一種靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法減震開挖方法與流程
本發(fā)明涉及一種地下硐室鉆爆法開挖減震方法，尤其涉及一種靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法。
背景技術(shù)：
在交通工程、礦山和水電壩基等的地下硐室開挖過程中，不可避免的出現(xiàn)溶腔、斷層破碎帶和軟弱夾層帶，地質(zhì)條件主要表現(xiàn)為同一水平巖層往往呈現(xiàn)直接從全風(fēng)化越級進(jìn)入中風(fēng)化甚至微風(fēng)化地段，各層由于所受的風(fēng)化作用程度深淺不同，表現(xiàn)出的物理力學(xué)性質(zhì)存在較大的差異，若地下硐室在軟硬不均的巖體邊界處，采用鉆爆法進(jìn)行地下硐室施工會直接造成周邊巖體的損傷，甚至出現(xiàn)沉陷、坍塌、涌水和人員安全等惡性事故，進(jìn)而造成災(zāi)難性的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會影響。此外超小凈距、交叉隧道等工程也經(jīng)常出現(xiàn)基巖層厚度小于爆破松動(dòng)圈的情況，新建隧道的爆破開挖同樣會對中間巖體和既有硐室結(jié)構(gòu)產(chǎn)生震動(dòng)損傷等的工程問題。
巖體的爆破安全性評價(jià)主要根據(jù)振速和頻率等指標(biāo)進(jìn)行的，其中巖體的爆破峰值振速是主控因素。在地下硐室的鉆爆開挖過程中，掏槽眼主要是在掌子面形成臨空面，需要的藥量最大，其引起的巖體振動(dòng)往往即是整個(gè)掌子面開挖的爆破峰值振速。此外，對基巖層厚度小于爆破松動(dòng)圈的地下硐室，周邊眼的開挖也會對附近巖體造成較大影響，因此控制掏槽眼和周邊眼的爆破峰值振速是此類工程安全施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
為了減小掌子面爆破對周邊巖體的擾動(dòng)，工程上一般采用預(yù)裂的方法。第一類是采用機(jī)械的方式，沿開挖輪廓線鉆鑿緊密相鄰的炮眼(接近于互相貫穿，人為地造成弱面)，這些炮眼內(nèi)不裝藥，然后視其離自由面的遠(yuǎn)近再鉆一至若干排炮眼并裝藥爆破，利用不裝藥炮眼隔離爆破荷載，達(dá)到控制爆破的目的，但這種方法鉆研工作量大，費(fèi)用高，嚴(yán)重影響施工效率；第二類方法是沿開挖輪廓線設(shè)置預(yù)裂光爆層，裝藥后使之先于其它炮眼先起爆，最終形成沿開挖輪廓線形成貫通性的裂縫，將待開挖區(qū)與圍巖區(qū)分割開來。但對于硐室外圍基巖體厚度本身較薄的情況，預(yù)裂爆破本身也會對周邊圍巖產(chǎn)生較大的擾動(dòng)，工程上造成的巖體破裂，硐室坍塌的工程事故屢見不鮮。為此，工程上楊樹仁等人(申請?zhí)?01210462523.9)提出一種混合巖體切縫藥包的方法，以其引導(dǎo)預(yù)裂爆破荷載作用于開挖輪廓線，達(dá)到降低預(yù)裂爆破對法向巖體的振動(dòng)影響，但該方法依舊采用炸藥起爆方式形成預(yù)裂縫，仍然無法避免預(yù)裂縫施做時(shí)對近區(qū)巖體的損傷，對于圍巖較薄條件下硐室開挖仍然存在較大的安全威脅。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的是針對薄基巖層地下硐室開挖過程中出現(xiàn)的圍巖爆破擾動(dòng)問題，提出一種靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震開挖方法，以更好地減緩鉆爆法開挖地下硐室過程中對周邊巖體的振動(dòng)損傷。
本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，包括以下步驟：在石質(zhì)隧道或巷道的掘進(jìn)過程中，首先采用鑿巖機(jī)或者風(fēng)炮機(jī)在掌子面分別施做周邊眼、掏槽眼、輔助眼、內(nèi)圈眼和底板眼；然后，在周邊眼或者底板眼中插入切縫鋼管，在切縫鋼管中裝入無聲爆破劑，通過無聲爆破劑施做預(yù)裂縫；接著，在掏槽眼處也裝入無聲爆破劑，完成掌子面掏槽眼施工；最后，在余下的輔助眼、內(nèi)圈眼、底板眼或者周邊眼中分別裝入乳化炸藥，采用微差爆破的方法完成掌子面的鉆爆開挖。
優(yōu)選的，所述的靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，所述周邊眼、掏槽眼、輔助眼、內(nèi)圈眼和底板眼施做完成后，進(jìn)行炮眼清洗。
優(yōu)選的，所述的靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，所述切縫鋼管定向插入到周邊眼或者底板眼中，所述切縫鋼管的開縫寬度為4～6mm，所述切縫鋼管的開縫位置根據(jù)預(yù)裂面形狀確定。
優(yōu)選的，所述的靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，所述切縫鋼管由
優(yōu)選的，所述的靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，所述切縫鋼管中裝入無聲爆破劑后，采用黃泥或者錨固劑封堵周邊眼或者底板眼的孔口，封堵長度不少于5cm，待無聲爆破劑膨脹后，施做預(yù)裂縫。
優(yōu)選的，所述的靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，所述切縫鋼管中的無聲爆破劑的水灰比為0.32，所述切縫鋼管中的無聲爆破劑先裝入到藥劑袋，再將藥劑袋裝入到切縫鋼管中，無聲爆破劑裝入到藥劑袋時(shí)要進(jìn)行逐段搗鼓密實(shí)。
優(yōu)選的，所述的靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，所述藥劑袋為高強(qiáng)纖維紙袋，所述藥劑袋的直徑略小于或等于切縫鋼管的內(nèi)徑，所述藥劑袋的長度為周邊眼或者底板眼炮眼深度的1.1倍。
優(yōu)選的，所述的靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，裝有所述無聲爆破劑的藥劑袋采用潔凈水浸泡45s，潔凈水完全淹沒藥劑袋，使藥劑袋充分濕潤，待藥劑袋完全不冒氣泡時(shí)，取出藥劑袋逐段裝入到切縫鋼管中。
優(yōu)選的，所述的靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，所述掏槽眼中的無聲爆破劑的水灰比為0.28，掏槽眼中的無聲爆破劑先裝入到藥卷袋，藥卷袋浸泡45s后，待藥卷袋完全不冒氣泡時(shí)，再將藥卷袋裝入到掏槽眼。
優(yōu)選的，所述的靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，所述乳化炸藥裝入到炮眼后，炮眼的孔口采用炮泥封堵，堵塞的長度不少于20cm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明采用無聲爆破劑與切縫鋼管結(jié)合，通過準(zhǔn)靜力的方法在掌子面周邊完成預(yù)裂縫，為后續(xù)其它炮眼的施工起到隔震作用，克服了預(yù)裂縫施工時(shí)臨近巖體振動(dòng)過大的問題，同時(shí)消除了掏槽眼爆破施工所引起的震動(dòng)，顯著地降低了地下硐室鉆爆開挖對周邊敏感對象的振動(dòng)影響。此外，采用該方法可實(shí)現(xiàn)交通隧道、礦山巷道的全斷面開挖，可大幅提高施工效率。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明施做例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對施做例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)施做例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的地質(zhì)風(fēng)化剖面圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1切縫鋼管的橫截面圖。
具體施做方式
下面將結(jié)合本發(fā)明施做例中的附圖，對本發(fā)明施做例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的施做例僅僅是本發(fā)明一部分施做例，而不是全部的施做例?；诒景l(fā)明中的施做例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他施做例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1
某雙向六車道公路隧道，最大埋深約180m，內(nèi)輪廓采用三心圓拱頂曲墻斷面，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，凈寬15.5m，結(jié)構(gòu)內(nèi)凈高5.0m，內(nèi)輪廓面積133.5m2，最大開挖跨徑18m。隧道k162+420～k162+464段洞身全部進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖，拱頂中風(fēng)化圍巖厚度0.7m～5m。據(jù)《中國隧道及地下工程修建技術(shù)》所述，采用鉆爆法施工，洞身圍巖會產(chǎn)生1～2m厚爆破松動(dòng)圈，拱頂頂板硬巖厚度不能安全儲備，如圖1所示。此段施工采取靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，單次循環(huán)爆破進(jìn)尺為2.2m，具體技術(shù)措施為：
(1)施做炮眼，使用鑿巖機(jī)打設(shè)包括掏槽眼、輔助眼、周邊眼、底板眼和擴(kuò)槽眼的炮眼，炮眼內(nèi)相關(guān)藥卷如下表。輔助眼和底板眼采用乳化炸藥起爆，其中，爆破藥卷直徑為32mm；掏槽眼和周邊眼采用靜力爆破的方法開挖，其他各種炮眼采用
(2)切縫鋼管的制作，切縫鋼管由
(3)施做預(yù)裂縫，根據(jù)中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《無聲爆破劑》(標(biāo)準(zhǔn)號jc506-92)，選用sca-ii型無聲爆破劑，采用如下步驟完成周邊眼無聲爆破劑安裝，沿開挖輪廓線施做預(yù)裂縫：
第一步，制作比切縫鋼管內(nèi)經(jīng)略小的高強(qiáng)纖維紙袋，長度與孔深等長，用于裝入無聲爆破劑；
第二步，將無聲爆破劑的水灰比(水與爆破劑質(zhì)量比)調(diào)到0.32，裝入藥劑袋，逐段搗鼓密實(shí)，無聲爆破劑裝入至藥劑袋長度的90％后封扎緊實(shí)；
第三步，采用潔凈水浸泡裝有無聲爆破劑的藥劑袋45s，潔凈水完全淹沒藥劑袋，使藥劑袋充分濕潤，待藥劑袋完全不冒氣泡時(shí)，取出藥劑袋逐段裝入到周邊眼，注意裝填密實(shí)，直至周邊眼的孔口5～8cm，周邊眼的孔口采用黃泥封堵。
第四步，待藥劑袋中的無聲爆破劑藥劑反應(yīng)5～10min后，向預(yù)裂縫掌子面淋水，加速藥劑反應(yīng)，至藥劑反應(yīng)45min后，檢查環(huán)向預(yù)裂縫形成情況，對于沒有連通段，重復(fù)第三步、第四步，直至最終形成環(huán)向預(yù)裂縫。
(4)掏槽眼施工，采用如下步驟完成：
第一步，將無聲爆破劑的水灰比調(diào)到約0.28，裝入藥卷袋，逐條捅實(shí)，無聲爆破劑裝入至藥劑袋長度的90％后封扎緊實(shí)；
第二步，采用潔凈水浸泡裝有無聲爆破劑的藥劑袋45s，潔凈水完全淹沒藥卷袋，使藥卷袋充分濕潤，待藥卷袋完全不冒氣泡時(shí)，取出藥卷袋逐段裝入到掏槽眼，注意裝填密實(shí)，直至掏槽眼的孔口5～8cm，掏槽眼的孔口采用黃泥封堵。
第三步，待藥卷袋中的無聲爆破劑藥劑反應(yīng)5～10min后，向預(yù)裂縫掌子面淋水，加速藥劑反應(yīng)，藥劑反應(yīng)45min。
(5)其它炮眼(輔助眼、底板眼、擴(kuò)槽眼)施工，為了實(shí)現(xiàn)更好的爆破效果，達(dá)到預(yù)期的爆破目的，普通段采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，炮眼的孔口應(yīng)堵塞不少于40cm的炮泥，且要求將炮泥堵在與裝藥相接的部位。周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)爆索連接間隔裝藥結(jié)構(gòu)，底部藥量適當(dāng)加強(qiáng)，并且炮眼口應(yīng)堵塞不少于20cm的炮泥。
實(shí)施例2
一種靜力爆破預(yù)裂隔震的地下硐室鉆爆法開挖減震方法，包括以下步驟：在石質(zhì)隧道或巷道的掘進(jìn)過程中，首先采用鑿巖機(jī)或者風(fēng)炮機(jī)在掌子面分別施做周邊眼、掏槽眼、輔助眼、內(nèi)圈眼和底板眼，并清洗炮眼內(nèi)的內(nèi)外的余渣以及余水；然后，在周邊眼或者底板眼中插入切縫鋼管，在切縫鋼管中裝入無聲爆破劑，通過無聲爆破劑施做預(yù)裂縫；接著，在掏槽眼處也裝入無聲爆破劑，完成掌子面掏槽眼施工；最后，在余下的輔助眼、內(nèi)圈眼、底板眼或者周邊眼中分別裝入乳化炸藥，乳化炸藥后炮眼的孔口采用炮泥封堵，堵塞的長度不少于20cm，再采用微差爆破的方法完成掌子面的鉆爆開挖。
所述切縫鋼管定向插入到周邊眼或者底板眼中，所述切縫鋼管的開縫寬度為4～6mm，所述切縫鋼管的開縫位置根據(jù)預(yù)裂面形狀確定。所述切縫鋼管由
所述切縫鋼管中裝入無聲爆破劑后，采用黃泥或者錨固劑封堵周邊眼或者底板眼的孔口，封堵長度不少于5cm，待無聲爆破劑膨脹后，施做預(yù)裂縫。所述切縫鋼管中的無聲爆破劑的水灰比為0.32，所述切縫鋼管中的無聲爆破劑先裝入到藥劑袋，再將藥劑袋裝入到切縫鋼管中，無聲爆破劑裝入到藥劑袋時(shí)要進(jìn)行逐段搗鼓密實(shí)。
所述藥劑袋為高強(qiáng)纖維紙袋，所述藥劑袋的直徑略小于或等于切縫鋼管的內(nèi)徑，所述藥劑袋的長度為周邊眼或者底板眼炮眼深度的1.1倍。裝有所述無聲爆破劑的藥劑袋采用潔凈水浸泡45s，潔凈水完全淹沒藥劑袋，使藥劑袋充分濕潤，待藥劑袋完全不冒氣泡時(shí)，取出藥劑袋逐段裝入到切縫鋼管中。
所述掏槽眼中的無聲爆破劑的水灰比為0.28，掏槽眼中的無聲爆破劑先裝入到藥卷袋，藥卷袋浸泡45s后，待藥卷袋完全不冒氣泡時(shí)，再將藥卷袋裝入到掏槽眼。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳施做例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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