工艺工法QC岩层液压分离机与破碎锤联合作业开挖工法(中铁）.docVIP

地铁岩层液压分离机与破碎锤联合作业开挖工法 1．前言 1.1 地铁施工过程中，常常穿越较硬的弱风化岩石地层，如何确保在岩层地段的开挖施工进度、安全和质量，是人们不断探索的课题。 1.2 地铁岩层开挖一般可采用常规爆破法、静态爆破法、机械破碎法（含单臂掘进机）等，常规的爆破法采用雷管、炸药，该方法一是爆破方案、材料审批手续复杂，二是施工对周围环境干扰较大，三是施工安全控制风险高，适用于施工环境空旷，岩层方量较大的地段；采用静态爆破法是采用静态爆破剂产生张力，迫使岩石分离，而静态爆破剂成本较高，效率较低，该方法适用于岩层方量不大、孤石等地段；对于不能采用爆破施工的地区，可采用非爆破开挖方法。 1.3中铁二局第四工程有限公司在XX轨道交通XX线01标城南站以北暗挖区间施工过程中，针对岩层地段施工技术进行研究，总结形成了地铁岩层非爆破开挖施工工法。 2．工法特点 2.1 施工安全可靠：非爆破法施工采用液压分离机使岩石分裂，再采用破碎锤将岩石破碎成小块。整个机械设备均在静态液压环境下可控制性的工作，无需采用复杂的安全措施。 2.2 施工操作简单，效率较高：液压分离机操作方法简单易学，在数秒内便可分裂岩石，可连续作业，破碎锤在破碎完岩石后，可将锤头改换成挖掘机斗锤，供出渣使用，方便快捷，提高了施工效率。 2.3 施工成本低，经济适用：非爆破法施工不需采用隔离或其他的耗时和昂贵的安全措施，同时液压分离机和破碎锤的运行和保养成本均较低，在施工过程中，需要人工较少。 2.4 施工环境污染少：非爆破开挖不会在开挖过程中产生大量粉尘，能确保隧道内空气清新。 3．适用范围 本工法适用于以下情形的地铁岩层开挖施工：无法实施爆破施工的地区。 4．工艺原理 在无法采用爆破施工的环境下，采用液压岩石分裂机与破碎锤联合作业的方法破除岩石。即先用风钻在垂直于岩层临空面处打孔，用液压分离机楔形块件伸入孔内，利用岩石的抗压强度高，抗拉强度低的特点，利用人工斜契原理通过 5．施工工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程 “液压分裂机分裂+破碎锤破碎联合作业法”施工工艺流程图如图5.1-1： 图5.1-1 地铁岩层非爆破开挖工艺流程图 5.2 施工准备 根据地质勘测资料及现场踏勘观察，确定岩层走向、节理、厚度、总方量等情况，并由此确定选择分裂机和破碎锤的型号和数量。一般地铁开挖断面较小（一个断面在35m2左右），故选用国产的手持式液压分裂机即可，每台分裂机的标准配置是3-8台分裂枪，考虑作业面较小问题，可配置2-3台分裂枪；对破碎锤的选择，综合考虑作业面的大小、机械的旋转半径和破碎效率，一般选用用挖掘机改装的60型的破碎锤。 图5.2-1 液压分离机图示 5.3 布孔设计 布孔设计包括孔径、孔深、间距等的确定。孔径确定在5cm，以确保分裂枪可插入并确保分裂效果，根据岩石的坚硬程度、节理发育程度和试验段施工确定，调整优化孔眼间距及孔深，一般间距控制在50cm左右为宜。由于地铁隧道矿山法开挖时一般采用上下台阶法，根据地铁隧道特点，上台阶钻孔沿掌子面斜向下打孔，下台阶钻孔沿台阶面垂直向下打孔，如下图： 图5.3-1上台阶钻孔示意图 图5.3-2上台阶钻孔示意图 5.4 钻孔 采用风钻在岩层垂直于临空面处打孔，如果较难操作，也可从临空面斜向打孔，最好不要打水平孔。钻孔采用φ48以上的钻头，保证孔深50-60cm，直径不小于5cm。 5.4 分裂 将液压分离枪伸入钻好的孔内，缓缓开动油泵，靠液压张力迫使岩石向临空面产生裂缝。分裂过程中，可几台分裂枪同时工作。结合隧道特点，分裂开挖仍采用上下台阶的开挖方式，先分裂上台阶岩石，再分裂下台阶岩石。 5.5 破碎 对产生裂缝的岩体采用破碎锤冲击破碎成小块，以便出渣外运。 5.6 施工劳动力安排 按一个作业面安排，见表5.6-1。 表5.6-1 施工劳动力安排 序号 工种 数量 工作内容 备注 1 风钻操作手 3 钻孔 2 液压分离机操作手 3 操作分离机 可由风钻操作手操作 3 破碎锤司机 1 破碎岩石 4 挖掘机司机 1 出渣 可由破碎锤司机同时担任 5 开挖工 4 配合出渣 6 辅助人员 1 指挥出渣、场地清理 6．材料与设备 施工机具设备见表6.1-1： 表6.1-1 机具设备一览表 序号 机具名称 型号 单位位 数量 备注 1 风钻 YT-28 台 3 3m3 2 液压分离机 P40-350 台 1 配置分裂枪2把 3 破碎锤 山河智能60型 台 1 配可改换挖掘斗锤 4 小三轮车 台 1 7．质量控制 1）开挖过程中做好测量工作，避免出现超欠挖现象。 2） 隧道开挖初期支护的钢格栅，其原材料必须符合设计要求和施工规范规定，架立前进行试拼，连接螺栓必须拧紧，数量符合设计，节点板密贴对正，