[發明專利]熱膨脹破巖管、硬巖地層基坑的組合破巖方法

有效

• 申請號: 202110885376.5
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113587760B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 劉敦文;唐宇;張建軍;曹敏;張萬茂;陳治;彭懷德
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: F42D3/04
• 分類號: F42D3/04;F42D1/00;F42D1/18
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 朱玲艷

本發明公開了一種熱膨脹破巖管、硬巖地層基坑的組合破巖方法，熱膨脹破巖管包括外管，外管的內腔中裝填熱膨脹劑，熱膨脹劑內預埋電點火頭；膨脹劑封堵結構，設于外管內腔的兩端，膨脹劑封堵結構將熱膨脹劑封堵在外管內腔中；堵頭，設于外管兩端，以堵住外管內腔；點火頭導線，與電點火頭連接，并從外管和堵頭之間的縫隙中引出。該組合破巖方法為熱膨脹劑預裂破巖?破碎錘法協同破巖方法。該熱膨脹破巖管結構簡單、操作方便、成本低廉，可在滲水潮濕的施工環境中使用；該組合破巖方法可提高破巖效率，降低破巖成本，提高破巖安全系數，破巖擾動較小、噪音小，操作流程簡單，堵孔裝藥時間較短，對周邊巖體或者鄰近建筑幾乎沒有振動損傷。

技術領域

本發明涉及基坑工程技術領域，具體而言，涉及一種熱膨脹破巖管以及使用該熱膨脹破巖管的城市硬巖地層基坑快速掘進的組合破巖方法。

背景技術

隨著我國經濟的快速發展和土地的集約開發利用，城市地下空間工程、既有結構區域工程建筑密度越來越大，領近既有結構或建筑興建新的工程難度越來越高，例如城市地鐵、人防工程、高層建筑等基坑開挖項目。

針對這類基坑工程的開挖，若采用傳統的鉆爆法施工，則存在爆破振動大、噪音大、飛石等一系列問題，考慮到傳統炸藥爆破對鄰近建筑、地表建筑以及周邊居民生活造成不良影響，鉆爆法往往受到限制。

為了降低爆破對圍巖以及鄰近建筑的振動損傷，工程上一般采用非爆破工藝對城市硬巖地層進行開挖。在非爆破工藝中，機械法開挖比較常用，如機械銑挖法、劈裂棒輔助開挖法、破碎錘破巖法等，這些方法在破巖效率和成本控制方面存在較大劣勢。

另外，部分學者采用高壓氣體破巖，如液態CO₂相變破巖技術，但由于其致裂管結構復雜、制作加工成本較高，液態二氧化碳儲存、運輸等條件要求高，并且對于堅硬巖石破巖效果并不好，該方法多被用在較為疏松的煤層和節理裂隙發育的中硬巖的爆破開挖中。另外，在滲水潮濕的施工環境中，現有的高壓氣體破巖方法會因產氣劑泡水而失效。

因此，有必要提出一種新型的適用于城市硬巖地層基坑快速開挖的破巖方法，以解決上述問題。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種熱膨脹破巖管、硬巖地層基坑的組合破巖方法，該熱膨脹破巖管可在滲水潮濕的施工環境中使用，結構簡單、操作方便；該組合破巖方法擾動小、噪音小、無飛石，可提高破巖效率、降低破巖成本、提高破巖安全系數。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種熱膨脹破巖管，包括：

外管，外管的內腔中裝填有熱膨脹劑，熱膨脹劑內預埋有電點火頭；

膨脹劑封堵結構，設于外管的內腔的兩端，膨脹劑封堵結構將熱膨脹劑封堵在外管的內腔中；

堵頭，設于外管的兩端，以堵住外管的內腔；

點火頭導線，與電點火頭相連接，并從外管和堵頭之間的縫隙中引出。

進一步地，外管和堵頭為PVC材質。

進一步地，膨脹劑封堵結構為填充在熱膨脹劑兩端的快速凝固水泥材料。

進一步地，外管的長度為600mm-700mm，直徑為70mm-80mm；熱膨脹劑的裝填長度為500mm-600mm；外管的內腔兩端的膨脹劑封堵結構的長度均為50mm-100mm。

根據本發明的另一方面，提供了一種硬巖地層基坑的組合破巖方法，包括以下步驟：

步驟S1：在待施工基坑范圍內的一個角處開挖一個作業坑，作為后續熱膨脹破巖管破巖的自由面和集水井；

步驟S2：以作業坑作為臨空面，在作業坑的壁面上鉆取多個致裂孔；