[发明专利]一种适用于冻土开挖的施工方法

说明书

本发明公开了一种适用于冻土开挖的施工方法，通过分层劈裂施工的方式，避免了传统的机械开挖挖不动，导致施工难度大、效率低的问题，也避免了爆破开挖的方式影响生态环境，且容易造成飞石溅射危害作业人员安全的问题；有效解决了我国现有冻土区土方开挖施工噪音大、施工难度大、效率低和危险系数高的问题；通过分层采用劈裂机开挖能够提高冻土区开挖效率，减少开挖成本并且降低开挖时危险系数。

技术领域

本发明属于冻土施工技术领域，特别涉及到一种适用于冻土开挖的施工方法。

背景技术

冻土分类包括暂时性冻土、季节性冻土和多年冻土；我国领土幅员辽阔，其中多年冻土面积占我国国土面积的22.3%，伴随着时代发展，冻土区域（东北北部山区、西部高山与青藏高原）民生工程建设得到相应发展，但当前民生工程建设在冻土区域施工有困难：即冻土的开挖存在施工难度较大的问题。

陆上土方开挖常用的方式有机械法、爆破法等，但对于冻土区的开挖施工，由于土方中含有水分，结冻成块后硬度增大、土体坚硬、强度高等特点，且空间上冻土呈连续状，使得机械开挖难度较大，效率低；采用爆破法虽然开挖效率高，但对当地居民及生态影响较大，且爆破造成飞石，存在危险系数较高的问题；为此需另辟蹊径，从开挖机械和开挖方法上找出一种适用于冻土开挖的新型开挖方式；因此，需要设计一种适用于冻土开挖的施工方法来解决上述问题。

发明内容

本发明是为了提供一种适用于冻土开挖的施工方法，用于解决我国现有冻土区土方开挖施工噪音大、施工难度大、效率低和危险系数高的问题；通过分层采用劈裂机开挖能够提高冻土区开挖效率，减少开挖成本并且降低开挖时危险系数。

为实现上述设计，本发明所采用的技术方案是：一种适用于冻土开挖的施工方法，包括以下步骤：

S1，选定开挖区域，通过地质勘探作业建立开挖区域的三维模型；确立需要开挖的高度，对开挖区域的冻土进行竖直方向的分层：

S101，分层时自上往下等高度等分，依次对每层进行编号；

S102，对劈裂机进行选型，分层的高度h1不超过劈裂机的最大作业深度；

S2，按照分层模型，在实际开挖区域进行凿孔：

S201，根据劈裂机的参数确定凿孔时的孔间距m，然后按照开挖方向在第一层标记若干个孔洞组成的初始排孔A；

S202，使用潜孔钻机依次对初始排孔A进行凿孔，凿孔的直径D大于劈裂棒的直径；凿孔的深度h2等于分层的高度h1；凿孔完成后，依次对凿孔顶部进行临时封堵；

S3，将多台劈裂机投入使用，对初始排孔A进行劈裂作业：

S301，将多台劈裂棒插入初始排孔A的每个孔洞中，同时启动劈裂机对初始排孔A沿线进行同时分裂；

S302，劈裂时在初始排孔A一侧下部设置运输车用于接驳塌落的冻土块；然后将挖机开赴初始排孔A一侧下部，对残余未自然掉落的冻土块进行清除；

S4，初始排孔A劈裂开挖完成后，下方的第二面层形成台阶状结构；随后在初始排孔A后方的第一面层表面继续按照步骤S2进行凿孔，开凿出排孔1，然后按照步骤S3对排孔1进行开挖；

S5，排孔1开挖完成后，在第二层的掌子面形成长度为两块开挖分区长度的台阶状结构；此时按照从上层至下层的顺序，在第二层的台阶状结构前端按照步骤S2进行凿孔，形成待开挖的排孔2；然后按照步骤S3对排孔2进行开挖；

S6，排孔2开挖完成后，继续回到第一面层，按照步骤S4的方法进行排孔3的凿孔以及开挖；

S7，依次在第一面层和第二面层上交替进行排孔S4~Sn的开挖，直至整个开挖区域开挖完成。

优选地，上述步骤S3~S7中，上层开挖后的冻土块掉落在下方的第二面层上台阶上，避免直接坠落至工作区域；然后通过挖机对掉落的冻土块进行清除；下层开挖的冻土块直接掉落在运输车上进行运输。

本发明的有益效果如下：