牛自强

摘要：项目部结合徐州地铁6号线预留工程深基坑不能采用常规爆破开挖的特点，进行了对硬质岩石如何高效开挖且不能影响临近建（构）筑物进行了研究，并总结形成了超高压岩石分裂机硬质岩石开挖法。该工法不仅在安全及质量控制上达到了城市轨道交通工程验收的技术标准，而且提高了开挖效率，更重要的是对周围建筑物不产生不可逆破坏。

Abstract： The project department combined with the characteristics that the deep foundation pit of the reserved project of Xuzhou Metro Line 6 can not use the conventional blasting excavation， and carried out research on how to excavate hard rock efficiently and can not affect the adjacent building （structure）. The hard rock excavation method by ultra-high pressure rock splitter is formed. This method not only meets the technical standards for urban rail transit engineering acceptance in terms of safety and quality control， but also improves the efficiency of excavation. More importantly， it does not cause irreversible damage to surrounding buildings.

關键词：基坑；硬岩；超高压岩石分裂

Key words： foundation pit；hard rock；ultra-high pressure rock splitting

中图分类号：TU94+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）33-0128-02

1 工程概况

徐州东站站位于徐宿淮盐铁路徐州东站站房正下方，沿南北方向布设，车站石方开挖量237257m3，为硬质灰岩，饱和单轴抗压强度为70-114MPa，天然密度2.71kg/m3。

车站采用明挖法施工，合同工期要求2018年3月底主体结构封顶，最迟12月底基坑开挖局部见底，开始主体结构施工，2018年2月初基坑开挖全部完成。倒排工期，平均每天石方开挖至少1300m3。

2 岩石分裂机法开挖特点

①施工方便。采用潜孔钻车钻孔，利用岩石分裂机开挖硬质岩石。成孔速度快、应用灵活、操作方便。②安全可靠。该装置结构简单，主要由液压泵站、液压棒及高压油管组成，采用常用的挖机即可吊装液压棒，施工过程安全系数较高。③硬质岩石开挖效率高。在不能采取常规爆破开挖的石方工程，相比于其他非爆破方法（静态破碎剂法、破碎类设备、绳锯、盘锯和水切割设备）在硬质岩深基坑开挖过程中工序循环周期短、环保控制方便、开挖效率高、采用设备对地形要求低，更适应于空间狭长的深基坑硬质岩石开挖。④较静态破碎剂法的优点 该设备使用便捷，硬质岩开挖过程中相比传统静态破碎剂法施工方法每循环可节省时间5小时。很大程度上提高了其它设备（挖掘机、液压破碎锤、运输车等）的利用率。

3 适用范围

本工法适用于不能采用爆破法施工的岩石开挖工程。

4 工艺原理

岩石抗压强度高，抗拉强度低。岩石分裂机以液压油传递能量，由液压动力站输出高压液压油经增压器加压后，形成超高压液压油使液压棒的油缸内产生巨大推动力，驱动液压棒中的液压顶向外伸出胀裂岩石。超高压岩石分裂机瞬间可将油压提高到150MPa，使液压棒同时产生近2000t的推力，从岩石内部将坚硬岩石分裂，并使岩石按预定方向分裂，达到开挖的目的。

5 工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程 超高压岩石分裂机开挖硬质岩施工流程图见图1。

5.2 操作要点 ①测量布孔。根据岩层走向、倾向、倾角、岩性、临空面的位置及方向布孔，孔的位置严格按设计参数定位。②潜孔钻车打孔。沿着临空面的方向成排打孔，孔距0.8m，排距1.2m，孔深1.5m。潜孔钻车打孔平面布置图见图2。③岩石分裂机分裂。从邻近临空面的预裂孔开始吊装液压棒、加压预裂；每台岩石分裂机配一台20t挖机，吊、装液压棒以及岩石分裂机转场。④松土机松动。岩石分裂机分裂后，使用松土机将预裂后的岩石松动、剥离，便于破碎锤破碎，也为分裂下一排创造更好的临空面。⑤破碎锤解小。为了便于岩石的装卸、运输，采用液压破碎锤将大块岩石进行解小。

5.3 施工注意事项 ①钻孔位置、间距、排距、孔深、方向等必须按技术交底执行；②钻孔时要注意扬尘的控制；③液压棒需成排连续布置；④需要有较好的临空面；⑤液压棒的油顶方向必须垂直于临空面；⑥破碎锤解小时注意飞石伤人；⑦注意机械伤人。

6 施工材料及机具设备

机具设备表见表1。

7 质量控制

7.1 质量控制标准 质量控制标准参照《地下铁道工程施工及验收规范》（2003年版）（GB 50299-1999），详见表2。

7.2 质量控制措施 ①开工前组织施工人员进行技术交底，施工中根据工程要求召开质量管理专题会议；②根据岩石强度确定钻孔间距、排距、孔深；③随时检查施工记录，控制好边坡开挖坡度、基底平整度；④按要求控制开挖宽度、长度、深度；⑤根据设计图纸做好边坡防护工作；⑥基底有溶洞等问题需提前准备处理措施。

8 安全措施

①工人入场前必须进行三级教育，经考试合格后，方可进入施工现场；②每班作业前，所有高压管的接头易损位置必须检查合格后方可施工；③工作人员不得靠近挖机作业半径、高压管接头薄弱环节等；④预裂纵深到一定距离时，松土机、破碎锤及时跟进，为后续预裂创造良好的临空面，破碎锤破碎解小石方时，操作人员远离其工作区域；⑤夜间石方开挖时，施工场地应有足够的照明；⑥开挖施工中，施工人员要经常注意单排孔预裂深度，一旦发现预裂深度不够，及时停止裂石作业，待松土机、破碎锤将临空面修整到位后再进行裂石作业；⑦更换高、低压油管时，必须收回活塞并关闭高压油泵再进行更换；⑧潜孔钻车钻孔时，禁止酒后作业，严禁嬉戏打闹；⑨岩石分裂机高压油管一定要远离松土机和破碎锤作业范围。

9 环保措施

①加强施工扬尘控制，石方及时采用绿网覆盖并开启雾炮保证湿润；②石方装车时在挖机作业区布置一台除尘雾炮，在门口设立洗车池、洗车机，车上的石方全覆盖并洒水润湿；③钻孔设备采用自带吸尘设备的潜孔钻车，并在钻孔作业区布置雾炮。

10 效益分析

10.1 经济效益 超高压岩石分裂机硬质岩石开挖工法，可以快速地将硬质岩石劈裂，施工过程中控制方便、受环境因素影响小、开挖效率高、施工连续性强、加快了施工进度、确保了深基坑开挖施工安全。与静态破碎剂法相比有明显的时间优势。每100m3硬质岩石开挖时，静态破碎剂法一个循环时间：钻孔13.5小时（挖改钻），装膨胀剂5小时，预裂6～8小时。超高压岩石分裂机法：钻孔8小时，劈裂3～4小时。综合每开挖100m3节省时间钻孔间节约10小时。开挖效率提高约40%，保证施工工期。

10.2 社会效益 采用超高压岩石分裂机硬质岩石开挖工法操作简单，控制方便，工作高效，裂石效果更好，连续性更强，且无污染，无噪音，无震动，对环境影响小，特别适应于不能采取爆破开挖的硬质岩石深基坑。岩石分裂机吊运采用常规挖机，如本工地采用徐工XE215D挖机，既可以吊岩石分裂機也可以作为清渣装车用，也可以为钻机垫路，极大地提高了机械设备的利用率。岩石分裂机对操作人员技能无特殊要求，经过简单培训就可以上岗。

该工法安全质量可靠、硬质岩石开挖效率高。岩石分裂机可以利用挖机吊运至基坑内的任何位置，在放坡开挖过程中基坑设计边坡位置可以利用钻机按边坡坡率钻孔，直接形成边坡，不需要二次刷坡。极大缩短了开挖后锚喷支护跟进的时间，确保基坑开挖安全。虽然岩石分裂机自身较重，相比于传统静态破碎剂法、破碎类机械（破碎锤）、绳锯、水切等施工方法，效率、效果都有显著提高。分裂机只需要一台挖机（兼清渣装运垫路）配合，安全系数较高。对于硬质岩石开挖效果、效率，均远远超过膨胀剂等方法。提高了深基坑硬质岩石的开挖效率和放坡开挖边坡成型的质量。该工法缩短开挖与锚喷支护之间的时间间隔，减少了安全隐患。

10.3 应用情况 超高压岩石分裂机硬质岩石开挖工法在徐州东站站深基坑开挖过程中取得了成功的应用。由于车站基坑地质情况复杂，岩石坚硬，基坑日涌水量大，且紧邻京沪高铁线，环境要求高，为了保证徐宿淮盐铁路工期要求，车站基坑开挖工期紧，且不能采取爆破开挖。超高压岩石分裂机硬质岩石开挖法及时地解决了硬质岩石不能爆破情况下的开挖效率，无震动、无扬尘，环境适应性强，安全隐患低。采用岩石分裂机一次边坡成型质量好，符合设计及规范要求。

10.4 推广前景 近年来，随着城市地下空间开发利用，深基坑工程越来越多，城市内由于建（构）筑物管线复杂，对施工技术的要求也越来越高，城市环保、大气环境要求越来越高。很多石质基坑不能采用爆破开挖，因此超高压岩石分裂机硬质岩石开挖技术无论在理论研究还是在施工技术中都取得很大进步，将会大面积地投入到非爆破法石方开挖工程中。

参考文献：

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[2]罗铭，郝其昌.GTF-100A型岩石分裂机的研制及应用方法探讨[J].金属矿山，2006（03）.

[3]丁罗昌，陈敏杰，安华，张腾远.新型液压分裂机的开发及应用[J].有色设备，2005（01）.