一種隧道非爆開挖施工方法
2023-04-24 21:22:36 4
專利名稱：一種隧道非爆開挖施工方法
技術領域：
本發明涉及地下工程中的一種非爆開挖施工方法，適用於巖石地下工程中的非爆破開挖施工。
背景技術：
隨著我國鐵路、公路和城市基礎建設步伐的加快，隧道多存在著淺埋下穿城鄉構築物和建築物的情況，這些地段隧道施工採用較多的仍是鑽爆法施工。為保證地表居民、構築物和建築物安全，鑽爆法施工必須採用爆破震動控制技術。但既便是很先進的爆破震動控制技術，也只能是最大限度地降低爆破震動，且爆破震動振速控制波動性較大，易對居民造成影響。在地表建築物林立的城市環境下進行淺埋隧道掘進施工時，對於下穿地表抗震等級低的構築物困難地段，或者不允許產生爆破震動的地段，非爆破開挖往往成為一種不得不選用的手段。非爆破巖石開挖的手段有無聲破碎劑開挖方法、銑挖機銑挖法、劈裂機劈裂法、盾構法、掘進機(TBM)法、自由斷面掘進機法、取芯成孔法等。這些方法的前六種方法，要不是需要臨空面，工效低，要不就是設備投入太大，對於短距離的困難地段來說是不經濟的。取芯成孔法一般只是用於露天的垂直開挖時使用，如樁基及基坑施工應用較多；還未有將取芯成孔法應用與隧道掘進施工中。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種安全經濟又工效相對較高的非爆破施工方法，從而適用與下穿地表抗震等級低的構築物困難地段，或者不允許產生爆破震動的地段和部位的地下工程中。本發明解決上述技術問題採用的技術方案是一種隧道非爆開挖施工方法，具體包括以下步驟首先在開挖區域周邊內按設計間距在水平方向鑽劈裂孔；然後在洞內搭設作業臺架，使用水磨鑽沿開挖區域周邊以相割圓方式按水平方向施鑽取芯，在開挖區域周邊形成連續槽道臨空面；然後自連續槽道臨空面周邊向內進行分裂開挖巖體，人工清除劈裂巖體。為更好的實施本發明創造，在開挖區域周邊內按30cm 40cm間距在水平方向鑽劈裂孔，深度依開挖進尺而定。為更好的實施本發明創造，水磨鑽每次鑽取深度根據鑽頭長度而定。為更好的實施本發明創造，水磨鑽鑽孔後每個鑽孔有一定的超挖，若局部欠挖應修正至設計輪廓線。為更好的實施本發明創造，所述作業臺架為橫杆和豎杆搭成的腳手架，所述作業臺架上設有滑輪和支撐架，所述支撐架一端能夠繞與作業臺架的連接點圓周轉動，另一端上設置水磨鑽；所述支撐架通過設置在滑輪上的調節滑鏈牽引。
由於採用上述技術方案，本發明的積極進步效果在於(1)、對水磨鑽的定位加固採用常用的腳手架進行即可，設備投入少且設備輕便易維護，易於操作，需用勞動力較少，成本較低。O)、水磨鑽及液壓劈裂機工作時，不會產生震動、衝擊、噪音、粉塵飛屑等，周圍環境不會受到影響；即使在人口稠密地區或室內，以及緊密設備旁，都可以無幹擾地進行工作，安全可靠，經濟適用，工效相對較高。(3)、可達到對地表和周圍無震動無幹擾開挖，實現應用於無震動安全下穿地表抗震等級低的構築物困難地段，或者不允許產生爆破震動的地段和部位。0)、應用本工法還可以為隧道超前非爆開挖出導坑，為後續擴挖爆破提供臨空面，可起到明顯降震的效果。(5)、隧道周邊超欠挖易於控制。(6)、本工法施工簡單易學，便於推廣。
圖1是鐵路雙線隧道超前小導坑水磨鑽取芯和劈裂孔布置示意圖；圖2是水磨鑽取芯作業示意圖；圖3是水磨鑽支撐結構示意圖；圖4是水磨鑽隧道開挖輪廓線大樣圖；圖中1-周邊取芯控制半徑；2-開挖輪廓中心線；3-中間劈裂孔；4-滑輪；5-簡易腳手架；6調節滑鏈；7-豎杆；8-橫杆；9-取芯孔；10-支撐架；11-行走杆；12-鑽頭； 13-電機；14-進水孔；15-旋轉軸。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發明創造進一步說明，本示例僅是說明性的，而不是對本發明的限制。一、隧道情況簡介長洪嶺隧道(13299m)為渝利鐵路第二特長隧道，隧道出口位於重慶市豐都縣江池鎮。該隧道於DK183+050 DK183+350段下穿江池鎮，埋深較淺，地表房屋密集。 DK183+000 DK183+400段施工採用控制爆破，地表振速按不大於1. 5cm/s進行控制。控爆段地質為J3s砂巖。地層總體上單斜，巖層傾角較小，節理間距0. 5 2m，延伸長度 2 5m。斷面跨度為13. 82m，高11.8^1。全斷面開挖高度為9. 98m(邊牆腳以上部分)，開挖斷面面積116. 82m2。DK183+347處覆蓋層厚為35m左右，採用超前小導坑水磨鑽非爆破開挖，小導坑為圓形，直徑3m，小導坑掘進進尺1. 75m。二、主要資源配置(1)施工設備兩臺水磨鑽LM150，功率4KW，鑽筒長度60cm。電動液壓劈裂機P40—臺。YD8風鑽。(2)人員
水磨鑽每臺3 4人，劈裂機每臺4人，出碴運輸3人，分兩組每組15人含管理人員，共30人。三、施工步驟和作業(1)施工準備，根據周邊取芯控制半徑1，由測量人員在作業面畫開挖輪廓中心線 2，人員機具就位，利用豎杆7、橫杆8搭設簡易腳手架5。鐵路雙線隧道超前小導坑水磨鑽取芯和劈裂孔布置示意圖如圖1。(2)在開挖區域中間使用YD8風鑽按間距40cm在水平方向鑽Φ42mm劈裂孔，中間劈裂孔3深度約2. 5m，滿足4至5個水磨鑽循環開挖。(3)如圖2、圖3所示。水磨鑽由支撐杆10、行走杆11、鑽頭12、電機13組成，取芯鑽由固定在腳手架上的滑輪4及調節滑鏈6調整鑽頭位置，鑽頭由電機帶動並由進水孔14 對鑽頭降溫，施工時鑽頭繞旋轉軸15旋轉，沿開挖區域周邊以相割圓方式按水平方向施鑽取芯，在周邊形成連續槽道臨空面，一臺鑽機可繞旋轉軸進行360°旋轉，完成一個圓周取芯。每次循環鑽取深度50cm左右，孔徑15cm，相鄰鑽孔中心間距13. Ocm,兩孔搭接2cm，沿開挖區域周邊循環72個孔左右。鑽孔後將每個鑽孔超挖7cm，局部欠挖採用風鎬修至設計輪廓線。水磨鑽隧道開挖輪廓線大樣圖如圖4所示。2臺鑽機，左右各一臺，每臺鑽機需3 4人操作。取芯時一個孔鑽進時間約為5 10分鐘，每個孔取芯約5 10分鐘，每取芯循環時間約5 8小時左右(根據作業面平整度情況，一般第一循環時間較長)。(4)然後以周邊槽道形成的臨空面，用液壓劈裂機自周邊向內進行分裂開挖巖體， 人工清除劈裂巖體。小導洞劈裂採用一臺劈裂機，4個操作人員，根據圍巖裂隙發育情況，小導洞劈裂每循環約2小時。(5)為保證臺架和液壓劈裂機管線和下部工作面安全，隨時由人工將地面石塊用手推車運至距離掌子面IOm以外，開挖完一個循環後用裝載機配合大車出碴至棄碴場。根據現場條件約3個運砟人員，隨時由將地面石塊用手推車運至距離掌子面IOm以外臨時堆放，後期與擴挖層一起集中出碴。(6)為保證施工安全，在頂部增加防護措施。四、循環時間DK183+347小導坑水磨鑽施工
權利要求
1.一種隧道非爆開挖施工方法，其特徵是具體包括以下步驟首先在開挖區域周邊內按設計間距在水平方向鑽劈裂孔；然後在洞內搭設作業臺架，使用水磨鑽沿開挖區域周邊以相割圓方式按水平方向施鑽取芯，在開挖區域周邊形成連續槽道臨空面；然後自連續槽道臨空面周邊向內進行分裂開挖巖體，人工清除劈裂巖體。
2.根據權利要求1所述的隧道非爆開挖施工方法，其特徵是在開挖區域周邊內按 30cm 40cm間距在水平方向鑽劈裂孔，深度依開挖進尺而定。
3.根據權利要求1所述的隧道非爆開挖施工方法，其特徵是水磨鑽每次鑽取深度根據鑽頭長度而定。
4.根據權利要求1或3所述的隧道非爆開挖施工方法，其特徵是水磨鑽鑽孔後每個鑽孔有一定的超挖，若局部欠挖應修正至設計輪廓線。
5.根據權利要求1所述的隧道非爆開挖施工方法，其特徵是所述作業臺架為橫杆和豎杆搭成的腳手架，所述作業臺架上設有滑輪和支撐架，所述支撐架一端能夠繞與作業臺架的連接點圓周轉動，另一端上設置水磨鑽；所述支撐架通過設置在滑輪上的調節滑鏈牽引。
全文摘要
本發明公開的一種隧道非爆開挖施工方法，其特徵是具體包括以下步驟首先在開挖區域周邊內按設計間距在水平方向鑽劈裂孔；然後在洞內搭設作業臺架，使用水磨鑽沿開挖區域周邊以相割圓方式按水平方向施鑽取芯，在開挖區域周邊形成連續槽道臨空面；然後自連續槽道臨空面周邊向內進行分裂開挖巖體，人工清除劈裂巖體。該施工方法安全經濟、工效又相對較高，從而適用與下穿地表抗震等級低的構築物困難地段，或者不允許產生爆破震動的地段和部位的地下工程中。
文檔編號E21D9/00GK102392650SQ20111034115
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者張志和, 彭宇民, 洪開榮, 王小平, 羅瓊, 阮清林, 陸少偉, 陳宏宇, 陳海峰 申請人:中鐵隧道集團有限公司