[發(fā)明專利]一種爆破震動受限的巖石隧道開挖方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610310529.2
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN106014421B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱漢華;陳孟沖;牛富生
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波市交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;F42D1/00;F42D1/08;F42D3/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 張法高,傅朝棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程施工領(lǐng)域，涉及一種爆破震動受限的巖石隧道開挖支護技術(shù)。

背景技術(shù)

高速鐵路附近或交叉或接近的新建中短長度巖石隧道施工過程中爆破震動受限，而機械切削(大型隧道掘進(jìn)機)開挖代價太高、輕型隧道掘進(jìn)機和液壓劈裂效率太低或挖不動硬巖，很難滿足高速鐵路附近或交叉或接近的新建中短長度巖石隧道施工的經(jīng)濟與效率問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種爆破震動受限的巖石隧道開挖方法。

一種爆破震動受限的巖石隧道開挖方法，步驟如下：

S1：采用潛孔鉆在隧道周邊內(nèi)圈鉆類似蜂窩煤的梅花形孔,然后采用撞擊錘撞擊梅花形孔，擊碎梅花形孔壁巖石，完成循環(huán)開挖隧道內(nèi)圈巖石；

S2：隧道周邊巖石采用風(fēng)鉆打孔，劈裂爆破，完成巖石隧道開挖。

作為優(yōu)選，所述的梅花形孔的開挖的密度和撞擊錘撞擊能量的確定方法如下：

S101：根據(jù)下式確定撞擊錘撞擊梅花形孔的撞擊能量E，計算公式為：

其中：V_min為隧道臨近建筑物允許控制地表振動速度值；K為地質(zhì)條件影響系數(shù)；E為撞擊能量；R為測點與沖擊點距離；f為沖擊頻率；m為沖擊能增加時沖擊振動的變化指數(shù)；n為沖擊振動隨距離增大的衰減指數(shù)；α為沖擊頻率變化指數(shù)；

S102：在確定撞擊能量E值條件下，試驗調(diào)整隧道內(nèi)梅花形孔開挖的密度，以改變打孔后撞擊面的剩余巖石面積，達(dá)到開挖要求。

作為優(yōu)選，所述的劈裂爆破的單段裝藥量Q值根據(jù)以下公式計算：

式中：V_min為隧道臨近建筑物允許控制地表振動速度值；k地形條件系數(shù)；R離爆點距離(m)；α地質(zhì)條件系數(shù)；

在確定單段裝藥量Q值條件下，根據(jù)巖石強度和一次爆破要求，試驗調(diào)整隧道周邊巖石劈裂層厚度，達(dá)到一次安全開挖隧道周邊巖石。

本發(fā)明的理論依據(jù)如下：

根據(jù)隧道巖石開挖耗能引起臨近建筑物振動公式：

V_MAX＝V₁+V₂+V₃+V₄≤V_min (1.1)

式(1.1)中，V₁為隧道內(nèi)潛孔鉆鉆2m深梅花形孔耗能起引起臨近建筑物振動速度值，其量值小，一般可忽略不計；V₂為隧道內(nèi)機械撞擊破碎梅花形孔壁巖石耗能引起臨近建筑物振動速度值；V₃為隧道內(nèi)周邊巖石劈裂爆破耗能引起臨近建筑物振動速度值；V₄為隧道內(nèi)其它作業(yè)耗能引起臨近建筑物振動速度值，其量值小，一般可忽略不計；V_MAX為隧道內(nèi)巖石開挖耗能引起臨近建筑物振動速度值總和；V_min為隧道臨近建筑物允許控制振動速度值。隧道內(nèi)巖石開挖中撞擊、爆破是分開進(jìn)行的，因此，控制隧道內(nèi)巖石開挖引起臨近建筑物振動速度只需控制V₂、V₃，而V₂、V₃可以根據(jù)巖石硬度采用公式(1.2)、(1.3)試驗調(diào)整隧道內(nèi)梅花形孔壁橫截面積和隧道周邊巖石劈裂層厚度，使得公式(1.1)V_MAX＝V₂(或V₃)≤V_min。

研究發(fā)現(xiàn)，其中爆破對周邊建筑物振動的經(jīng)驗公式：

V_min＝k(Q^1/3/R)^α (1.2)

Q為單段裝藥量，k和α的取值與巖石硬度有關(guān)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，具體如下表所示。

隧道周邊巖石采用風(fēng)鉆打孔，少量裝藥的劈裂爆破，根據(jù)公式(1.1)V_MAX＝V₃≤V_min控制單段裝藥量Q值，在確定單段裝藥量Q值條件下，根據(jù)巖石強度和一次爆破要求，試驗調(diào)整隧道周邊巖石待劈裂層厚度，以便一次性爆破再不對臨近建筑物產(chǎn)生危害的情況下開挖隧道周邊巖石。

沖擊施工對周圍建筑物影響的經(jīng)驗公式：

V_min＝KE^mRⁿf^α (1.3)