[發(fā)明專利]三維多階段隧道掘進(jìn)方法及其設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00811401.3
• 申請日: 2000-08-07
• 公開（公告）號: CN1369055A
• 公開（公告）日: 2002-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧東映;李燦雨
• 申請（專利權(quán)）人: LTM公司
• 主分類號: F42D1/00
• 分類號: F42D1/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 劉興鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隧道掘進(jìn)方法；以及特別是涉及一種三維多階段隧道掘進(jìn)方法及其設(shè)備，其中在通過隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)挖掘引導(dǎo)隧道的期間可以同時實施鉆孔和爆破的工作，于是可以減少挖掘的周期和費用。

背景技術(shù)

在巖石隧道掘進(jìn)的工作中，為了解決地面震動的問題和改善隧道掘進(jìn)率，已經(jīng)提出了一種隧道掘進(jìn)機(jī)/新奧地利掘進(jìn)方法(TBM/NATM)。根據(jù)這個結(jié)合的TBM/NATM方法，在使用NATM方法挖掘用于擴(kuò)大的隧道剩余部分的同時，使用TBM挖掘一個引導(dǎo)隧道。

對于傳統(tǒng)的使用TBM引導(dǎo)隧道的隧道掘進(jìn)或擴(kuò)大爆破，通常使用一種用于在掘進(jìn)方向獲得鉆孔和爆破的縱向鉆孔和爆破方法(在后文中，稱為縱向鉆孔和爆破方法)來實施鉆孔和爆破。在大部分挖掘面上，根據(jù)工作環(huán)境使用一個腿鉆機(jī)或一個車裝鉆機(jī)在一個要被挖掘的區(qū)域上鉆裝藥孔。

下面結(jié)合圖1和圖2A到2D描述現(xiàn)有的縱向鉆孔和爆破方法。

參考圖1，根據(jù)一個排列鉆裝藥孔4，對于每個裝藥孔4的每個圓圈中的參考標(biāo)記指示了爆破的順序。

圖2A到2D是描述現(xiàn)有的縱向鉆孔和爆破方法的各個步驟的示意圖。參考標(biāo)記1，2，3、4和5分別代表一個引導(dǎo)隧道、一個上半部分、一個下半部分、裝藥孔和一個直線鉆孔區(qū)域。

根據(jù)現(xiàn)有的縱向鉆孔和爆破方法，首先在圖2A所示的上半部分2上鉆裝藥孔4。根據(jù)工作的情況，使用立式鉆機(jī)實施一預(yù)定長度隧道的鉆掘。或使用車裝鉆機(jī)實施巖栓或裝藥孔的鉆掘。

因此，如圖2B所示，實施裝藥孔4的鉆掘。在這個時刻，確定裝藥孔4的爆破延遲次序。爆破延遲次序用于依次產(chǎn)生爆破，從一個最靠近一個引導(dǎo)隧道1的自由面的區(qū)域開始以便獲得一個由引導(dǎo)隧道1所提供的一個自由面，該次序被這樣確定，即爆破依次從最靠近引導(dǎo)隧道1的最內(nèi)區(qū)域進(jìn)行到最遠(yuǎn)離引導(dǎo)隧道1的最外部區(qū)域。在這個時刻，也確定了直線鉆孔區(qū)域5的爆破延遲次序。與引導(dǎo)隧道1的相似，這樣確定最外部分的爆破延遲次序，即它對應(yīng)于一個底部部分、一個下部部分和一個頂部部分的次序。在確定爆破延遲次序的基礎(chǔ)上，實施直線鉆孔區(qū)域5的裝藥。在這個情況下，預(yù)先確定的炸藥量被裝入到直線鉆孔區(qū)域5的爆破部分中，要考慮到在如圖2B所示在鉆孔和爆破之后產(chǎn)生的巖石松動區(qū)域。

在完成裝藥之后，安裝計劃好的爆破延遲次序?qū)嵤┍啤Ｔ诒浦笄宄a(chǎn)生的碎料，如圖2C所示。此后，如圖2D所示，在整個區(qū)域中鉆掘具有一預(yù)定長度的裝藥孔4。重復(fù)上述步驟以獲得所需要的隧道。

在按照上述的次序挖掘一個隧道的傳統(tǒng)的縱向爆破方法中，因為裝藥孔4是布置在一個隧道掘進(jìn)的方向，爆破震動將會通過隧道的整個長度傳遞到地表面。于是，當(dāng)爆破壓力和能量從爆破點傳遞到巖石上時，就會產(chǎn)生地面的爆破震動。由于這個地面震動，安裝在靠近隧道上面部分的區(qū)域的結(jié)構(gòu)和其它對震動敏感的設(shè)施將受到嚴(yán)重的破壞。

在傳統(tǒng)的縱向鉆孔和爆破的方法中，只是在去除用于TBM碎料車的軌道之后，在縱向?qū)嵤㏕BM引導(dǎo)隧道的擴(kuò)大爆破。于是限制了依次挖掘的長度。由于挖掘長度的增加，將增加過度斷裂和鉆孔的時間。在挖掘之后再實施裝藥孔的鉆掘是不便利的，因為隧道表面十分不規(guī)則平整，以及限制了在掘進(jìn)方向用于裝藥孔的鉆掘的長度。此外，在使用TBM完成引導(dǎo)隧道的挖掘的之后，在隧道掘進(jìn)工作中應(yīng)當(dāng)重復(fù)實施鉆孔—裝藥—爆破—碎料清除的步驟。于是，引導(dǎo)隧道可以被無效率地使用。這將導(dǎo)致長的建設(shè)周期和高的建筑成本。此外，因為堆積的挖掘區(qū)域下面的碎料需要使用適合的機(jī)械設(shè)備逐一地裝載到卸載車上，這需要長的時間去除碎料，以便直到去除所有的碎料實施下面的步驟。

在這個去除碎料的步驟中，可支撐的隨后的車輛的數(shù)量受到限制，借此用作在提高挖掘長度中的阻礙因素。此外，隨著挖掘長度的增加，不可避免地要增加過度斷裂。盡管在預(yù)定區(qū)域的過度斷裂可以增加挖掘的長度，但是增加了碎料量和去除碎料的時間。因此，考慮到隧道挖掘周期時間，要對挖掘長度的增加進(jìn)行限制。

為了解決上述的問題，在韓國專利No.98-143712中公開了一種雙向鉆孔和爆破方法以及裝藥孔鉆掘設(shè)備。圖3A和3B分別顯示了排列的裝藥孔，圖3C分別顯示了沿著在圖3A和3B中的A-A和B-B線的截面視圖。圖4A到4D是分別描述雙向鉆孔和爆破方法的順序步驟地示意圖。

參考圖3A到3C，沿著引導(dǎo)隧道7的徑向方向鉆取網(wǎng)格形狀的裝藥孔，接著在一個最外的隧道部分中沿著縱向進(jìn)行鉆掘。在這個時候，分配給每個裝藥孔9的圓圈中的參考數(shù)字代表爆破次序。