一种适用于隧道的开挖方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于隧道的开挖方法，包括：将隧道按横断面划分为紧邻隧道轮廓线的机械开挖区；和通过机械开挖区与隧道轮廓线隔开的爆破开挖区；其中，相对于爆破开挖区，机械开挖区优先进行开挖

【技术实现步骤摘要】
一种适用于隧道的开挖方法


[0001]本专利技术涉及隧道开挖
，具体涉及一种适用于隧道的开挖方法
。

技术介绍

[0002]钻爆法不仅适用于硬岩，也适用于软岩，尤其是在复杂地质长大隧道施工中，其具有灵活性好
、
机动性高的优势，是其他施工方法所不具备的
。
随着超长
、
超深
、
大跨隧道的建设需求不断增加今后一定时期内，钻爆法仍是我国隧道施工的主要方法
。
然而，采用钻爆法施工的隧道面临着不可避免的超欠挖问题，如何进行隧道超欠挖控制将成为钻爆法隧道施工的重难点之一
。
[0003]隧道超欠挖
[0004](1)
关于隧道超欠挖
[0005]所谓隧道超挖即指实际开挖轮廓大于设计轮廓，而隧道欠挖则是指实际开挖轮廓小于设计开挖轮廓
。
现行
《
公路隧道施工技术规范
》(JTG/T3660—2020)
条文
7.3.4
规定：应严格控制欠挖
。
当岩层完整
、
岩石抗压强度大于
30MPa
并确认不影响衬砌结构稳定和强度时
1m
内欠挖面积不宜大于
0.1m2，欠挖隆起量不得大于
50mm
拱脚
、
墙脚以上
1m
范围内及净空图折角对应位置严禁欠挖
。
[0006](2)
隧道超欠挖产生的原因
[0007]根据隧道实际施工流程，隧道爆破开挖主要包含测量放样
、
钻眼和装药爆破，每一步操作不当都可能会造成隧道超挖
。
隧道开挖掌子面钻眼前，测量人员通过测量放出隧道中线
、
开挖轮廓线和炮孔等位置，钻眼作业人员根据测量放样位置钻眼
。
故测量放样准确性对超挖影响较大
。
[0008]钻眼作业人员根据测量放样钻眼，由于操作空间的局限性，一般钻眼时均需保证一定的外插角，钻杆外插角控制不好就容易造成超挖过大，同时，钻眼长度也直接关系超挖大小
。
故钻眼也是影响超挖的重要因素之一
。
[0009]装药必须严格按照爆破设计装药结构进行，炮工必须清楚是连续装药
、
间隔装药还是不耦合装药
。
实际过程中，炮工经常按照经验进行装药，装药超过设计装药量就容易造成超挖
。
故装药也是影响超挖的重要影响因素之一
。
[0010](3)
隧道超欠挖的弊端
[0011]对于因施工控制不当引起的断面超挖而言，不仅增大了围岩的损伤程度，而且由于局部挖掉围岩会产生应力集中问题，同时因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价
。
超挖还给后续喷射混凝土
、
张挂钢筋网及防水板等工序增大了作业难度
。
另外，对于超挖部分，还需采用混凝土进行填补，而在工程计量支付时，对于设计未考虑的超挖工程量，甲方是不予考虑的
。
因此，施工单位在处理超挖时，不仅增加了施工成本，同时因工程量的增加
、
工序作业难度增大等因素，对其施工进度也有着不利影响
。
对于欠挖而言，施工单位还需对其进行修整处理，这就造成了额外的人工
、
设备台班等消耗，而且在处理欠挖过程中若措施不当，还有可能造成超挖
。
[0012]常用的隧道开挖方法
[0013]目前，矿山法隧道常用的开挖方法主要分为机械法和钻爆法两大类，两者具有不同的特点和适用性
。
[0014]机械法是采用单悬掘进机
、
铣挖机等机械工具对隧道进行开挖的方法
。
其特点是低振动
、
低噪声，对围岩扰动小，能很好的控制隧道超欠挖；但缺点是设备贵，硬岩钻头磨损大，硬岩掘进效率较低，施工成本较高
。
[0015]钻爆法是通过钻孔
、
装药
、
爆破对隧道进行开挖的方法
。
这一方法从早期由人工手把钎
、
锤击凿孔，用火雷管逐个引爆单个药包，发展到用凿岩台车或多臂钻车钻孔，应用毫秒爆破
、
预裂爆破及光面爆破等爆破技术
。
其特点是适用范围广，对软
、
中硬岩都适用，破岩效率高，施工进度快，成本较低，是目前我国隧道施工的主要方法；但缺点是在施工时由于人为
、
设备等各种因素会导致隧道超欠挖难以得到控制
。
[0016]综上所述，现有的开挖方法无法同时满足施工进度
、
成本及隧道超欠挖控制等要求
。

技术实现思路

[0017]本专利技术旨在提供一种适用于隧道的开挖方法，以同时满足施工进度
、
成本及隧道超欠挖控制等要求
。
[0018]根据本专利技术的一个方面，提供了一种适用于隧道的开挖方法，包括：将所述隧道按横断面划分为紧邻隧道轮廓线的机械开挖区；和通过所述机械开挖区与所述隧道轮廓线隔开的爆破开挖区；其中，相对于所述爆破开挖区，所述机械开挖区优先进行开挖
。
[0019]优选地，将所述隧道按横断面进一步划分为上台阶段
、
中台阶段和下台阶段，按照以下步骤进行开挖：开挖所述上台阶段的机械开挖区，直至达到所述上台阶段的开挖断面尺寸；开挖所述上台阶段的爆破开挖区，直至达到所述上台阶段的开挖断面尺寸；按照相同顺序依次开挖所述中台阶段和所述下台阶段的机械开挖区和爆破开挖区
。
[0020]优选地，开挖所述上台阶段的爆破开挖区，包括如下步骤：根据施工需求，确定炮孔的布孔方案；根据所述炮孔的布孔方案，进行钻孔；钻孔工序完成后，排除所述炮孔内的碎石；装药爆破
。
[0021]优选地，确定所述炮孔的布孔方案包括，将所述爆破开挖区的横断面划分为：位于所述爆破开挖区横断面顶部的拱顶区，所述拱顶区的横断面高度为所述爆破开挖区的横断面高度的
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；位于所述拱顶区以下的中心区，所述中心区的横断面形状为正方形；分别位于所述中心区两侧的边侧区，将所述边侧区的横断面平均划分为下边侧区
、
中边侧区和上边侧区
。
[0022]优选地，确定所述炮孔的布孔方案还包括，在所述爆破开挖区中设置掏槽孔
、
辅助孔
、
抬炮孔
、
周边孔
、
底板孔
。
[0023]优选地，所述掏槽孔沿所述爆破开挖区横断面竖直方向设置于所述中边侧区和所述上边侧区分别与中心区邻接的位置，所述辅助孔沿所述机械开挖区排列设置于所述拱顶区和所述边侧区；所述底板孔沿所述爆破开挖区的横断本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于隧道的开挖方法，其特征在于，包括：将所述隧道按横断面划分为紧邻隧道轮廓线的机械开挖区；通过所述机械开挖区与所述隧道轮廓线隔开的爆破开挖区；其中，相对于所述爆破开挖区，所述机械开挖区优先进行开挖
。2.
根据权利要求1所述的开挖方法，其特征在于，将所述隧道按横断面进一步划分为上台阶段
、
中台阶段和下台阶段，按照以下步骤进行开挖：开挖所述上台阶段的机械开挖区，直至达到所述上台阶段的开挖断面尺寸；开挖所述上台阶段的爆破开挖区，直至达到所述上台阶段的开挖断面尺寸；按照相同顺序依次开挖所述中台阶段和所述下台阶段的机械开挖区和爆破开挖区
。3.
根据权利要求2所述的开挖方法，其特征在于，开挖所述上台阶段的爆破开挖区，包括如下步骤：根据施工需求，确定炮孔的布孔方案；根据所述炮孔的布孔方案，进行钻孔；钻孔工序完成后，排除所述炮孔内的碎石；装药爆破
。4.
根据权利要求3所述的开挖方法，其特征在于，确定所述炮孔的布孔方案包括，将所述爆破开挖区的横断面划分为：位于所述爆破开挖区横断面顶部的拱顶区，所述拱顶区的横断面高度为所述爆破开挖区的横断面高度的
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；位于所述拱顶区以下的中心区，所述中心区的横断面形状为正方形；分别位于所述中心区两侧的边侧区，将所述边侧区的横断面平均划分为下边侧区
、
中边侧区和上边侧区
。5.
根据权利要求4所述的开挖方法，其特征在于，确定所述炮孔的布孔方案还包括，在所述爆破开挖区中设置掏槽孔
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金刚，李建林，魏炜，郭宇明，周长林，贺大朋，李白玉，宋艳彬，
申请(专利权)人：北京市市政工程设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：