1.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：2.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。
3.陆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。
技术实现要素：4.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。
5.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。
6.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。
7.本发明的有益效果如下：1，本方法采用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；2，本方法采用上层和下层分层开挖的方式，避免一次开挖的高度过大造成坍塌的问题；而且合理布设上下层的交替开挖顺序，可以有效避免上层具有较高势能的冻土块塌落到正下方的作业施工区域，从而造成人员和设备的频繁进出场规避，影响作业效率的问题，上层的冻土块下落至下层的台阶上，可以有效保证作业区域的安全；3，本方法兼顾了施工效率以及安全性，并且成本较低，设备均可以重复使用，为冻土开挖施工提供了新的切实可行的通用方法。
附图说明
8.图1为本发明的施工流程示意图；图2为本发明中开挖区域分层的三维示意图；图3为本发明施工时的开挖顺序示意图；图4为本发明实施例2中运输系统的结构示意图；图5为本发明实施例2中的运输车投入使用时的俯视示意图；图6为本发明实施例2中运输车与装配式轨道配合的结构示意图；图中：车厢1，弹力兜网11，底盘2，卡槽3，l形板31，滑轮4，u型板41，支撑板42，弹簧43，装配式轨道5，t型轨道51，对接装置52，挖机6。
具体实施方式
9.实施例1：如图1~图3中，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，优选dh-p100型劈裂机，最大作业深度为1.6m；分层的高度h1设计为1.5m，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=1m，然后按照开挖方向在第一层标记三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100mm；凿孔的深度h2等于分层的高度h1等于1.5m；凿孔完成后，依次对凿孔顶部进行临时封堵；s3，将三台劈裂机投入使用，对初始排孔a进行劈裂作业：s301，将三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。
10.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。
11.实施例2：如图4~图6所示，运输车与运输系统配合，运输系统的具体结构如下：运输系统包括运输车，运输车包括车厢1和底盘2，底盘2和下表面连接有两排卡槽3，卡槽3内部连接有滑轮4；运输车下方设置有装配式轨道5与卡槽3配合。
12.优选地，车厢1为顶部敞口结构，车厢1内壁连接有弹力兜网11与掉落的冻土块配合。
13.优选地，卡槽3包括两块分体式的l形板31组成的卡槽3；l形板31顶部与车厢1内壁底部通过螺栓连接。
14.优选地，滑轮4的轴心与u型板41内壁转动连接，u型板41顶部开口的内壁与支撑板42滑动连接，支撑板42顶端与车厢1底部连接；u型板41顶部开口内壁与支撑板42端部通过弹簧43连接组成缓震装置。
15.优选地，装配式轨道5包括两条工字钢加工成的t型轨道51，t型轨道51底端通过螺钉与冻土面固定；t型轨道51顶端与卡槽3卡合配合进行限位。
16.进一步地，t型轨道51两端设置有对接机构52，包括梯形结构的对接槽和对接条，对接槽和对接条呈竖直方向设置，用于与相邻的轨道进行对接。
17.进一步地，t型轨道51之间的间距大于挖机的宽度，两条t型轨道51之间可以供挖机进出。
18.进一步地，使用时，先将装配式轨道安装在施工区域正下方，然后将运输车与装配式轨道5配合，将卡槽3底端与t型轨道51卡合限位，然后将卡槽3与车厢1连接，使滑轮4与t型轨道51上表面滑动配合；当进行下层开挖时，将运输车移动至开挖区域下方，用于直接接驳掉落的冻土块，并通过缓震装置进行缓震避免运输系统损坏；当进行上层开挖时，掉落的冻土块先掉落在下层面层上，然后通过挖机清理至运输车上；当施工区域需要进行延伸时，通过装配式结构将轨道进行延长，即可满足快速运输土方的施工需求。
19.上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本技术中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种适用于冻土开挖的施工方法，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种适用于冻土开挖的施工方法，其特征在于：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。
技术总结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。减少开挖成本并且降低开挖时危险系数。减少开挖成本并且降低开挖时危险系数。
技术研发人员：程昕 周卫 姜聪宇 张杰 贺聪 冯建龙 安旭宁 安治学 柳宝贤 何燕龙
受保护的技术使用者：中交水利水电建设有限公司
技术研发日：2022.03.31
技术公布日：2022/7/5
