[發明專利]一種豎井小斷面成孔后全斷面開挖方法

有效

• 申請號: 201510336301.6
• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN104989409B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 楊晉文;朱衛東;王濤;張旭東;呂秀華;貢向陽;呂志軍;李文軍;汪海洋;楊賀
• 申請（專利權）人: 中鐵十六局集團第五工程有限公司;中鐵十六局集團有限公司
• 主分類號: E21D1/00
• 分類號: E21D1/00;E21D5/04;E21D20/00;F42D3/00
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙)11210
• 代理人: 田磊

技術領域

本發明涉及豎井施工方法技術領域，具體來說，涉及一種豎井小斷面成孔后全斷面開挖方法。

背景技術

目前豎井施工方法主要以地鐵工作井和礦山豎井施工為主，均使用大型機械設備，投入較大，斷面較大，在隧道內大型機械設備無法使用。豎井掘進方法參照天井施工主要有：普通法、吊罐法、爬罐法、深孔法、鉆孔法。

普通法：利用鑿巖平臺自下向上掘進，施工不夠安全；若采用自上向下掘進，出碴較為困難。

吊罐法：先采用小斷面成孔，然后安裝可升降吊罐作為鉆孔平臺，自下向上掘進。需增加機械投入，由于自下向上掘進，施工不夠安全，特別在臨近貫通時更為突出。

爬罐法：先采用普通法自下向上掘進3～5m作為爬罐安裝洞室，在洞室頂、側壁上打設錨桿安裝軌道作為爬罐的運行軌道，同時在下部通道內還要安裝為爬罐提供動力的傳動裝置。與提罐法相同，爬罐作為鉆孔平臺，自下向上進行掘進施工。設備投入較大，由于自下向上掘進，施工不夠安全。

深孔法：先在豎井上方向上掘進3～４ｍ補償空間，在豎井上部安裝深孔鉆機，按斷面尺寸沿井高自上向下鉆一組平行深孔，然后自下向上分段爆破。此方法需在豎井上部向上開挖3～４ｍ補償空間，豎井貫通后補償空間的襯砌較為困難，需增加深孔鉆機，不夠經濟，雖然只有裝藥時存在人員暴露在巖石下面，也同樣存在安全隱患。

鉆孔法：有兩種方式，一種是上擴式，將鉆機安裝在豎井上部，用牙輪鉆頭向下鉆導向孔與下部貫通后換上擴孔刀頭，由下向上擴孔形成需要的斷面。另一種是下擴式，與上擴式相反，鉆機安裝在豎井下方，向上打導向孔，安裝擴孔刀頭后向下擴孔。此方法需增加機械投入，且僅適用于與圓形斷面。

豎井延伸方法：自下而上小斷面反掘隨后刷大井筒和自上而下井筒全斷面延伸兩種。其中，自下而上小斷面反掘隨后刷大井筒：利用普通法、吊罐法、爬罐法、深孔法、鉆孔法自下向上掘進小斷面反井，為通風、行人和供料創造有利條件，然后自上向下或自下向上刷大反井至設計斷面。小斷面反井為自下向上掘進，施工安全風險較大，另外反井掘進依據普通法、吊罐法、爬罐法、深孔法、鉆孔法，必將存在上述方法的缺點，對反井進行刷大至設計斷面，并非一次開挖至設計斷面，增加了施工量不夠經濟且安全風險也會同時增加，同時井壁的挖掘不易于控制。自上而下井筒全斷面延伸：自上向下沿豎井全斷面進行開挖。出碴較為困難。

綜上所述，現有的豎井開挖方法均存在出碴困難的問題，所以，研制出一種施工安全、出碴方便的豎井小斷面成孔后全斷面開挖方法，便成為業內人士亟需解決的問題。

發明內容

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種豎井小斷面成孔后全斷面開挖方法，以解決現有技術中存在的問題。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種豎井小斷面成孔后全斷面開挖方法，包括如下步驟：

步驟一：小斷面成孔，在隧道頂部由上向下進行人工挖孔，根據事先計算，預埋若干爆破點，每次爆破后使用小型吊運機人工配合上部出碴并在井壁噴射混凝土，挖孔、爆破、出碴、井壁噴射混凝土各工序交替循環進行直至小斷面孔孔深到達正洞二襯頂部；

步驟二：爆除小斷面孔孔底范圍內的正洞二襯，爆除后的正洞二襯混凝土落于正洞仰拱面之上，在正洞內利用機械進行出碴；

步驟三：全斷面成孔，在豎井范圍內自上向下打孔進行爆破，利用機械、人工將石碴沿小斷面孔傾倒至正洞仰拱面上，在正洞內利用機械進行出碴，并在井壁打設錨桿、噴射混凝土，爆破、出碴、井壁打設錨桿、噴射混凝土各工序交替循環進行，其中，最后一次爆破施工上、下同時進行，上部進行爆除剩余巖層施工，下部進行爆除豎井范圍內的正洞二襯混凝土施工；

步驟四：步驟三中未打設錨桿部位，在出碴結束后，在正洞對其進行噴射混凝土施工，在豎井襯砌前進行打設錨桿施工。

進一步的，在步驟一及步驟二中，小斷面孔直徑為1m，每次爆破的縱向深度為1m左右，井壁噴射混凝土的厚度為8cm。

進一步的，在步驟一及步驟二中，采取直接丈量已開挖小斷面孔孔深與已知設計井深進行比較，從而確定正洞二襯頂部剩余巖層厚度。

進一步的，在步驟三中，每次爆破后小斷面孔孔口周圍標高應低于豎井周邊底面20cm，井壁噴射混凝土的厚度為8cm，以150×150cm梅花形布置在豎井側壁打設3m長的φ22砂漿錨桿。

進一步的，在步驟三中，施工中直接丈量剩余小斷面孔孔深，確定豎井底部距正洞拱頂的巖層厚度。

進一步的，在步驟三中，每次爆破后均將豎井底面虛碴清理干凈。