【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冻土开挖。具体地说是磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法。
技术介绍
1、随着我国地铁建设工程的迅猛发展，相应的，地铁联络通道工程亦快速增加，绝大部分的地铁联络通道工程采用“冻结法+人工风镐开挖”的施工方式，由于冻土强度高、开挖难度大，人工风镐开挖效率很低，开挖面温度低，工人工作条件恶劣。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种提高进尺速度和劳动生产率、减轻劳动强度、提高开挖安全性的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，包括以下步骤：
3、步骤a：在联络通道掌子面上画出周向切割线、横向切割线和纵向切割线，所述周向切割线沿联络通道的开挖轮廓线设置，所述横向切割线和所述纵向切割线相交并位于所述周向切割线以内；
4、步骤b：将磨料高压水射流切缝系统的喷嘴对准联络通道掌子面上的周向切割线，启动磨料高压水射流切缝系统，沿周向切割线对联络通道掌子面进行周向切割，切割完毕，形成周向切割槽；
5、步骤c：将磨料高压水射流切缝系统的喷嘴对准联络通道掌子面上的横向切割线，启动磨料高压水射流切缝系统，沿横向切割线对联络通道掌子面进行横向切割，切割完毕，形成横向切割槽；
6、步骤d：将磨料高压水射流切缝系统的喷嘴对准联络通道掌子面上的纵向切割线，启动磨料高压水射流切缝系统，沿纵向切割线对联络通道掌子面进行纵向切割，切
7、步骤e：人工利用风镐对周向切割槽以内分割后的冻土进行二次破碎；
8、步骤f：重复步骤a-e，进行循环切割和逐步开挖，最终形成联络通道；
9、步骤g：开挖完成后，在联络通道内施工防水层，并进行钢筋混凝土结构施工。
10、上述磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，在步骤b、步骤c和步骤d中，所述磨料高压水射流切缝系统的喷嘴为可旋转喷嘴，喷嘴的出口具有弯曲出口段，所述弯曲出口段与联络通道掌子面的夹角为80°，弯曲出口段可以改变射流出口的喷射方向,通过旋转的喷嘴进行旋转射流切割，可以切割出一定宽度的切割槽,便于喷嘴能够顺利地深入槽内,从而保持每次切割的最佳靶距，以获得最高的切割效率,重复切割就能够获得要求的槽深。
11、上述磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，所述喷嘴的出口直径为0.8mm，所述喷嘴与冻结壁掌子面的垂直距离为30-40mm，所述喷嘴的移动速度为100mm/min。切割靶距过小时，由于射流反溅严重，切割深度下降；靶距过大，射流中卷吸的静止空气增多，导致射流速度下降，磨料水射流的集束性降低，通过将喷嘴与掌子面之间设定为30-40mm的距离，能够有效提高切割效率。喷嘴横移速度越小,切割深度越大，随着横移速度的增大,开始时切割深度有明显的下降,但当横移速度进一步增大时,切割深度减少的并不明显,通过将喷嘴的移动速度设定为100mm/min，能够实现设计的切割深度。
12、上述磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，所述磨料高压水射流切缝系统的水压力为10-100mpa、水流量为10-70l/min。
13、上述磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，所述磨料高压水射流切缝系统选用20目的河砂作为磨料，磨料的流量为2.5-5kg/min。采用20目河砂作为磨料，河砂单价低，磨料粒径为0.85mm，既使射流中含有足够多的颗粒数，又能使颗粒获得足够大的动能，从而保证有效地切割冻土。
14、上述磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，在步骤b中，对联络通道掌子面进行周向切割线切割时，从周向切割线的顶部中间位置起割，并沿顺时针方向切割。
15、上述磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，在步骤a中，所述横向切割线沿水平方向设置，所述横向切割线的两端与所述周向切割线的两侧位置相接。
16、上述磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，所述横向切割线的数量为三根，三根所述横向切割线等间距设置在周向切割线内。
17、上述磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，在步骤d中，所述纵向切割线的两端分别与所述周向切割线的顶部和底部相接，所述纵向切割线从所述横向切割线的中部穿过。
18、上述磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，高压水采用氯化钙水溶液，溶液中氯化钙质量分数为20.9％，此浓度的氯化钙水溶液凝固点为-19.2℃，而联络通道掌子面的冻土温度一般高于-10℃，利用该浓度的氯化钙水溶液能防止水流被冻结。
19、本专利技术的技术方案取得了如下有益的技术效果：
20、1、通过采用磨料高压水射流开挖的方式切割冻土，相较于传统的人工风镐开挖，提高了进尺速度和劳动生产率、减轻了劳动强度、提高了开挖安全性。
21、2、先进行周向切割，形成周向切割槽以后，周向切割槽以内的冻土与周围冻土相脱离，形成了一个孤立的冻土柱，冻土柱上所受的径向应力就被解除了，再进行横向和纵向切割，降低了切割难度。
22、3、先切割周向，在联络通道掌子面形成周向切割槽以后，周向切割槽以内形成与周围冻土相脱离的孤立的冻土柱，从而切断了从径向方向传递冷量的通道，冻土柱的强度会随之下降，对后续的横向和纵向切割有利。
23、4、通过将弯曲出口段设置为与掌子面的夹角80°，弯曲出口段可以改变射流出口的喷射方向,通过旋转喷嘴进行射流切割，可以切割出一定宽度的槽,使喷嘴能够顺利地深入槽内,从而保持每次切割的最佳靶距,重复切割就能够获得要求的槽深。并配合30-40mm的喷嘴靶距，通过水流带动气流喷入切缝内，有利于清理切缝内水和泥浆，并且配合20目磨料，有效地提高切割效率，减轻了人工开挖的难度，最终获得较高的联络通道开挖速度。
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1.磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，在步骤B、步骤C和步骤D中，所述磨料高压水射流切缝系统的喷嘴为可旋转喷嘴，喷嘴的出口具有弯曲出口段(10)，所述弯曲出口段(10)与联络通道掌子面(1)的夹角为80°。
3.根据权利要求2所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，所述喷嘴的直径为0.8mm，所述喷嘴与联络通道掌子面(1)的垂直距离为30-40mm，所述喷嘴的移动速度为100mm/min。
4.根据权利要求1所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，所述磨料高压水射流切缝系统的水压力为10-100MPa、水流量为10-70L/min。
5.根据权利要求1所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，所述磨料高压水射流切缝系统选用标准目数为20目的河砂作为磨料，磨料的流量为2.5-5kg/min。
6.根据权利要求1所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，在步骤B
7.根据权利要求1所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，在步骤A中，所述横向切割线(3)沿水平方向设置，所述横向切割线(3)的两端与所述周向切割线(2)的两侧位置相接。
8.根据权利要求7所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，所述横向切割线(3)的数量为三根，三根所述横向切割线(3)等间距设置在周向切割线(2)内。
9.根据权利要求8所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，在步骤D中，所述纵向切割线(4)的两端分别与所述周向切割线(2)的顶部和底部相接，所述纵向切割线(4)从所述横向切割线(3)的中部穿过。
10.根据权利要求1所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，高压水采用氯化钙水溶液，溶液中氯化钙质量分数为20.9％。
...【技术特征摘要】
1.磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，在步骤b、步骤c和步骤d中，所述磨料高压水射流切缝系统的喷嘴为可旋转喷嘴，喷嘴的出口具有弯曲出口段(10)，所述弯曲出口段(10)与联络通道掌子面(1)的夹角为80°。
3.根据权利要求2所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，所述喷嘴的直径为0.8mm，所述喷嘴与联络通道掌子面(1)的垂直距离为30-40mm，所述喷嘴的移动速度为100mm/min。
4.根据权利要求1所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，所述磨料高压水射流切缝系统的水压力为10-100mpa、水流量为10-70l/min。
5.根据权利要求1所述的磨料高压水射流开挖联络通道冻土的方法，其特征在于，所述磨料高压水射流切缝系统选用标准目数为20目的河砂作为磨料，磨料的流量为2.5-5kg/min。
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄宝龙，许舒荣，杨宁，李孔刚，郭鹏，王恒，杨明红，孔令辉，魏可东，周可发，
申请(专利权)人：北京中煤矿山工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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