双刀矿山切割机开挖大型岩石基坑施工技术探讨

黄杰龙

(福建省闽南建筑工程有限公司 福建泉州 362100)

引 言

当人类社会发展到网络时代的今天，在建筑工程施工中尽管岩石基坑的开挖方法也有所改变，但与其它先进行业相比，岩石基坑的开挖还在采用爆破作业进行开挖，该开挖方法对周边建筑、人员的安全影响较大，同时存在炸药流失对社会造成危害的可能。

利用双刀矿山切割机开挖大型岩石基坑施工技术，是采用双刀矿山切割机对地质基础进行分段、分层切割，直至达到建(构)筑物的基底标高。它提高了不可再生资源的利用率，降低了机械生产成本和劳动力成本，保护了生态环境，增加了生产安全系数，是一种不可多得的创新型施工技术。本文结合惠安某工程的大型岩石基坑开挖的成功经验，从操作要点、质量控制、安全措施等方面探讨了双刀矿山切割机大型岩石基坑开挖施工技术。

1 工程概况

惠安某工程位于惠安县城中村，建筑性质为办公楼，地上21层、地下1层，地下室层高为4.8m，总建筑面积为42798.40m2，地下室建筑面积为7268.90m2。工程标高±0.000相当于黄海高程29.00m，室内外高差为0.2m～0.6m。结构采用核心筒结构，基础采用筏板基础、局部为墩基础。地下室底板底面的标高为黄海高程23.05m，地质报告所揭露标的中风化花岗岩面的标高为黄海高程3.30m～14.80m，中风化持力层的埋深基本上小于15m。其中土方工程量约为38000m3，石方开采约为14000m3。

2 方案选择

2.1 方案1:爆破开挖

根据现场情况，采用微差炸药对岩石基坑进行爆破，施工速度相对快;但成本较高，几何尺寸控制不精确，岩石利用率低、对岩石资源造成的极大浪费。同时，周边项目在施工过程中采用爆破开挖对周边环境较大，给附近居民带来一定的影响，可能造成大量居民对采用爆破施工进行阻挠。

2.2 方案2:切割开挖

采用双刀矿山切割机对岩石基坑进行开挖，施工速度相对慢;但成本低，对岩石的利用率高。且与传统爆破方式相比，切割法处理岩石地基具有成型规则、几何尺寸控制精确，不超挖，对基坑周壁不产生扰动，不破坏地基岩石的完整性等优点，施工质量可靠。

经过综合比较，我们确定采用方案2——双刀矿山切割机对基坑进行开挖。

3 双刀矿山切割机开挖工艺流程及施工控制

工艺流程:施工准备 → 定位放样 →导轨铺设 → 矿山切割机就位→切割→引孔及断岩→取出岩块→方料外运→下一循环→基槽验收

施工控制:

3.1 施工准备

(1)施工前要认真查看工程所处地质勘察资料，查明地层岩性、地质构造、基岩风化层厚度、破碎程度、软弱夹层情况和地下水的状态，分析岩石可利用的价值;以及对施工中常遇到的问题采取相应的解决办法，并针对可能出现的问题拟定可行的应急处理措施。

(2)正式施工前，将电源、水源接通，将施工所用的材料、机具运输到位，技术管理人员熟悉图纸、了解地质情况、基坑外围尺寸或承台的尺寸、基底标高等相关参数，并对操作人员进行技术交底和安全交底，以达到开工的条件。

(3)开挖至岩石面，用水泵将水抽干，为切割开挖施工做好准备。

3.2 定位放样

(1)根据基坑的尺寸使用经纬仪或全站仪进行测量定位，根据设计图纸放出基坑最高处的切割开挖边线的位置，并留有充足的施工作业面及每层切割产生的错台面。基坑最高处的切割边线=基础外边线+基础外所需的辅助材料工作面宽度(如砖胎模、支模等)+基础施工作业所需的操作面宽度+切割所产生的错台面总宽度(为切割层数×100mm，放样前应先测定最高切割点的标高与设计基底标高的高差，从而确定所需切割层数)。

(2)对于承台等深度在1500以内小型基坑，可按设计尺寸的大小进行切割。深度超过1500mm时，每增加1500mm，每边需增加工作台面750mm。

3.3 导轨铺设

(1)导轨铺设时，应预先清理导轨支座落点及加固处表面松散杂质土等，保证支座的基础牢固可靠，地面相对平整。

(2)根据每层切割深度，先安设好第一道切割机的钢导轨，经对切割边线的直线度、平整度复核无误后进行加固;以第一道轨道为准，采用水平尺、卡尺进行第二道钢轨道的安装，在安装第二道钢导轨时，每道钢导轨间包外宽度均为1200mm，每道导轨的宽度应一致且水平，导轨安装牢固、可靠。

(3)导轨宜采用4米长标准导轨，各节导轨之间采用螺栓进行连接，用水平仪对两导轨面找平，使其平行在同一水平面上。为了保证主切割机的水平走刀运行，双轨必须平行、两轨面应在同一水平上，误差应小于0.04/1000。

(4)导轨直接铺设在地面时，宜引孔打入钢纤与基岩固定、卡紧。岩面较平坦且轨道距地面小于100mm时，采用轨道两侧钻孔插钢销进行固定;距离岩面大于100mm且小于200mm时，宜采用两轨中间岩石上钻孔插钢销并用两根Φ22圆钢交叉进行焊接固定。水平采用枕木及木楔进行调平。对于高差大于200mm基岩可以采用岩石方料进行垫高或采用千斤顶进行自动微调。

(5)在导轨安装完成后应再次复核导轨的垂直度、水平度。宜在导轨端部安设激光水平仪对导轨进行自动调平及调直。

(6)导轨可一次性安装多道切割导轨，以便进行连续切割。

3.4 双刀矿山切割机就位

(1)采用铲车将双刀矿山切割机底座架设于轨道上。利用双刀矿山切割机本身底部的轮子及可调螺栓微调至轨道的准确位置，后降低螺栓将轮子降落至轨道上。

(2)根据石材荒料的宽度，确定两主轴箱的位置，以实现两锯片之间距离的调整。

(3)安装锯片时，锯片的端面和径面跳动不得大于0.5mm。同时，检查刀盘和各紧固部位螺栓有无松动。

(4)清除机台周围所有阻碍物，检查锯片的高度，其最低边缘离切面的最高点距离应为10mm～20mm。

3.5 切割

(1)以每道岩石的切割宽度为1500mm为例，每层切割时在便于石方装运地点或离临时施工道路较近处，在3000mm范围内纵向切割线按750mm间距进行切割，作为该层的开挖缺口及通道，即切割第二道和第三道时，纵向切割宽度控制在750mm以内，横向控制在2000mm左右。其它宽度可根据用户的要求进行切割。横向切割线按要求切割一道，其它切割线采用风镐引孔，圆钻断岩。

(2)用水平仪对切割层岩面进行标高设定，以控制切割的深度。可根据轨道标高与锯片外缘的距离准确计算切割深度，从而使断岩面水平一致。

(3)初切时宜采用直径2200mm的锯片，切至800mm深左右时更换直径3000mm的锯片进行切割。(初切时若采用直径3000mm的锯片，极易产生晃动。)

(4)应根据基础岩石的硬度调节降刀速度，以达到所需最佳降刀要求，每行走一次切割最大深度不得超过100mm。

(5)切割时冷却水必须充分，严禁无水或少水切割。

(6)圆锯片运转平稳后才能降刀切割。特别注意，刀片与石材抵住时，严禁开机。

(7)切割到端部时应先停止走刀，继续切割需再降刀，在降刀时必须确保主机无抬起现象。停止切割走刀时，锯片应提出地平面后方可停止电机运转。

(8)荒料切割完毕，必须先将切割机退离端头，然后方可提刀退出。

3.6 引孔及断岩

(1)每皮宽度在750mm左右的岩石可采用Φ22圆钢尖凿子和14镑大锤对切割缝进行锤击挤孔，从而产生的水平挤应力，使岩石在切割的底部水平断裂。Φ22圆钢钻可根据岩石的硬度按间距200mm进行设置。

(2)宽度在750mm以上应在岩石底面引孔，采用Φ25圆钢尖凿子进行挤孔，产生的垂直方向的应力，将岩石爆裂。

(3)水平方向宜制作专用风镐持撑架，以提高工作效率和引孔质量。

(4)切割完成后，采用专用的风镐对芯岩水平方向进行引孔，引孔直径33mm，孔与孔间距宜为200mm左右，钻孔深度一般为100mm～120mm。钻孔时，钻孔的方位应垂直于孔所在的切割面。严禁打斜孔和浅孔，不应在岩石受力不好的位置打孔。

(5)钻孔完成后使用钢楔子打入孔中，钢楔子直径25mm，用铁锤打入风钻孔中挤孔，基岩沿钻孔方向开裂，继续打孔，使基岩沿水平方向分离。

3.7 取出岩块

(1)在第一块方料上方进行双向引孔，使两孔相通。第二块方料引单孔，形成吊孔，采用铁链穿孔，用叉车进行起吊。至第一道切割线方料吊离完成。采用这种方式吊运四道左右，以便叉车的通行。其它的可以采用叉车直接叉吊。

(2)对于承台等小型基坑，均采用引孔形成吊孔，铁链穿孔，用叉车进行吊运。

(3)每皮岩石切割至叉车可以通行情况下，可以直接采用叉车进行叉运。

3.8 方料外运

(1)切割完成后，采用专用的叉车将方料搬移至车上，堆放至加工场中转场地。在运输过程中应对车轮进行保护，防止尖石破坏轮胎。

(2)岩石的运输应采用安放平稳牢固、防止掉落的措施。

(3)开采出的方料暂未运至加工场时应采用场内运输车运至指定临时堆放场地，堆放应整齐、稳固可靠。

4 质量控制与安全措施

4.1 质量控制

(1)施工前要认真查看工程处地质勘察资料，查明地层岩性、地质构造、基岩风化层厚度、破碎程度、软弱夹层情况和地下水的状态，编制施工中常遇到的问题采取相应的解决方案，针对可能出现的问题执行可行的应急处理措施。

(2)为了保证基坑位置准确，每下挖一层一段时应对基坑周壁进行清理，校核基础的尺寸及标高、垂直度，当有偏差时应及时纠正。

(3)风镐引孔时应注意引孔位置在同一水平面上，以保证岩石基础底面的平整度，特别是最底层岩石在切割时，应严格控制底面的标高及平整度。

(4)检查导轨铺设是否牢固，如有松动，应做必要的调整、垫实，确认无松动方可施工，以确保岩石成方料的质量。

4.2 安全措施

(1)操作前须仔细检查冷却水路是否通畅，锯片是否坚固，然后接通电源进行试运转，并检查机器走行部分是否正常，起、停按钮是否灵敏。

(2)锯片运动到终端时，后退需等待锯片全部脱离工作面，方可停机、停水，然后打开封闭门。

(3)操作时应做到先给水后开机，禁止无水开锯，锯片运转中正面禁止站人，每锯完一面后，注意随时停机、关水。

(4)更换锯片时应将四个油缸顶住轨道，确保机台稳定，在施工过程中严禁更换锯片。

(5)在切割过程中若有异常情况发生，应先按“急停”按扭，分析原因，排除异常情况后方可继续施工。

(6)施工机械、电气设备、仪表仪器等在确认完好后方准使用，并由专人负责使用。

(7)风镐引孔时应注意机械对人体的伤害。

5 结束语

总之，对于岩石基坑的开挖已经可以不再使用炸药来进行，可以利用双刀矿山切割机进行岩石基坑的开挖;在应用该施工技术时应严格执行其工艺流程和施工控制，以保证达到预期的目的;同时，该施工技术还适用于公路、铁路、市政等工程岩石基坑开挖。当然，矿山切割机在施工过程中，所发生的噪声依然存在，还有待于今后的进一步改进。

[1]GB50202-2011，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[2]GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3]建筑施工手册(第四版)[M]，中国建筑工业出版社.

[4]工程地质学[M]，治金工业出版社.