超硬质岩隧道水钻配合液压劈裂开挖施工方法技术

本发明专利技术型属于跨线大型桥梁施工技术领域，为了解决现有设置边跨现浇和合拢段对营业线干扰大、施工风险高等问题，提出了一种超浅埋穿越敏感建筑物地区硬质岩隧道开挖施工方法。跨线桥梁采用平行线路方向悬臂法或支架现浇法浇筑梁体，转动到位的施工方法，该发明专利技术型取消常规转体设置边跨现浇段和合拢段，避免了线路上方或邻近既有线施工风险大的问题，梁体转动前现实整梁体带支座浇筑，边墩设置高低台时，高承台等转体到位后进行浇筑施工，低承台在转体施工前浇筑完成，但支座垫石需转动到位后再进行浇筑施工，该施工方法克服了既有线上方或邻近既有线施工等问题，保证了营业线路的运行安全，降低了施工风险，保证了施工安全，提高施工效率。

Construction Method of Hydraulic Splitting Excavation with Water Drill in Super Hard Rock Tunnel

The invention belongs to the field of construction technology of large-scale cross-line bridges. In order to solve the problems of large interference of existing side-span cast-in-situ and closure sections on business lines and high construction risk, a construction method of hard rock tunnel excavation with ultra-shallow buried through sensitive building areas is proposed. Cross-line bridges are constructed by cantilever method in parallel line direction or bracket cast-in-place method, and the construction method is rotated in place. The invention cancels the conventional rotation method to set side-span cast-in-place section and closure section, avoids the problem of high construction risk above or adjacent to existing lines. Before beam rotation, the whole beam body is poured with support, and when side pier is set up with high and low platforms, the high cap and other rotations are carried out after the position is put in place. Casting construction, the low cap is completed before turning construction, but the support cushion needs to be rotated in place before pouring construction. This construction method overcomes the problems of construction above or adjacent to the existing line, ensures the operation safety of the business line, reduces the construction risk, ensures the construction safety and improves the construction efficiency.

【技术实现步骤摘要】
超硬质岩隧道水钻配合液压劈裂开挖施工方法
本专利技术型属于隧道施工的
，具体涉及一种超浅埋穿越敏感建筑物地区硬质岩隧道开挖施工方法。
技术介绍
随着城市轨道交通的迅速发展，岩石隧道施工日益增加，复杂的施工工况不断涌现，对施工技术提出更高要求，目前针对超浅埋及穿越敏感建筑物、临近重要建筑物地区的隧道施工，对扰动及震动要求高，不允许爆破施工，对于超硬质岩隧道开挖仍未有较好的施工方法，因此提出一种超硬质岩隧道水钻配合液压劈裂开挖施工方法，降低了对周围围岩的扰动，提高了隧道掘进速度，提高了施工工效，降低施工风险。
技术实现思路
本专利技术型为了解决超硬质岩、超浅埋、穿越敏感建筑物隧道开挖工效低下，施工成本高，对周围建筑物及构造物影响大等难题，故提出了一种超硬质岩隧道水钻配合液压劈裂开挖施工方法。本专利技术采用如下技术方案：一种超硬质岩隧道水钻配合液压劈裂开挖施工方法，其特征在于，是采用周边利用水磨钻钻孔取芯+中心打孔液压劈裂开挖上断面，岩石切割锯分段拉槽开挖下段面的方法进行隧道开挖，具体施工过程如下：先采用水磨钻沿开挖轮廓线以相临圆方式按水平方向施钻取芯，在周边形成连续槽道，为上断面岩体开挖提供临空面；在上断面岩体开挖区域内使用风钻在水平方向钻劈裂孔，再利用周边槽道开挖形成的临空面，用液压劈裂机自周边向内逐层进行劈裂岩体；上断面开挖完成后，利用岩石切割机拉槽、切割，开挖下断面岩体。利用岩石切割机开挖下断面岩体时，先沿隧道侧墙开挖线切割岩石，使中部岩体与基岩分离，然后在平行于线路方向，按等间距依次进行切割，将中部开挖岩体平均切分成若干等份，切割完成后对中部岩体进行钻孔劈裂处理。中部岩体按每隔50cm进行一次切割，每次切割深度50cm。水磨钻施钻取芯时，每个周向循环的取芯孔数为45-60个，相邻取芯点搭接设置。在上断面岩体开挖区域内钻劈裂孔时，相邻孔间距40cm，孔径4.2cm，钻孔数45～50个。一种超硬质岩隧道开挖用水磨钻取芯作业装置，包括脚手架、电机、钻头和滑轮行走机构，滑轮行走机构包括滑轮、调节滑链、转轴和行走杆，转轴由脚手架支撑沿隧道纵向设置于隧道开挖轮廓线中心，行走杆和转轴平行设置并通过支撑杆连接固定，钻头安装于行走杆上并和电机相连，钻头由电机驱动沿行走杆垂直推进钻孔取芯；调节滑链的两端分别与滑轮和行走杆相连，滑轮固定于脚手架上，行走杆以及安装于行走杆上的钻头、电机在调节滑链作用下整体绕转轴旋转定位旋转钻孔取芯点。本专利技术是利用水钻配合液压劈裂开挖的施工方法，来降低了对周围围岩的扰动，提高了隧道掘进速度，提高了施工工效，降低施工风险。且水钻取芯施工时采用了特定的水磨钻取芯作业装置，通过该装置可快速准确的选取钻孔取芯位置，且该装置的行走杆具有导向作用，钻孔质量更精确。附图说明图1为孔位布置图；图2为水磨钻取芯作业示意图；图3为水磨钻支撑结构立面图；图中：1-水磨钻孔位（取芯点）、2-劈裂临空孔孔位、3-滑轮、4-脚手架、5-开挖轮廓线、6-水磨钻支撑架、7-调节滑链、8-电机、9-钻头、10-进水孔、11-支撑杆、12-转轴、13-行走杆。具体实施方式本专利技术的施工原理是：水钻+液压劈裂开挖上断面，岩石切割锯开挖下断面开挖方案是采用“周边钻孔取芯+中心打孔液压劈裂开挖上断面，岩石切割锯分段拉槽开挖下段面”的方法进行隧道开挖。采用水磨钻沿开挖轮廓线以相临圆方式按水平方向施钻取芯，在周边形成连续槽道，为上断面岩体开挖提供临空面。在上断面岩体开挖区域内使用风钻按一定间距在水平方向钻劈裂孔，利用周边槽道开挖形成的临空面，用液压劈裂机自周边向内进行劈裂岩体。上断面开挖完成后，利用岩石切割机拉槽、切割，开挖下断面岩体。先沿隧道侧墙开挖线切割岩石，使中部岩体与基岩分离，然后在平行于线路方向，每隔50cm进行一次切割，将中部开挖岩体平均切分成若干等份，每次切割深度50cm，切割完成后对中部岩体进行钻孔劈裂处理。开挖施工流程如下：测量放样→超前支护→搭设施工平台→布孔→钻孔→上半断面液压劈裂出渣→岩石切割锯分层切割→液压劈裂出渣→循环至开挖完成→施作初期支护。具体施工过程如下：①测量放线施工前由测量班组对开挖断面轮廓线进行放样，将放样点位标识清晰，并设置放样桩，固定牢固，以便过程中检查。②超前支护隧道拱部设置φ42mm，壁厚3.5mm，L=3.0m超前小导管，小导管环向间距0.4m，纵向间距1.5m，外插角5～10度。小导管在钢筋加工场集中加工制作，准确测量放样出小导管位置，采用TY-28钻机钻孔并清理干净虚碴，插打小导管并注射水泥浆液，稳固前方围岩。③搭设施工平台水钻钻孔和劈裂的平台采用脚手架搭设。平台顶部距开挖区高80cm、宽2m（左右侧各1m），以便于人员操作和水磨钻悬吊。平台搭设应牢固，强度和稳定性满足要求，尽量减少作业的晃动，保证施工安全和钻进精度。④布孔根据测量放样点位，沿开挖轮廓线布孔，布孔原则是保证结构净空，且能够连续钻孔形成整体临空面。⑤钻孔水磨钻钻孔：水磨钻钻杆直径15cm，机带钻头长60cm，有效成孔深度约50cm，为减少钻机接杆时间，钻孔开挖循环进尺按50cm控制。水磨钻钻孔时设置一定外插角，保证钻孔后净空满足要求。液压劈裂孔：液压劈裂孔采用TY-28风钻钻孔，孔横纵间距40cm，沿隧道中线呈梅花形左右对称布置。具体水磨钻、液压劈裂孔布置详见图1：将水磨钻利用倒链悬吊在作业台架上，并安装调节水磨钻位置的支撑架，可以上下左右调整水磨钻位置，检查水磨钻能否顺利到位。水磨钻取芯作业装置见图2、图3，包括脚手架、电机、钻头和滑轮行走机构，滑轮行走机构包括滑轮、调节滑链、转轴和行走杆，转轴由脚手架支撑沿隧道纵向设置于隧道开挖轮廓线中心，行走杆和转轴平行设置并通过支撑杆连接固定，钻头安装于行走杆上并和电机相连，钻头由电机驱动沿行走杆垂直推进钻孔取芯；调节滑链的两端分别与滑轮和行走杆相连，滑轮固定于脚手架上，行走杆以及安装于行走杆上的钻头、电机在调节滑链作用下整体绕转轴（旋转定位旋转钻孔取芯点。该装置的工作原理是将行走杆作为钻头的行进导向杆，保证钻孔精度，同时将导向行走杆、电机、钻头作为整体通过调节滑链和滑轮实现对取芯点的快速选择定位，当取芯数量、孔径及间距均设计确定后，可通过取芯点之间的角度及弦长数据换算为调节滑链的滑动量，进而精确控制取芯位置，且施工更便捷。开机检查水磨钻运转是否正常，然后人工手持取芯钻在隧道轮廓线上钻孔取芯，采用以相割圆方式按水平方向施钻取芯，在周边形成连续槽道临空面。为了同时保证取芯效率和较小的超挖量，相邻钻孔中心间距13cm，两孔搭接2cm，每循环取芯孔数在45～60个。2～3台钻机，每台钻机需2～3人操作。取芯时一个孔钻进时间约为5～10分钟。水磨钻取芯到位时，缓慢拉出水磨钻，轻轻敲击芯体，使其与母岩断开，然后将其取出，水磨钻移至下一个孔位处钻孔。在开挖区域轮廓线取芯的中间部分用YT-28凿岩钻机钻孔，相邻孔间距40cm，孔径4.2cm，钻孔数45～50个；钻劈裂孔也可在搭设简易台架前进行，为方便施工劈裂孔可一次钻进2～4m，满足4～8个劈裂循环作业（一个开挖循环约1.5米，每劈裂循环约0.5米）。⑥液压劈裂机分裂核心岩体取芯孔完成后，然后以周边槽道形成的临空面，用液压劈裂机自周边向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超硬质岩隧道水钻配合液压劈裂开挖施工方法，其特征在于，是采用周边利用水磨钻钻孔取芯+中心打孔液压劈裂开挖上断面，岩石切割锯分段拉槽开挖下段面的方法进行隧道开挖，具体施工过程如下：先采用水磨钻沿开挖轮廓线以相临圆方式按水平方向施钻取芯，在周边形成连续槽道，为上断面岩体开挖提供临空面；在上断面岩体开挖区域内使用风钻在水平方向钻劈裂孔，再利用周边槽道开挖形成的临空面，用液压劈裂机自周边向内逐层进行劈裂岩体；上断面开挖完成后，利用岩石切割机拉槽、切割，开挖下断面岩体。

【技术特征摘要】
1.一种超硬质岩隧道水钻配合液压劈裂开挖施工方法，其特征在于，是采用周边利用水磨钻钻孔取芯+中心打孔液压劈裂开挖上断面，岩石切割锯分段拉槽开挖下段面的方法进行隧道开挖，具体施工过程如下：先采用水磨钻沿开挖轮廓线以相临圆方式按水平方向施钻取芯，在周边形成连续槽道，为上断面岩体开挖提供临空面；在上断面岩体开挖区域内使用风钻在水平方向钻劈裂孔，再利用周边槽道开挖形成的临空面，用液压劈裂机自周边向内逐层进行劈裂岩体；上断面开挖完成后，利用岩石切割机拉槽、切割，开挖下断面岩体。2.根据权利要求1所述的超硬质岩隧道水钻配合液压劈裂开挖施工方法，其特征在于，利用岩石切割机开挖下断面岩体时，先沿隧道侧墙开挖线切割岩石，使中部岩体与基岩分离，然后在平行于线路方向，按等间距依次进行切割，将中部开挖岩体平均切分成若干等份，切割完成后对中部岩体进行钻孔劈裂处理。3.根据权利要求1所述的超硬质岩隧道水钻配合液压劈裂开挖施工方法，其特征在于，中部岩体按每隔50cm进行一次切割，每次切割深度50cm。4.根据权利要求1所述的超硬质岩隧道水钻配合...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙中华，李鹏翱，李彩红，李傲龙，孙伯乐，郝鑫，
申请(专利权)人：中铁三局集团有限公司，中铁三局集团第六工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14