[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于隧道掘進(jìn)施工中的預(yù)裂法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210028298.1
• 申請(qǐng)日: 2022-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114320315A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田科橋;熊先勇;付慧建;戴向陽(yáng);蔣旺;徐清政;彭西波;王曉霞;吳波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南省通盛工程有限公司;湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21D9/00
• 分類(lèi)號(hào): E21D9/00;E21D9/12
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 崔璐

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于隧道掘進(jìn)施工中的預(yù)裂法，包括如下步驟：步驟1，隧道上部區(qū)域預(yù)裂：在隧道上部區(qū)域內(nèi)布孔鉆孔；平孔預(yù)裂和破碎出碴；步驟2，隧道下部區(qū)域預(yù)裂：在隧道下部區(qū)域兩側(cè)布孔鉆孔；豎孔預(yù)裂和破碎出碴；平孔預(yù)裂和破碎出碴；步驟3，仰拱區(qū)域預(yù)裂：豎孔預(yù)裂；破碎出碴。本發(fā)明用于隧道掘進(jìn)施工中的預(yù)裂法，將平孔預(yù)裂法和豎孔預(yù)裂法兩種工法結(jié)合使用，精確控制開(kāi)挖輪廓線(xiàn)，有效防止超欠挖，顯著提高隧道開(kāi)挖掘進(jìn)施工進(jìn)度；液壓挖掘機(jī)一機(jī)多用且工序連續(xù)，工作時(shí)間安排科學(xué)合理，減少了設(shè)備投入，提高了設(shè)備使用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石鉆進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于隧道掘進(jìn)施工中的預(yù)裂法。

背景技術(shù)

目前，我國(guó)隧道、礦山、市政建筑施工中，傳統(tǒng)使用的鉆爆法應(yīng)用普遍，但是因不當(dāng)爆破輕者發(fā)生房屋損壞以及噪聲污染等情況，重者導(dǎo)致人員傷亡和結(jié)構(gòu)坍塌，這些問(wèn)題既造成了生命財(cái)產(chǎn)損失，也增加了建設(shè)成本。

在隧道掘進(jìn)開(kāi)挖施工過(guò)程中，鉆爆法還存在超欠挖控制難、對(duì)圍巖擾動(dòng)大、爆破不均勻、煙塵污染大、起爆前撤離和后班進(jìn)場(chǎng)耗時(shí)長(zhǎng)、民爆物資管理成本高、沖擊波和聲波擾民等缺點(diǎn)，在隧道施工中受限越來(lái)越多。尤其在施工設(shè)計(jì)方案中有很多不容爆破施工區(qū)域，遇到巖石地質(zhì)施工段，施工單位只能另行尋找其他掘進(jìn)開(kāi)挖方法，如機(jī)械破碎、機(jī)械銑刨、掘進(jìn)機(jī)切削、膨脹劑預(yù)裂或CO₂靜態(tài)爆破等方法。當(dāng)巖石結(jié)構(gòu)強(qiáng)度發(fā)生變化，遇有f6級(jí)以上強(qiáng)度高且節(jié)理不發(fā)育的巖石時(shí)，采用機(jī)械破碎、機(jī)械銑刨或掘進(jìn)機(jī)切削等方法則有設(shè)備一次性投入大、設(shè)備消耗和損耗大幅增加、工效低、進(jìn)度慢等缺點(diǎn)，還存在振動(dòng)波超范圍傳導(dǎo)和圍巖擾動(dòng)等安全隱患；而采用膨脹劑預(yù)裂法和CO₂靜態(tài)爆破則有施工成本高、準(zhǔn)備工序和裝填復(fù)雜、作業(yè)人數(shù)多、預(yù)裂時(shí)間長(zhǎng)(需要6小時(shí)以上甚至二十多個(gè)小時(shí))、預(yù)裂效果偏差大、無(wú)法避免振動(dòng)波和超范圍擾動(dòng)等缺點(diǎn)。這幾種方法都有成本高、工效低、不經(jīng)濟(jì)等缺點(diǎn)。

國(guó)內(nèi)已有的機(jī)械劈裂(楔鐵式劈裂)和液壓劈裂棒等設(shè)備的使用則因劈裂行程小、劈裂工作深度不夠、劈裂使用方法單一、劈裂工藝成套性差而導(dǎo)致劈裂效果差別大、劈裂效率低、施工進(jìn)度慢，影響了在隧道施工中的推廣使用，尤其是在隧道掘進(jìn)開(kāi)挖施工中的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種用于隧道掘進(jìn)施工中的預(yù)裂法，將平孔預(yù)裂法和豎孔預(yù)裂法兩種工法結(jié)合使用，精確控制開(kāi)挖輪廓線(xiàn)，有效防止超欠挖，顯著提高隧道開(kāi)挖掘進(jìn)施工進(jìn)度；液壓挖掘機(jī)一機(jī)多用且工序連續(xù)，工作時(shí)間安排科學(xué)合理，減少了設(shè)備投入，提高了設(shè)備使用率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種用于隧道掘進(jìn)施工中的預(yù)裂法，隧道掌子面由上至下依次包括隧道上部區(qū)域、隧道下部區(qū)域和仰拱區(qū)域，該預(yù)裂法包括如下步驟：

步驟1，隧道上部區(qū)域預(yù)裂：

1.1布孔鉆孔，在隧道上部區(qū)域內(nèi)定位標(biāo)記平工作孔和臨空孔的位置，使用鉆孔設(shè)備在隧道上部區(qū)域內(nèi)平工作孔和臨空孔標(biāo)記處巖石上鉆孔，平工作孔和臨空孔與隧道軸向平行布設(shè)；

1.2平孔預(yù)裂和破碎出碴，采用平孔預(yù)裂法對(duì)隧道上部區(qū)域進(jìn)行預(yù)裂操作，隧道上部區(qū)域巖石裂開(kāi)，預(yù)裂結(jié)束后采用破碎錘破碎出碴；

步驟2，隧道下部區(qū)域預(yù)裂：

2.1布孔鉆孔，在隧道下部區(qū)域兩側(cè)定位標(biāo)記平工作孔的位置，使用鉆孔設(shè)備在隧道下部區(qū)域兩側(cè)平工作孔標(biāo)記處巖石上鉆孔；

2.2豎孔預(yù)裂和破碎出碴，使用鉆孔設(shè)備在隧道下部區(qū)域鉆豎工作孔，采用豎孔預(yù)裂法對(duì)隧道下部區(qū)域進(jìn)行預(yù)裂操作，隧道下部區(qū)域巖石裂開(kāi)，預(yù)裂結(jié)束后采用破碎錘破碎出碴；

2.3平孔預(yù)裂和破碎出碴，采用平孔預(yù)裂法對(duì)隧道下部區(qū)域兩側(cè)進(jìn)行預(yù)裂操作，隧道下部區(qū)域兩側(cè)巖石裂開(kāi)，預(yù)裂結(jié)束后采用破碎錘破碎出碴，使用破碎錘修整輪廓線(xiàn)，清理后進(jìn)行初期支護(hù)；

步驟3，仰拱區(qū)域預(yù)裂：