基坑石方開挖切割技術在市政工程應用

郭 攀

（中交四航局第五工程有限公司，福建 福州 350008）

1 工程概況

廈門市軌道交通1 號線一期工程火炬園站1、3 號聯絡線位于既有綜合商業開發中心基坑正下方，距離地表高度約18m。其周邊緊鄰嘉禾路與火炬路路口，為廈門市重要市政干道之一。其里程L1DK0+121.600～L1DK0+257.100 原設計采用明挖法施工，明挖段結構形式為矩形斷面，有效開挖深度約7m（既有綜合商業開發中心基坑下方），開挖寬度8.3m。明挖段開挖圍巖屬于中風化及微風化花崗巖，巖質堅硬（巖體強度60～90MPa），裂隙不發育，巖石完整性高。

因聯絡線明挖段基坑緊鄰嘉禾路與火炬路路口，采用常規爆破開挖可能產生飛石，嚴重威脅著路上行人和車輛的安全，而采用傳統的機械破碎開挖或靜態爆破，施工工效較低，使得施工工期及成本較大，同時機械破碎施工產生的噪音、粉塵較多，不符合廈門市環保要求。對此，項目部經過認真研究和綜合比選，對該段明挖段基坑開挖，采用施工安全性更高、工藝更先進的的石方圓盤鋸切割技術。

2 石方切割技術特點

針對本工程特點，項目部經過研究討論，采用石方切割技術來進行該段基坑的石方開挖施工。選用礦山施工常用的RS1400-1940/3300 雙刀礦山機作為石方切割工具（以下簡稱圓盤鋸），該設備整機集機械系統、液壓系統、電氣系統于一體，利用軌道作為行走，軌道寬度1.2 米。該圓盤鋸施工可滿足切割寬度1400-1940mm，切割深度850-1350mm；施工中機臺切割寬度可調1.5 米左右，切割深度約1.3 米，理論上每臺圓盤鋸每天最大可切割石方約100 方。

采用圓盤鋸進行石方切割具有以下優點：

（1）操作簡單，設備整機集機械系統、液壓系統、電氣系統于一體，自動化程度高，使用方便。

（2）安全性高，整機在靜態液壓下可控制性的工作，安全性高，不會像爆破、小空間機械施工產生較多危險隱患，不用采取復雜的防護措施。

（3）施工環保，整機工作時，不會產生震動、沖擊、噪音、粉塵、飛屑等。周圍不會受到影響，即使在人口稠密地區或室內，以及精密設備旁，都可以無間斷地工作。

（4）切割鋸片大，提高了切割分離效率，施工成本低。

（5）鋸片切割的石料面比任何傳統開采方法更加平整，切割后的石方可作為建筑材料，可以產生一定的經濟效益。

3 圓盤鋸切割石方施工工藝

圓盤鋸石方切割施工工藝流程圖如下：施工準備提供切割工作平臺→鋪設軌道及機械安裝→切割作業→出塊出渣→重復以上工序施工至基坑設計底高程。

3.1 施工準備

通過測量定位確定切割邊線及范圍，控制地面相對標高，確定施工范圍后，對地面切割巖石面通過破碎錘或人工用風鎬進行大致找平，作為圓盤鋸安裝及施工的工作平臺，平臺面積30 m2—50 m2，要求圓盤鋸軌道安裝位置周邊相對高差不超過5cm。

3.2 鋪設軌道及機械安裝

地面整平后，開始安裝圓盤鋸行走軌道，軌道安裝時需用枕木及木楔墊平，保證軌道雙向水平狀態，再用螺紋鋼將兩條軌道固定在下部基巖上，并通過焊接將其焊牢。為了保證巖石切割機安全、平穩施工，鋪設軌道時做到呈直線狀態，要求軌道直線度偏差不超過5mm/1000mm，平行度不超過5mm/1000mm。然后調整軌道輪與軌道距離，安裝圓盤鋸切割機上軌道，再起吊鋸片加裝至圓盤鋸機身。

3.3 切割作業

圓盤鋸安裝完成后先進行通電試運行，試機沒有異常后方可進入正式切割作業。進行切割工作時，先啟動主機按下“工進”按鈕進行切割。開始切削時，進刀速度要慢，保持鋸片勻速前進，由淺到深，待刀片刃都進入巖石后，方可稍快一點。正式切割采用按漸進式進行行走切割，具體方式如下：第一刀下切30mm，行車50～100mm 后再下切30mm，再行車50～100mm，隨著軌道車的前移、鋸片深入下切，直到達到要求的切割深度為止。切削過程中巖石較硬時速度放慢，巖石硬度較低時則可適當加快速度。

在工作過程中需要后退施，按控制臺“快退”按鈕，就可退刀，快退中需要前進，按“工進”按鈕同樣可以進刀，不論進刀或退刀，按下“停止”按鈕，圓盤鋸切刀均可停止轉動。

3.4 出塊出渣

對于已完成切割的巖石，從巖石底部通過手持風鎬進行鉆孔作為預裂面，間距10cm，并用高頻率震動炮頭對石方進行破碎分解，石方即會沿著鉆孔破裂成塊；對于破碎錘無法分解的部分，可以在鉆孔內插入同直徑鋼筋頭，外露適當長度，用大錘人工砸進，通過外力使巖石劈裂分解成塊，然后采用履帶式反鏟挖掘機挖除轉運。

3.5 重復切割流程開挖

上層切割完成或下層切割具備工作面時，在其上鋪設軌道，按照上述工序有序組織施工，進行下一層石方切割；切割過程中機械與人工循環工作面爭取最合理的速度，直至切割開挖至設計標高。

4 圓盤鋸石方切割施工注意事項

（1）圓盤鋸的軌道鋪設時必須確保軌道處于同一水平面，否則會造成圓盤鋸設備穩定性不好，在切割過程中容易出問題。鋪設好的軌道更不要出現“爬坡”現象，以免圓盤鋸在行走切割時機臺重心向后移，造成機臺行走力不足，穩定性差、效率低下等問題。

（2）當圓盤鋸切削完成一個工作位需換位切割時，需要先取下圓盤鋸鋸片再進行移位，以防轉鋸片的圓盤鋸重心較高，移動時易發生傾倒；移位后需重新校正刀具與軌道之間的距離（雙刀圓盤鋸，還需要重新校正兩刀之間的距離）才能進行切割。

（3）施工期間發現異常響動，應立即停車，進行檢查處理后方可繼續使用，嚴禁機械帶病作業。

（4）切削過程中，隨時通過冷卻水管向鋸片進行灑水冷卻降溫，并注意冷卻水的流量是否充足，嚴防干切造成刀片磨損加劇，嚴重時發生鋸片爆裂；

（5）切割過程中同一層石方切割應盡量保證石方切割深度一致，以便于下一層重復施工減少施工準備工作。

5 總結

（1）理論每臺圓盤鋸每天可切割石方最大約100 方，在實際施工中圓盤鋸切割石方受現場施工場地地形限制，實際平均每天可完成60-70 方石方切割。

（2）采用圓盤鋸切割石方技術對周邊環境影響較小，不產生爆破噪音、爆破震動以及爆破所產生的有毒、有害氣體，文明環保施工效果好，尤其是不產生爆破飛石，安全性能好，適用于鬧市區等施工。

（3）采用石方切割工藝，僅需投入一臺圓盤鋸作為切割，一臺小型破碎錘作為輔助出塊出渣工具，施工投入相對較小，有利于成本節約。

（4）石方切割技術適用于圍巖強度較高、巖體完整性較高的圍巖，對圍巖地質條件要求較高；同時，石方切割出的石方可作為建筑材料等，能產生一定的利用回收價值。