【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿山法隧道施工领域，具体是涉及一种外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法。
技术介绍
1、矿山法指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。矿山法是一种传统的施工方法。它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖，并要求边挖边撑以求安全，所以支撑复杂，木料耗用多。矿山法是暗挖法的一种，主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鉴矿山开拓巷道的方法，故名矿山法。用矿山法施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。当地层松软时，则可采用简便挖掘机具进行，并根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖。分部开挖主要是为了减少对围岩的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、支护类型而定。在坚实、整体的岩层中，对中、小断面的隧道，可不分部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，须分部开挖，并配合开挖及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。
2、矿山法隧道开挖一般采用爆破法，当受外部条件限制无法采用爆破法开挖时，一般有以下几种开挖方式：
3、(1)液压破碎锤、风镐等机械开挖：开挖设备较常见、工艺简单，便在硬岩地层中开挖效率低下；
4、(2)静态破碎剂、膨胀剂开挖：开挖设备简单灵活，但效率低，不适合大方量开挖；
5、(3)悬
6、(4)盾构法开挖：开挖速度快，劳动强度低，但设备购置费有昂贵，不适用于短隧道和变断面隧道开挖。
7、为此，提出一种外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法。
技术实现思路
1、本专利技术针对以上非爆破开挖开挖方法中存在的开挖效率低、开挖轮廓控制偏差大，专业设备投资大、使用不灵活等问题，提出了一种外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法。
2、具体技术方案如下：
3、一种外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，包括如下步骤：
4、s1:设备准备：准备两种钻孔设备，一种为水磨钻机，用于周边轮郭孔钻孔；另一种为潜孔锤钻机，主要是开挖掌子面的密排钻孔，辅助破碎设备选用液压破碎锤，清渣设备采用挖掘机，设备选型在满足使用空间的条件下尽量选择较大功率的设备，以提高开挖效率；
5、s2:沿开挖轮廓线布钻孔；
6、s3:采用水磨钻机钻周边开挖轮廓孔；
7、s4：周边轮廓钻孔完成后，在开挖掌子面内使用潜孔锤钻机密排钻孔，潜孔锤钻机钻孔通过钻具的旋转和气动锤的锤击作用将孔内岩体破碎并通过高压风排出孔外；
8、s5：掌子面密排钻孔完成后，利用液压破碎锤破除密排孔壁间的残余岩体，破除自上而下进行，局部边角部位采用风镐破除，直至最后完成掌子面开挖；
9、s6：利用挖掘机将破碎岩块清除至指定区域；
10、s7：根据开挖揭露围岩情况，按设计要求进行初期支护；
11、s8：重复上述步骤直至隧道贯通。
12、上述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其中：步骤s2中，钻孔直径选用较大直径的钻孔，以取得较好的分隔效果，相邻两孔咬合1/3～1/4。
13、上述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其中：步骤s3中，实施过程中保持钻具前端冷却水充足，以便冷却水磨钻钻头并润滑钻孔使钻进顺利，钻孔深度1.5m～3m，与开挖步序相适应，钻孔后取出钻具内岩芯，钻孔取芯后形成的分隔槽即开挖轮廓线，钻孔要保证精度和垂直度，以取得良好的外轮廓尺寸。
14、上述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其中：步骤s4中，潜孔锤钻机钻孔为干钻，钻孔直径采用180mm～250mm的较大直径钻孔，原则上钻孔越密越好，较大的钻孔直径和较大的钻孔密度可减小后期孔壁间岩体破除的工作量，但考虑到孔间距过小会导致钻孔击穿卡钻问题，故钻孔间距控制在1倍钻孔直径内，兼顾钻孔效率和后期破除效率，提高开挖综合效率。
15、上述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其中：还包括步骤s9：当采用台阶法分部开挖时，利用水磨钻在台阶分界位置钻一排分离孔，分隔上、下两个掌子面，每个掌子面内采用s4～s7步骤开挖，先开挖上台阶，当上台阶进尺达到开挖步序要求后再进行下台阶开挖。
16、上述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其中：步骤s1中的设备选型在满足使用空间的条件下选择大功率的设备，以提高开挖效率。
17、上述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其中：步骤s1中的水磨钻机配合风镐敲碎开挖分节进行,每节施工深度为0.5—0.6m。
18、上述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其中：步骤s1中的水磨钻机为立式三相电水磨钻机，所述三相电水磨钻机的动力头转速不低于800r/min，且所述三相电水磨钻机的动力头功率不低于5.5kw。
19、上述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其中：步骤s1中的潜孔锤钻机的功率为90-100kw，扭矩为4500-5000n.m。
20、上述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其中：步骤s5中的风镐的冲击频率为3-5hz。
21、本专利技术具有以下有益效果：
22、本专利技术提供的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，周边开挖采用水磨钻沿开挖边线取芯，开挖轮廓线规整，基本不超挖，可节约二衬混凝土；洞身开挖采用潜孔钻密排钻孔和液压破碎锤破除，开挖效率高，震动小，尤其适用于复杂敏感区域爆破开挖受限制区域的中小断面硬岩隧道开挖。
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1.一种外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤S2中，钻孔直径选用直径的钻孔，相邻两孔咬合1/3～1/4。
3.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤S3中，实施过程中保持钻具前端冷却水充足，以便冷却水磨钻钻头并润滑钻孔使钻进顺利，钻孔深度1.5m～3m，与开挖步序相适应，钻孔后取出钻具内岩芯，钻孔取芯后形成的分隔槽即开挖轮廓线，钻孔要保证精度和垂直度。
4.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤S4中，潜孔锤钻机钻孔为干钻，钻孔直径采用180mm～250mm的直径钻孔，原则上钻孔越密越好，增加钻孔直径和提高钻孔密度可减小后期孔壁间岩体破除的工作量，但考虑到孔间距过小会导致钻孔击穿卡钻问题，故钻孔间距控制在1倍钻孔直径内，以便于兼顾钻孔效率和后期破除效率，提高开挖综合效率。
5.根据权利要求4所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，还包括步骤S9：当采用台阶法分
6.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤S1中的设备选型在满足使用空间的条件下选择大功率的设备，以提高开挖效率。
7.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤S1中的水磨钻机配合风镐敲碎开挖分节进行,每节施工深度为0.5—0.6m。
8.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤S1中的水磨钻机为立式三相电水磨钻机，所述三相电水磨钻机的动力头转速不低于800r/min，且所述三相电水磨钻机的动力头功率不低于5.5kw。
9.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤S1中的潜孔锤钻机的功率为90-100kW，扭矩为4500-5000N.m。
10.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤S5中的风镐的冲击频率为3-5Hz。
...【技术特征摘要】
1.一种外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤s2中，钻孔直径选用直径的钻孔，相邻两孔咬合1/3～1/4。
3.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤s3中，实施过程中保持钻具前端冷却水充足，以便冷却水磨钻钻头并润滑钻孔使钻进顺利，钻孔深度1.5m～3m，与开挖步序相适应，钻孔后取出钻具内岩芯，钻孔取芯后形成的分隔槽即开挖轮廓线，钻孔要保证精度和垂直度。
4.根据权利要求1所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，步骤s4中，潜孔锤钻机钻孔为干钻，钻孔直径采用180mm～250mm的直径钻孔，原则上钻孔越密越好，增加钻孔直径和提高钻孔密度可减小后期孔壁间岩体破除的工作量，但考虑到孔间距过小会导致钻孔击穿卡钻问题，故钻孔间距控制在1倍钻孔直径内，以便于兼顾钻孔效率和后期破除效率，提高开挖综合效率。
5.根据权利要求4所述的外轮廓规整的钻孔非爆破硬岩洞挖法，其特征在于，还包括步骤s9：当采用台阶法分部开挖时...
【专利技术属性】
技术研发人员：康大勇，罗斐，孙凤轩，王树盛，李春潮，崔振东，唐会刚，杨朝元，李钢涛，司焰中，张立新，刘飞鸿，包晓伟，李淼，刘便标，
申请(专利权)人：中交第一航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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