地铁车站硬质岩非爆破劈裂开挖技术浅析

地铁车站硬质岩非爆破劈裂开挖技术浅析

王述勃,吕振潭

青建集团股份公司，山东 青岛 266000

我公司承建的青岛地铁1号线某地铁车站附属结构与车站主体结构分期施工，附属出入口紧邻地铁主体结构及周边居民区，爆破震动对车站主体及周边建筑物影响较大，且施工安全及信访隐患不易控制，若采用设备及人工直接对该硬质岩进行破除，导致破除效率不高、设备投入利用率小、损耗较大，严重影响正常施工组织。技术人员对多项非爆破开挖技术进行研究对比，最终采用机械式液压劈裂机对硬质岩层进行施工，施工工效显著。

2、技术特点

分裂机在静态液压环境下可控制性的工作，不会像爆破机和其它冲击性拆除、凿岩设备那样，产生一些危险隐患；无需采取复杂的安全措施。

分裂机工作时，不会产生震动、冲击、噪音、粉尘、飞屑等。周围环境不会受到影响，即使在人口稠密地区或室内，以及精密设备旁，都可以无干扰地工作。

分裂机数秒钟可完成分裂过程，并且可连续无间断地工作，效率高，运行及保养成本很低，无需象爆破作业那样采取隔离或其它耗时和昂贵的安仁措施。

与大多数传流的拆除方法和设备不同，分裂机可以预先精确的确定分裂方向，分裂形状以及需要的出部分的尺寸，分裂精度高。

分裂机人性化的外形设计和耐用性结构设计，确保了其使用方法简单易学，仅需单人操作，维护保养便捷，使用寿命长；分裂机和液压泵站搬运十分方便。

3、适用范围

适用于地铁保护范围的石方开挖工程，城市繁荣地段禁止爆破开挖的石方工程，常规开挖方式难以实施的石方开挖工程。

4、工艺原理

利用冲击钻进行钻孔，成孔内插入劈裂机的楔形块组件——劈裂枪，劈裂枪改装在320型挖掘机上，液压动立由挖掘机提供，挖掘机产生的高压驱动劈裂机的楔形块组的中间楔块向前运动，将反向楔块两边撑开，产生巨大分裂力，此分裂力有岩石内部向外，破坏岩石内部结构，岩石在此分裂力作用下，分裂开来。然后将分裂开的岩石用破碎锤解体，最后将碎石运出施工现场。

5、工艺流程

施工准备→测量放样→临空面开槽施工→石渣清运→大面钻孔劈裂→石渣清运→台阶式跳台法钻孔劈裂岩石→石渣清运→检查作业面→下一循环施工

6、施工工艺

6.1 施工准备

基坑开挖及支护蓝图下发、开工条件核查已通过验收。工作面内障碍物清理干净。现场进场设备已报监理备案。检查各设备是否在运行正常，尤其检查钻孔设备及劈裂器。机械设备和工具的检查与保养。

6.2 桩位测量放样

根据业主提供的测量控制点，于施工现场上布置测量基线，测量基线经监理工程师验收合格后，再进行使用。

劈裂施工时，主要采用坐标法进行桩位测放。在施工期内对放样点予以保护及定期复核，以保证测量控制精度符合设计要求。

钻孔孔位确定后，及时进行钻孔，若施工过程中测量放样孔位遭到破坏，应及时进行补放，误差控制在5㎜内；

放样完成并校核后在桩上标记上桩号，报监理进行验收；

6.3 临空面开槽施工

在平缓岩面首先要开槽破岩，为后续大断面、台阶法跳台劈裂岩提供工作面，根据临空面开槽钻孔设计图，在现场放样后采用KG935型露天潜孔钻进行钻孔，孔径130㎜，孔径与劈裂杆比率不大于3/4，按照设计图开槽，以ZKA型孔为圆心，ZKB、ZKC为边线，对角型进行劈裂破岩开槽，顺序为破岩1→破岩2→破岩3→破岩4，开槽的渣土及时外运。　　

6.4 大断面劈裂岩石施工

临空面开槽破岩完成后，沿临空面两侧大断面进行劈裂破岩，按照大断面劈裂破岩钻孔设计图进行现场放样，采用KG935型露天潜孔钻进行钻孔，孔径130㎜，孔径与劈裂杆比率不大于3/4。

由于临空面开槽破岩施工时，临空面无法达到100%的垂直度，因此在靠近临空面第1、第2排孔为斜向钻孔，用以修正临空面垂直度，

6.5台阶式跳台法劈裂破岩施工

由于附属基坑长度为90米、宽度为14米，深达15米，支撑体系为锚杆锚索，土石方开挖方案设计为台阶法流水作业开挖土石方，且在钻孔劈裂破岩过程需要及时清渣，最后设计为台阶式跳台法劈裂破岩施工，根据台阶式跳台法破岩钻孔设计图及跳台施工的原理，跳台的顺序为下台阶钻孔→移钻机到上台阶→下台阶劈裂破岩（同时上台阶钻孔）→下台阶清渣（同时上台阶劈裂破岩）。

7、施工注意事项

钻孔施工时，必须按照预先设计的钻孔间距进行布孔，钻孔的深度按照设计深度进行验收合格后，才可进行劈裂施工。

劈裂施工完成后应及时对场地石渣进行清理，作业面的石渣全部清理干净后方可进行下一循环工序施工。

所有施工人员必须经过安全培训，并经考核取得合格证书后，持证上岗，杜绝违章作业。

非施工人员必须服从安全管理员的领导，未经许可不得擅自拆除设备上的安全防护装置，非操作人员不得擅自操作机械设备。

施工前对临近的建筑物采取有效的保护措施，施工时应随时进行观测。

机械司机在施工操作时，必须听从指挥，不得随意离开岗位；应经常注意机械的运转情况，发生异常立即检查处理，操作手不得擅自把施工机械交由他人操作。

岩石劈裂施工场地周围必须设置围栏或安全网进行防护，围栏高度不小于1.2m。

非爆破劈裂在硬质岩层基坑开挖施工工法的成功实施，有效避免了振动产生的房损，降低了信访时间。

针对劈裂产生的石渣，采用挖掘机、运渣车（自卸车）及时清理，运输到指定场地集中堆放，为下一循环施工提供场地。

8、结束语

通过我车站非爆破劈裂施工技术的应用，采用劈裂机在硬质岩层开挖施工工艺，噪声小、振动小减少对周边围岩的扰动，对附近居民基本无影响，工程质量完全满足地铁基坑开挖施工要求，施工速度快，工作效率高，工人劳动强度低。对其他具有相同特点的隧道施工工作提供了确切的依据，可以有效的避免爆破振动，避免了扰民事件的发生，综合地铁车站硬质岩劈裂开挖施工工艺在地铁信访敏感区开挖硬质岩具有无可比拟的优越性。