[發明專利]煤系地層隧道銑挖與爆破聯合施工工法

有效

• 申請號: 201310182908.4
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103244133A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 母進偉;陳明輝;王伯航;計中彥;胡濤;湯懷;任達成;張學民;袁立;戴德江;孔矗
• 申請（專利權）人: 貴州省公路工程集團有限公司
• 主分類號: E21D9/04
• 分類號: E21D9/04
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 王娟;郭防

技術領域

本發明涉及一種煤系地層隧道銑挖與爆破聯合施工工法，屬于隧道施工工法技術領域。

背景技術

中國專利公報于2010年2月3日公開了專利申請號為200910305045.9、專利名稱為《海底隧道斷層破碎帶銑挖支護施工方法》的發明專利。該專利技術使用銑挖機對隧道的上半部分沿隧道輪廓進行刻槽，安裝鋼格柵后對上半部分中間巖體進行銑挖（全部用銑挖機作業完成），然后進行下半部分的銑挖或先進行爆破開挖，預留50～100cm的銑挖層，待爆破后，使用銑挖機進行輪廓銑挖。該專利技術適用于海底破碎地層，其適用的斷面小，對上半部分中間巖體使用銑挖作業，工作效率較低，銑挖過程中無法進行其它工序；再者對下半部分中間巖體若使用銑挖作業，同樣存在工作效率低的問題，若使用爆破作業，并預留銑挖層，那么在復雜的地層隧道中，爆破時其沖擊力會通過預留銑挖層傳遞到周邊巖體中，可能引起周邊巖體塌方等問題。隨著我國交通基礎建設的快速發展，特別是西部大開發戰略的不斷推進，山區高速公路快速發展，為縮短公路里程、適應山區地形、節省投資，減少耕地占用，隧道成為很重要的一種公路結構形式。目前隧道開挖施工主要根據新奧法原理，開挖方法分為機械切削法和鉆爆法兩種，但限于掘進機、劈石機、TBM等大型機械設備價格昂貴、維修困難、工效低等因素，實際工程中以鉆爆法為主，在未來隧道建設中仍將占據著重要地位。新奧法強調通過光面或預裂爆破方法降低爆破振動，減少對隧道圍巖和支護體系的振動影響，最大限度地保護圍巖，控制爆破對圍巖體的損傷程度，減少超欠挖，充分利用圍巖的自承載能力。光面爆破技術在隧道鉆爆法施工中被確認為控制周邊超欠挖的標準方法之一，它對地質條件適應性強、有著開挖質量控制好、節約支護成本等優點，能有效提高開挖作業的工作效率。根據市場調研以及我公司大量的隧道工程實踐，光面爆破技術在Ⅰ～Ⅲ級硬質圍巖掘進中獲得較好的應用效果，但在節理發育的Ⅳ、Ⅴ、VI級中等硬度或較軟圍巖體中應用時往往效果不佳，爆破擾動大，超欠挖嚴重，拱頂部位常出現不同程度的掉塊或塌方問題。在偏軟的Ⅳ、Ⅴ、VI級圍巖中應用時，除了上述問題，還面臨圍巖大變形和初支傾斜等難題。調查統計表明，出現上述問題的主要原因一方面是隧道施工控制問題，如隧道開挖臺階長度過長、初期支護未及時封閉成環和二次襯砌未及時跟進導致圍巖失穩等，另一方面是源于鉆爆法自身的缺陷，如對圍巖擾動深、爆破振動大、變形不易控制等，僅通過光爆優化無法從根本上解決鉆爆工法的不足。貴州是我國南方產煤大省，煤系地層分布廣泛，隨著西部高速公路建設的快速發展，大量公路隧道將不可避免地穿越煤系地層，煤系地層是隧道建設中的不良地質現象，直接關系到隧道施工及營運的安全，圍巖級別多為IV～VI級軟弱破碎巖體，實際工程中除了面臨防突、防瓦斯等安全問題，還面臨大變形、塌方及冒頂等難題，施工風險高，難度大。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種煤系地層隧道銑挖與爆破聯合施工工法，解決煤系地層隧道在施工時對于節理發育的Ⅳ、Ⅴ、VI級中等硬度或較軟圍巖體鉆爆施工時引起的爆破擾動大、超挖嚴重、局部塌方不斷的技術難題以及煤層瓦斯隧道具有高風險等施工問題。

本發明的技術方案：一種煤系地層隧道銑挖與爆破聯合施工工法，根據上下臺階法將煤系地層隧道橫斷面劃分為上臺階弧導部分、上臺階核心土部分、下臺階右側邊墻部分、下臺階核心土部分以及下臺階左側邊墻部分，對于各部的施工按如下步驟進行：

A、對上臺階弧導部分實施銑挖切槽；

B、上臺階弧導部分切槽完成后，進行初期支護，形成穩定的承載拱；

C、對下臺階左側邊墻部分、下臺階右側邊墻部分進行下臺階兩側邊墻部分銑挖切槽，并施作初期支護；

D、對上臺階核心土部分、下臺階核心土部分進行核心土鉆孔、裝藥、起爆作業，通風后出渣；

E、重復步驟A～D，直至整個隧道開挖結束。

上述的煤系地層隧道銑挖與爆破聯合施工工法，所述步驟C中對下臺階左側邊墻部分、下臺階右側邊墻部分連續銑挖作業時，保持左、右邊墻部分縱向錯開2～3榀，待一側施作完成初期支護后，再進行另一側邊墻銑挖切槽并施作初期支護。

上述的煤系地層隧道銑挖與爆破聯合施工工法，所述步驟B中對上臺階弧導部分施作初期支護的時候，同時進行步驟C。