市政工程硬质岩层组合切割开挖工法

1.前言

在市政工程高边坡硬质岩石挖方施工过程中，常规爆破容易影响周边建构筑物的安全，如爆炸声音、震动还容易扰民，利用破碎锤直接破碎硬质岩石，特别是大方量硬质岩石，破碎锤效率低，时间长致使进度缓慢，工期得不到保证。针对以上现状，对传统切割法进行了优化和总结，形成了市政工程硬质岩层组合切割开挖工法。即岩石切割机、金刚石绳锯与破碎机结合的方式进行开挖。

太原孟家沟黄河大桥工程位于黄河沿岸，主跨长度720m，为目前国内最大的公轨两用桥梁，分为南北两块重力式锚碇锚碇，其中南锚碇基坑防护土石方近40万方，硬质砂岩近10万方，平均单轴抗压强度为96.3MP。前期方案为爆破施工，考虑到附件为南岸区汾水镇居民区，爆破对居民影响大，破碎锤破碎效率低，时间长致使进度缓慢，工期得不到保证。摒弃传统的硬质岩石挖方施工工艺，我方采用一种新型的工法，市政工程硬质岩层组合切割开挖工法，该工法适应性强，对水、电、路要求较低，机具设备简单，不破坏边坡岩石完整性，切割效率高，低噪音扰动小，所切岩石成型规则，可用于其他地方产生额外经济效益。本工法适用

于人密集程度高，对噪声、震动干扰较敏感，工期紧的硬质岩石开挖施工，不破坏边坡岩石完整性，保证了边坡刷坡施工质量，减少了噪声污染，提高了工期进度，节约了施工成本，产生了额外项目经济效益。

2.工法特点

2.0.1 在施工中噪音低、对居民扰动小。

2.0.2 相对于破碎锤机械破除和爆破施工，不破坏边坡岩石结构完整性，保证了刷坡施工质量。

2.0.3 切割机对这种整体性好的岩石切割效率高，切割操作简单，实用性强，配合破碎机后开挖的效率大大提高施工效率高、保证工期，节约成本。

2.0.4 所切岩石成型规则，可用于其他地方产生额外经济效益。

2.0.5 用于给切割机降温的冷却水，又可以控制扬尘，节能环保。

2.0.6本工法适应性强，对水、电、路要求较低，机具设备简单。

3.适用范围

能够广泛应用于居民区、以及对噪声、震动干扰要求高，工期紧的市政硬质岩石挖方施工。

4.工艺原理

市政工程硬质岩层组合切割开挖工法，岩石切割机、金刚石绳锯与破碎机结合按照岩石的节理走向

进行硬质岩石开挖施工。金刚石绳锯对挖方区域内凸起岩石、以及切割锯不能切割到的岩石进行切割，为切割锯导轨提供工作面，切割锯对岩层流水线方式成规模切割，切割成形状规则的方石以再次利用，切割下来不能利用方石结合破碎锤破碎成小块，一层切完后，清理工作面，为下一层切割做准备，如此循环施工。在施工过程中，切割锯和金刚石绳锯会产生很大的热量，所以，在操作过程中，需要不停的给其供应冷却水，以保证切片和绳锯不至温度过高而被损坏。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

开挖至岩石层→测量放线→开挖临空面→绳锯切割→按岩石节理走向布置切割锯→切割锯切割→破碎锤破碎→外运方石、清渣除渣→下一轮切割准备。

5.2操作要点

5.2.1 施工准备

正式施工前，将电源、水源接通，将施工所用材料、机具运输到位，技术管理人员了解地质构造，根据所需确定切割尺寸，对操作人员进行技术、安全交底，达到开工条件。另外，准备一台60kw发电机，当停电时用来发电，保证施工持续不断进行。

5.2.2开挖至岩石面

施工前要认真查看工程所处地质勘察资料，查明地质岩性、地质构造、对施工中可能遇到的问题采取解决办法，并针对可能出现的问题采取应急处理措施。清表开挖至岩石面（如图5.2.2-1），为下一道工序做准备。

图5.2.2-1

5.2.3测量放线

测量时先用仪器放出边坡开挖边线，设置相应桩点，然后采用钢卷尺控制具体的开挖位置，考虑到施工过程中会产生误差，在确定切割位置时，边坡法线方向预留30cm，结合机械及人工破除，预防超挖。

5.2.4岩石切割

（1）先用金刚石绳锯将场地内凸起的岩石切割掉，为切割锯铺导轨做工作面准备。（如图5.2.4-1）

地面数字电视接收机电视机天线制作图5.2.4-1

（2）根据岩层节理走向平行，架设岩石切割锯导轨，并垫平稳固。（如图5.2.4-2）

图5.2.4-2

（3）岩石切割，切割位置按照间隔0.5m位置布置，根据岩体硬度按照1.0m深，0.5-1m/min切割速度分别纵、横向切割。（如图5.2.4-3）在岩石切割的过程中，水泵要连续不断的向切割锯和金刚石钢丝绳供应水冷却使用，防止切割机、电机温度过高而损坏，另外，冷却水也有控制切割扬尘作用。（如图5.2.4-磁性相框4）

图5.2.4-3

图5.2.4-4

5.2.5岩石破碎

岩石破碎采用330破碎锤对切割后的岩石进行凿打破碎开挖（如图5.2.5-1），如果所切方石有其他用途，不需要破碎，破碎后的岩石可以就近取材，用作浆砌片石骨架护坡用。

图5.2.5-1

5.2.6外运方石、清渣出渣

采用挖机挖出破碎后的岩石，清理工作面，为下一轮的切割做准备。

图5.2.6-1

5.3劳动力组织（见表5-1）

表5.3 劳动力组织情况表

导丝男士

序号	单项工程	所需人数	备注
1	管理人员	2
2	技术人员	1
3	绳锯操作手	2
4	切割锯操作手	2
5	挖掘机司机	2
6	渣车司机	5
7	破碎锤司机	2
8	杂工	3	安放导轨
9	合计	19人

6.材料与设备

本工法采用的机具设备见表6-1。

表6 机具设备表

序号	设备名称	设备型号	单位	数量	用途
1	岩石切割机	1.6m盘，25kw	台	1	切割岩石
2	金刚石绳锯	1300r/min，双杠马达 25kw	台	1	切割岩石
3	破碎锤	330	台	2	破碎岩石
4	挖掘机	工程机械液压系统260	台	1	石方外运
5	渣车	18方	台	5	石方外运
6	水泵	两相2.5kw，100m扬尘	台	1	抽水冷却机具
7	发电机	60kw	台	1	停电时发电