基坑石方开挖切割技术在市政工程应用

郭 攀

（中交四航局第五工程有限公司，福建 福州 350008）

1 工程概况

厦门市轨道交通1 号线一期工程火炬园站1、3 号联络线位于既有综合商业开发中心基坑正下方，距离地表高度约18m。其周边紧邻嘉禾路与火炬路路口，为厦门市重要市政干道之一。其里程L1DK0+121.600～L1DK0+257.100 原设计采用明挖法施工，明挖段结构形式为矩形断面，有效开挖深度约7m（既有综合商业开发中心基坑下方），开挖宽度8.3m。明挖段开挖围岩属于中风化及微风化花岗岩，岩质坚硬（岩体强度60～90MPa），裂隙不发育，岩石完整性高。

因联络线明挖段基坑紧邻嘉禾路与火炬路路口，采用常规爆破开挖可能产生飞石，严重威胁着路上行人和车辆的安全，而采用传统的机械破碎开挖或静态爆破，施工工效较低，使得施工工期及成本较大，同时机械破碎施工产生的噪音、粉尘较多，不符合厦门市环保要求。对此，项目部经过认真研究和综合比选，对该段明挖段基坑开挖，采用施工安全性更高、工艺更先进的的石方圆盘锯切割技术。

2 石方切割技术特点

针对本工程特点，项目部经过研究讨论，采用石方切割技术来进行该段基坑的石方开挖施工。选用矿山施工常用的RS1400-1940/3300 双刀矿山机作为石方切割工具（以下简称圆盘锯），该设备整机集机械系统、液压系统、电气系统于一体，利用轨道作为行走，轨道宽度1.2 米。该圆盘锯施工可满足切割宽度1400-1940mm，切割深度850-1350mm；施工中机台切割宽度可调1.5 米左右，切割深度约1.3 米，理论上每台圆盘锯每天最大可切割石方约100 方。

采用圆盘锯进行石方切割具有以下优点：

（1）操作简单，设备整机集机械系统、液压系统、电气系统于一体，自动化程度高，使用方便。

（2）安全性高，整机在静态液压下可控制性的工作，安全性高，不会像爆破、小空间机械施工产生较多危险隐患，不用采取复杂的防护措施。

（3）施工环保，整机工作时，不会产生震动、冲击、噪音、粉尘、飞屑等。周围不会受到影响，即使在人口稠密地区或室内，以及精密设备旁，都可以无间断地工作。

（4）切割锯片大，提高了切割分离效率，施工成本低。

（5）锯片切割的石料面比任何传统开采方法更加平整，切割后的石方可作为建筑材料，可以产生一定的经济效益。

3 圆盘锯切割石方施工工艺

圆盘锯石方切割施工工艺流程图如下：施工准备提供切割工作平台→铺设轨道及机械安装→切割作业→出块出渣→重复以上工序施工至基坑设计底高程。

3.1 施工准备

通过测量定位确定切割边线及范围，控制地面相对标高，确定施工范围后，对地面切割岩石面通过破碎锤或人工用风镐进行大致找平，作为圆盘锯安装及施工的工作平台，平台面积30 m2—50 m2，要求圆盘锯轨道安装位置周边相对高差不超过5cm。

3.2 铺设轨道及机械安装

地面整平后，开始安装圆盘锯行走轨道，轨道安装时需用枕木及木楔垫平，保证轨道双向水平状态，再用螺纹钢将两条轨道固定在下部基岩上，并通过焊接将其焊牢。为了保证岩石切割机安全、平稳施工，铺设轨道时做到呈直线状态，要求轨道直线度偏差不超过5mm/1000mm，平行度不超过5mm/1000mm。然后调整轨道轮与轨道距离，安装圆盘锯切割机上轨道，再起吊锯片加装至圆盘锯机身。

3.3 切割作业

圆盘锯安装完成后先进行通电试运行，试机没有异常后方可进入正式切割作业。进行切割工作时，先启动主机按下“工进”按钮进行切割。开始切削时，进刀速度要慢，保持锯片匀速前进，由浅到深，待刀片刃都进入岩石后，方可稍快一点。正式切割采用按渐进式进行行走切割，具体方式如下：第一刀下切30mm，行车50～100mm 后再下切30mm，再行车50～100mm，随着轨道车的前移、锯片深入下切，直到达到要求的切割深度为止。切削过程中岩石较硬时速度放慢，岩石硬度较低时则可适当加快速度。

在工作过程中需要后退施，按控制台“快退”按钮，就可退刀，快退中需要前进，按“工进”按钮同样可以进刀，不论进刀或退刀，按下“停止”按钮，圆盘锯切刀均可停止转动。

3.4 出块出渣

对于已完成切割的岩石，从岩石底部通过手持风镐进行钻孔作为预裂面，间距10cm，并用高频率震动炮头对石方进行破碎分解，石方即会沿着钻孔破裂成块；对于破碎锤无法分解的部分，可以在钻孔内插入同直径钢筋头，外露适当长度，用大锤人工砸进，通过外力使岩石劈裂分解成块，然后采用履带式反铲挖掘机挖除转运。

3.5 重复切割流程开挖

上层切割完成或下层切割具备工作面时，在其上铺设轨道，按照上述工序有序组织施工，进行下一层石方切割；切割过程中机械与人工循环工作面争取最合理的速度，直至切割开挖至设计标高。

4 圆盘锯石方切割施工注意事项

（1）圆盘锯的轨道铺设时必须确保轨道处于同一水平面，否则会造成圆盘锯设备稳定性不好，在切割过程中容易出问题。铺设好的轨道更不要出现“爬坡”现象，以免圆盘锯在行走切割时机台重心向后移，造成机台行走力不足，稳定性差、效率低下等问题。

（2）当圆盘锯切削完成一个工作位需换位切割时，需要先取下圆盘锯锯片再进行移位，以防转锯片的圆盘锯重心较高，移动时易发生倾倒；移位后需重新校正刀具与轨道之间的距离（双刀圆盘锯，还需要重新校正两刀之间的距离）才能进行切割。

（3）施工期间发现异常响动，应立即停车，进行检查处理后方可继续使用，严禁机械带病作业。

（4）切削过程中，随时通过冷却水管向锯片进行洒水冷却降温，并注意冷却水的流量是否充足，严防干切造成刀片磨损加剧，严重时发生锯片爆裂；

（5）切割过程中同一层石方切割应尽量保证石方切割深度一致，以便于下一层重复施工减少施工准备工作。

5 总结

（1）理论每台圆盘锯每天可切割石方最大约100 方，在实际施工中圆盘锯切割石方受现场施工场地地形限制，实际平均每天可完成60-70 方石方切割。

（2）采用圆盘锯切割石方技术对周边环境影响较小，不产生爆破噪音、爆破震动以及爆破所产生的有毒、有害气体，文明环保施工效果好，尤其是不产生爆破飞石，安全性能好，适用于闹市区等施工。

（3）采用石方切割工艺，仅需投入一台圆盘锯作为切割，一台小型破碎锤作为辅助出块出渣工具，施工投入相对较小，有利于成本节约。

（4）石方切割技术适用于围岩强度较高、岩体完整性较高的围岩，对围岩地质条件要求较高；同时，石方切割出的石方可作为建筑材料等，能产生一定的利用回收价值。