巖石隧道破巖施工方法
【專利摘要】本發明提供了一種巖石隧道破巖施工方法。該方法主要包括:以機械破巖沿所施工隧道開挖前進方向在所施工隧道斷面內開挖一定深度的導峒，所述導峒的邊界不超出所施工隧道施工工藝設計的開挖邊界；以所述導峒的表面為爆破自由面，依據施工工藝設計的鉆爆參數，以鉆爆破巖對所述導峒的斷面實施擴挖。本發明巖石隧道破巖施工方法能夠為新施工工藝實現鉆爆法破巖施工的機械化作業——采用液壓鑿巖鉆車施工爆破孔和錨桿與錨索孔創造更好的條件。還能夠避免鉆爆掏槽造成大量巖石外拋，施工機械設備和管線等設施無需遠距離后撤，機械破巖掏槽與鉆爆破巖擴挖的“爆破”交替進行，施工速度高，施工成本低。
【專利說明】
巖石隧道破巖施工方法
技術領域
[0001]本發明涉及巖石隧道施工技術領域，尤其涉及一種巖石隧道破巖施工方法。
【背景技術】
[0002]巖石隧道施工過程中破巖是一個重要工序，破巖方法及工藝是否先進、科學直接影響到施工效率、施工速度等。目前巖石隧道掘進施工中，破巖方式有完全機械破巖和完全鉆爆破巖及機械破巖與鉆爆破巖相結合。由于完全用機械破巖受到多種因素制約，所占比例很小，長距離導峒機械破巖與擴挖鉆爆破巖相結合靈活性比完全機械破巖高，所占比例稍尚，完全鉆爆破巖由于靈活性最尚，所占比例也最尚。
[0003]完全鉆爆破巖因為采用鉆爆掏槽，爆破過程必然伴隨著大量巖石被拋離工作面，所以必須在爆破之前將施工炮眼、錨桿與錨索孔所用機械設備和其它設備及管線等撤離施工地點；撤離機械設備與設施對單斷面施工法來說，可能僅僅是影響有效作業時間和施工效率，對雙斷面的臺階施工法來說，還意味著由于受工程條件限制，如果采用鑿巖鉆車作為鑿巖手段，就必須進一步擴大兩個施工斷面之間的距離，以便為鑿巖鉆車和其它設備躲避爆破拋巖后退預留出足夠的距離，從而進一步擴大了兩個施工斷面之間的距離，這就必然降低鉆車作業效率，同時增加了巖石轉運的設備和相應成本費用。另外，完全以鉆爆破巖施工，還存在著掏槽深度有限，影響炮眼利用率、循環進尺低等問題。因此，為了以臺階法施工的大斷面和特大斷面隧道采用機械化施工，并且解決完全以鉆爆破巖施工存在的不足，就有必要研發為解決上述問題的先進巖石隧道施工工藝。
【發明內容】
[0004]本發明的實施例提供了一種巖石隧道破巖施工方法，以實現高效、經濟、快速地對巖石隧道進行破巖施工。
[0005]為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。
[0006]—種巖石隧道破巖施工方法，包括:
[0007]步驟1:以機械破巖沿所施工隧道開挖前進方向在所施工隧道斷面內開挖一定深度的導峒，所述導峒的邊界不超出所施工隧道施工工藝設計的開挖邊界；
[0008]步驟2:以所述導峒的表面為爆破自由面，依據施工工藝設計的鉆爆參數，以鉆爆破巖對所述導峒的斷面實施擴挖。
[0009]進一步地，當以鉆爆破巖對所述導峒斷面擴挖的距離與所述一定深度之間的差值小于所施工隧道施工工藝設計的設定值，則重復執行所述步驟1、步驟2。
[0010]進一步地，在施工隧道的開挖施工中，“機械破巖開挖導峒”與“鉆爆破巖擴挖導峒”的“爆破”兩個破巖過程相互交替進行，直至將所施工隧道開挖到預定位置;每次實施所述“鉆爆破巖擴挖導峒”的“爆破”之前，將所述“機械破巖開挖導峒”所用機械設備后退到作業地點后方的安全地帶或者所施工隧道施工工藝設計所設定的地帶。
[0011]進一步地，所述一定深度為根據所施工隧道的工程條件由施工工藝設計所設定的長度。
[0012]進一步地，所述設定的長度是介于I?5個鉆爆破巖步距的長度。
[0013]進一步地，所述導峒數量為一個或者多個。
[0014]進一步地，所述導峒的橫斷面是中空斷面或者圓環狀斷面。
[0015]進一步地，對所述導峒擴挖的順序是沿開挖前進方向進行。
[0016]進一步地，以鉆爆破巖對所述導峒的斷面擴挖過程中，根據施工工藝設計要求對圍巖進行相應的支護。
[0017]進一步地，機械破巖的具體方式根據所破巖石的物理力學特性確定，在包括切割破巖、碾壓或者沖擊破巖在內的多種破巖方式中選擇；當所破巖石巖性發生變化超出所用機械破巖方式的適用范圍時，變更為適用于所破巖石巖性的機械破巖方式。
[0018]由上述本發明的實施例提供的技術方案可以看出，本發明實施例的巖石隧道破巖施工方法采用短距機械破巖掏槽，能夠為新施工工藝實現鉆爆法破巖施工的機械化作業一一采用液壓鑿巖鉆車施工爆破孔和錨桿與錨索孔創造更好的條件。還能夠避免鉆爆掏槽造成大量巖石外拋，施工機械設備和管線等設施無需遠距離后撤，機械破巖掏槽與鉆爆破巖擴挖的“爆破”交替進行，機械破巖掏槽與鉆爆破巖的“打爆破孔”可以平行作業，能夠明顯提高工時利用率和施工速度。由于導峒可以無需支護，所以有施工效率高、施工速度高、施工成本低、工期縮短等一系列優勢。
[0019]本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021 ]圖1為本發明實施例一提供的一種巖石隧道破巖施工方法的處理流程圖；
[0022]圖2為本發明實施例提供的一種中空斷面的導峒示意圖；
[0023]圖3為本發明實施例提供的一種“機械破巖開挖導峒”過程示意圖；
[0024]圖4為本發明實施例提供的一種將機械設備后退到作業地點后方的安全地帶示意圖；
[0025]圖5為本發明實施例提供的一種“鉆爆破巖擴挖導峒”過程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0027]本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。
[0028]本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0029]為便于對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發明實施例的限定。
[0030]本發明實施例提出了一種大斷面巖石隧道掘進施工中的雙斷面臺階法小步距開挖超前導峒施工方法，也就是以新的“小步距機械破巖掏槽一一鉆爆破巖擴挖”為破巖基本工序，循環往復的施工工藝，取代已有的“連續長距離機械破巖開挖超前導峒一一鉆爆擴挖”的施工工藝.
[0031]本發明實施例提出的一種巖石隧道破巖施工方法的處理流程如圖1所示，包括如下的處理流程:
[0032]步驟S110、以機械破巖裝置沿所施工隧道開挖前進方向在所施工隧道斷面內開挖一定深度的導峒，所述導峒的斷面小于所施工隧道施工工藝設計的開挖斷面，并且所述導峒的邊界不超出所施工隧道施工工藝設計的開挖邊界。
[0033]上述一定深度為隧道施工工藝設計設定的長度，所述設定的長度介于I?5個鉆爆破巖步距的長度。
[0034]上述導峒數量至少為一個，上述導峒的橫斷面是中空斷面或者圓環狀斷面。圖2為本發明實施例提供的一種中空斷面的導峒示意圖。
[0035]步驟S120、以擴挖所述導峒斷面達到施工工藝設計的斷面標準為目標，以導峒的表面為爆破自由面，依據施工工藝設計的鉆爆參數，以鉆爆破巖對所述導峒的斷面實施擴挖。對所述導峒擴挖的順序是沿開挖前進方向進行。
[0036]上述爆破自由面又稱臨空面。被爆破的巖石或介質與空氣接觸的表面。有爆破自由面時，爆破的巖石才能沿此面移動破壞，它在工程爆破中起重要作用。為控制爆破的有效作用而人為地創造爆破自由面，如掘進爆破的掏槽、地表爆破時利用地形等，可以獲得最佳爆破效果。
[0037]在以鉆爆破巖對所述導峒的斷面擴挖的過程中，根據施工工藝設計要求對圍巖進行相應的支護。
[0038]步驟S130、當步驟S120以鉆爆破巖對所述導峒的斷面擴挖接近但不超過以機械破巖開挖的所述導峒的深度時，即當以鉆爆破巖對所述導峒斷面擴挖的距離與所述一定深度之間的差值小于所施工隧道施工工藝設計的設定值，則重復執行上述步驟S110、步驟S120。
[0039]因此，在應用本發明方法的隧道開挖施工中，“機械破巖開挖導峒”與“鉆爆破巖擴挖導峒”的“爆破”兩個破巖過程相互交替進行，直至開挖到預定位置。每次實施所述“鉆爆破巖擴挖導峒”的“爆破”之前，將所述“機械破巖開挖導峒”所用機械設備后退到作業地點后方的安全地帶或者所施工隧道施工工藝設計所設定的地帶。
[0040]本發明實施例提供的一種“機械破巖開挖導峒”與“鉆爆破巖擴挖導峒”兩個破巖過程相互交替進行的示意圖如圖3-5所示，圖3為“機械破巖開挖導峒”過程，圖4為將機械設備后退到作業地點后方的安全地帶，圖5為“鉆爆破巖擴挖導峒”過程。
[0041]在大斷面長距離的巖石隧道施工過程中，巖石巖性和硬度經常會發生很大的變化，如果只采用一種破巖方式的破巖一一無論是碾壓破巖或者刮削破巖，還是切削破巖、沖擊破巖，顯然是不科學、不合理的，因為每一種機械破巖方式對應的所破巖石與巖體硬度都有一個合理范圍，不可能對所有的巖石與巖體都是合適的。因此，本發明實施例中的機械破巖的具體方式根據所破巖石的物理力學特性確定，在包括切割破巖、碾壓或者沖擊破巖在內的多種破巖方式中選擇；當所破巖石巖性發生變化超出所用機械破巖方式的適用范圍時，變更為適用于所破巖石巖性的機械破巖方式。
[0042]綜上所述，本發明實施例的巖石隧道破巖施工方法采用短距機械破巖掏槽，與鉆爆擴挖施工工藝與已有施工工藝相比有很多好處，能夠為新施工工藝實現鉆爆法破巖施工的機械化作業一一采用液壓鑿巖鉆車施工爆破孔和錨桿與錨索孔創造更好的條件。還能夠避免鉆爆掏槽造成大量巖石外拋，施工機械設備和管線等設施無需遠距離后撤，機械破巖掏槽與鉆爆破巖擴挖穿插進行，機械破巖掏槽與施工爆破孔和錨桿、錨索平行作業。導峒可以無需支護，施工效率高，施工速度高，施工成本低，工期縮短等。可以采用機械化、臺階法施工大斷面和特大斷面隧道，并且解決完全以鉆爆破巖施工存在的不足。
[0043]本領域普通技術人員可以理解:附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發明所必須的。
[0044]本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置或系統實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述得比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。以上所描述的裝置及系統實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施例方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解并實施。
[0045]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，包括: 步驟1:以機械破巖沿所施工隧道開挖前進方向在所施工隧道斷面內開挖一定深度的導峒，所述導峒的邊界不超出所施工隧道施工工藝設計的開挖邊界； 步驟2:以所述導峒的表面為爆破自由面，依據施工工藝設計的鉆爆參數，以鉆爆破巖對所述導峒的斷面實施擴挖。2.根據權利要求1所述的巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，當以鉆爆破巖對所述導峒斷面擴挖的距離與所述一定深度之間的差值小于所施工隧道施工工藝設計的設定值，則重復執行所述步驟1、步驟2。3.根據權利要求1所述的巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，在施工隧道的開挖施工中，“機械破巖開挖導峒”與“鉆爆破巖擴挖導峒”的“爆破”兩個破巖過程相互交替進行，直至將所施工隧道開挖到預定位置;每次實施所述“鉆爆破巖擴挖導峒”的“爆破”之前，將所述“機械破巖開挖導峒”所用機械設備后退到作業地點后方的安全地帶或者所施工隧道施工工藝設計所設定的地帶。4.根據權利要求3所述的巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，所述一定深度為根據所施工隧道的工程條件由施工工藝設計所設定的長度。5.根據權利要求4所述的巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，所述由施工工藝設計所設定的長度是介于I?5個鉆爆破巖步距的長度。6.根據權利要求1所述的巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，所述導峒數量為一個或者多個。7.根據權利要求1所述的巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，所述導峒的橫斷面是中空斷面或者圓環狀斷面。8.根據權利要求1至4任一項所述的巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，對所述導峒擴挖的順序是沿開挖前進方向進行。9.根據權利要求5所述的巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，以鉆爆破巖對所述導峒的斷面擴挖過程中，根據施工工藝設計要求對圍巖進行相應的支護。10.根據權利要求5所述的巖石隧道破巖施工方法，其特征在于，機械破巖的具體方式根據所破巖石的物理力學特性確定，在包括切割破巖、碾壓或者沖擊破巖在內的多種破巖方式中選擇；當所破巖石巖性發生變化超出所用機械破巖方式的適用范圍時，變更為適用于所破巖石巖性的機械破巖方式。
【文檔編號】E21D9/00GK106089216SQ201610574719
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月19日
【發明人】張頂立, 曲天智, 王夢恕, 劉保國
【申請人】北京交通大學