雙刀礦山切割機開挖大型巖石基坑施工技術探討

黃杰龍

(福建省閩南建筑工程有限公司 福建泉州 362100)

引 言

當人類社會發展到網絡時代的今天，在建筑工程施工中盡管巖石基坑的開挖方法也有所改變，但與其它先進行業相比，巖石基坑的開挖還在采用爆破作業進行開挖，該開挖方法對周邊建筑、人員的安全影響較大，同時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開挖大型巖石基坑施工技術，是采用雙刀礦山切割機對地質基礎進行分段、分層切割，直至達到建(構)筑物的基底標高。它提高了不可再生資源的利用率，降低了機械生產成本和勞動力成本，保護了生態環境，增加了生產安全系數，是一種不可多得的創新型施工技術。本文結合惠安某工程的大型巖石基坑開挖的成功經驗，從操作要點、質量控制、安全措施等方面探討了雙刀礦山切割機大型巖石基坑開挖施工技術。

1 工程概況

惠安某工程位于惠安縣城中村，建筑性質為辦公樓，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。工程標高±0.000相當于黃海高程29.00m，室內外高差為0.2m～0.6m。結構采用核心筒結構，基礎采用筏板基礎、局部為墩基礎。地下室底板底面的標高為黃海高程23.05m，地質報告所揭露標的中風化花崗巖面的標高為黃海高程3.30m～14.80m，中風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

根據現場情況，采用微差炸藥對巖石基坑進行爆破，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。同時，周邊項目在施工過程中采用爆破開挖對周邊環境較大，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行阻撓。

2.2 方案2:切割開挖

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

經過綜合比較，我們確定采用方案2——雙刀礦山切割機對基坑進行開挖。

3 雙刀礦山切割機開挖工藝流程及施工控制

工藝流程:施工準備 → 定位放樣 →導軌鋪設 → 礦山切割機就位→切割→引孔及斷巖→取出巖塊→方料外運→下一循環→基槽驗收

施工控制:

3.1 施工準備

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

(2)正式施工前，將電源、水源接通，將施工所用的材料、機具運輸到位，技術管理人員熟悉圖紙、了解地質情況、基坑外圍尺寸或承臺的尺寸、基底標高等相關參數，并對操作人員進行技術交底和安全交底，以達到開工的條件。

(3)開挖至巖石面，用水泵將水抽干，為切割開挖施工做好準備。

3.2 定位放樣

(1)根據基坑的尺寸使用經緯儀或全站儀進行測量定位，根據設計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面及每層切割產生的錯臺面?；幼罡咛幍那懈钸吘€=基礎外邊線+基礎外所需的輔助材料工作面寬度(如磚胎模、支模等)+基礎施工作業所需的操作面寬度+切割所產生的錯臺面總寬度(為切割層數×100mm，放樣前應先測定最高切割點的標高與設計基底標高的高差，從而確定所需切割層數)。

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

3.3 導軌鋪設

(1)導軌鋪設時，應預先清理導軌支座落點及加固處表面松散雜質土等，保證支座的基礎牢固可靠，地面相對平整。

(2)根據每層切割深度，先安設好第一道切割機的鋼導軌，經對切割邊線的直線度、平整度復核無誤后進行加固;以第一道軌道為準，采用水平尺、卡尺進行第二道鋼軌道的安裝，在安裝第二道鋼導軌時，每道鋼導軌間包外寬度均為1200mm，每道導軌的寬度應一致且水平，導軌安裝牢固、可靠。

(3)導軌宜采用4米長標準導軌，各節導軌之間采用螺栓進行連接，用水平儀對兩導軌面找平，使其平行在同一水平面上。為了保證主切割機的水平走刀運行，雙軌必須平行、兩軌面應在同一水平上，誤差應小于0.04/1000。

(4)導軌直接鋪設在地面時，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，采用軌道兩側鉆孔插鋼銷進行固定;距離巖面大于100mm且小于200mm時，宜采用兩軌中間巖石上鉆孔插鋼銷并用兩根Φ22圓鋼交叉進行焊接固定。水平采用枕木及木楔進行調平。對于高差大于200mm基巖可以采用巖石方料進行墊高或采用千斤頂進行自動微調。

(5)在導軌安裝完成后應再次復核導軌的垂直度、水平度。宜在導軌端部安設激光水平儀對導軌進行自動調平及調直。

(6)導軌可一次性安裝多道切割導軌，以便進行連續切割。

3.4 雙刀礦山切割機就位

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

(2)根據石材荒料的寬度，確定兩主軸箱的位置，以實現兩鋸片之間距離的調整。

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

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

3.5 切割

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

(2)用水平儀對切割層巖面進行標高設定，以控制切割的深度。可根據軌道標高與鋸片外緣的距離準確計算切割深度，從而使斷巖面水平一致。

(3)初切時宜采用直徑2200mm的鋸片，切至800mm深左右時更換直徑3000mm的鋸片進行切割。(初切時若采用直徑3000mm的鋸片，極易產生晃動。)

(4)應根據基礎巖石的硬度調節降刀速度，以達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)切割時冷卻水必須充分，嚴禁無水或少水切割。

(6)圓鋸片運轉平穩后才能降刀切割。特別注意，刀片與石材抵住時，嚴禁開機。

(7)切割到端部時應先停止走刀，繼續切割需再降刀，在降刀時必須確保主機無抬起現象。停止切割走刀時，鋸片應提出地平面后方可停止電機運轉。

(8)荒料切割完畢，必須先將切割機退離端頭，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鎊大錘對切割縫進行錘擊擠孔，從而產生的水平擠應力，使巖石在切割的底部水平斷裂。Φ22圓鋼鉆可根據巖石的硬度按間距200mm進行設置。

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

(3)水平方向宜制作專用風鎬持撐架，以提高工作效率和引孔質量。

(4)切割完成后，采用專用的風鎬對芯巖水平方向進行引孔，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，鉆孔的方位應垂直于孔所在的切割面。嚴禁打斜孔和淺孔，不應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，用鐵錘打入風鉆孔中擠孔，基巖沿鉆孔方向開裂，繼續打孔，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，用叉車進行起吊。至第一道切割線方料吊離完成。采用這種方式吊運四道左右，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，用叉車進行吊運。

(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行叉運。

3.8 方料外運

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

(2)巖石的運輸應采用安放平穩牢固、防止掉落的措施。

(3)開采出的方料暫未運至加工場時應采用場內運輸車運至指定臨時堆放場地，堆放應整齊、穩固可靠。

4 質量控制與安全措施

4.1 質量控制

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

(2)為了保證基坑位置準確，每下挖一層一段時應對基坑周壁進行清理，校核基礎的尺寸及標高、垂直度，當有偏差時應及時糾正。

(3)風鎬引孔時應注意引孔位置在同一水平面上，以保證巖石基礎底面的平整度，特別是最底層巖石在切割時，應嚴格控制底面的標高及平整度。

(4)檢查導軌鋪設是否牢固，如有松動，應做必要的調整、墊實，確認無松動方可施工，以確保巖石成方料的質量。

4.2 安全措施

(1)操作前須仔細檢查冷卻水路是否通暢，鋸片是否堅固，然后接通電源進行試運轉，并檢查機器走行部分是否正常，起、停按鈕是否靈敏。

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

(3)操作時應做到先給水后開機，禁止無水開鋸，鋸片運轉中正面禁止站人，每鋸完一面后，注意隨時停機、關水。

(4)更換鋸片時應將四個油缸頂住軌道，確保機臺穩定，在施工過程中嚴禁更換鋸片。

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

(6)施工機械、電氣設備、儀表儀器等在確認完好后方準使用，并由專人負責使用。

(7)風鎬引孔時應注意機械對人體的傷害。

5 結束語

總之，對于巖石基坑的開挖已經可以不再使用炸藥來進行，可以利用雙刀礦山切割機進行巖石基坑的開挖;在應用該施工技術時應嚴格執行其工藝流程和施工控制，以保證達到預期的目的;同時，該施工技術還適用于公路、鐵路、市政等工程巖石基坑開挖。當然，礦山切割機在施工過程中，所發生的噪聲依然存在，還有待于今后的進一步改進。

[1]GB50202-2011，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].

[2]GB50007-2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[3]建筑施工手冊(第四版)[M]，中國建筑工業出版社.

[4]工程地質學[M]，治金工業出版社.