑伸缩槽成为主筒(4)上的凸起。2.根据权利要求1所述的基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工设备，其特征在于，破碎铁钉机械装置包括两个并排设置的破碎铁钉(7)。3.根据权利要求1所述的基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工设备，其特征在于，副撑(5)设置有四个，四个副撑(5)均匀分布在主筒(4)的侧壁上；副撑(5)的高度与主筒(4)的高度一致；副撑伸缩槽的尺寸与副撑(5)的尺寸一致。4.根据权利要求1所述的基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工设备，其特征在于，破碎铁钉(7)底部设置有打孔结构。5.基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工方法，其特征在于，采用如权利要求1～4任一项所述的基于破碎开裂与浸水软化的泥砂岩开挖施工设备，包括以下步骤：划定基坑范围，将基坑分成若干个尺寸适宜的方形区域；通过破碎铁钉机械装置在每个方形区域均匀打孔，形成排布在基坑设计线边缘上的边缘定向孔(3)以及位于边缘定向孔(3)形成的边缘线内的中心定向孔(2)，将破碎铁钉机械装置打入相邻的两个中心定向孔(2)和相邻的两个边缘定向孔(3)，破碎开裂相邻的两个中心定向孔(2)和相邻的两个边缘定向孔(3)之间的泥砂岩；沿每个方形区域的边缘开挖出围堰(1)，通过围堰(1)将每个方形区域包围起来后，进行注水并浸水一段时间使注水的方形区域的泥砂岩软化；在某些方形区域达到浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：付宏渊，李锦鸿，徐泽宇，杨益文，莫昊，姚杰，黄易平，庞霞，陈镜丞，
申请(专利权)人：中国建筑第五工程局有限公司中建五局第三建设有限公司中建五局第三建设深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：