CN104389609A - 一种无爆破机械开挖法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种无爆破机械开挖法。包括下步骤：1）采用反铲直接开挖倾斜导坑部位，掌子面开挖成70o～80o倾斜掌子面；2）采用液压破碎锤从顶拱部位开始向两侧边开挖，预留区开挖，边将开挖成型部位初喷5cm混凝土覆盖；3）安装工字钢；4）在工字钢拱架上按30cm间距开孔，确保超前小导管外插角5°～15°，形成整体超前管棚；5）工字钢拱架安装与出露的反吊锚筋桩焊接；6）复喷混凝土以完全覆盖工字钢；7）对隧洞顶拱120°范围内进行回填灌浆；8）最后进行系统锚杆作业。开挖过程全部采用机械作业，施工作业人员大幅度降低，且施工人员的安全得到保障。

Description

一种无爆破机械开挖法

技术领域

 本发明属于水利水电、公路、矿行业等技术领域，涉及到不良地质、大断面隧洞开挖支护技术的改良，具体是一种无爆破机械开挖法。 

背景技术

水利水电工程、交通工程、矿行业开采等地下工程中建设过程中，对不良复杂地质条件下的地下工程开挖问题成为建筑工程极其关注的问题。由于不良复杂地质条件下不合理的开挖方法和支护措施都会导致围岩变形大，甚至造成塌方，而影响施工的安全、工期。虽然现阶段针对不良地质隧洞开挖已经总结了较多方法，如：“核心土”法，“CD”法等方法，上述方法仅是采用“钻爆法”进行施工，由于“钻爆法”爆破震动大，对围岩的稳定不利，使围岩掌子面收敛变形，需及时进行支护。采用本发明的无爆破机械开挖法完全避免了上述问题。同时解决了收敛变形的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无爆破机械开挖法，该方法对围岩扰动较小，有利于围岩稳定；施工进度较快；工程、施工风险较小；对环境造成污染小。

本发明通过对不良地质大断面隧洞开挖支护施工技术方法的改变，保证对隧洞围岩扰动较小，加快施工进度、减少施工安全风险，降低施工成本，获取较高的经济效益。

该方法包括以下步骤： 

1）采用反铲直接开挖倾斜导坑部位，坚硬岩体采用液压破碎锤铺助开挖，深0.8m，预留体以围岩自稳为准，不小于10m，开挖一段后，及时混凝土喷射覆盖，确保预留体稳定，掌子面开挖成70o～80o倾斜掌子面确保掌子面稳定，采用倾斜掌子面，比垂直掌子面更具安全性，相当于在掌子面设置“核心土”支撑，有效控制掌子面“挤出位移”。采用倾斜掌子面，同时有利于反向挖掘机施工作业。

2）预留区开挖：采用液压破碎锤从顶拱部位开始向两侧边开挖，最后开挖两边边墙，边开挖，边将开挖成型部位初喷5cm混凝土覆盖。

3）安装工字钢：工字钢底脚清理干净用硬物垫实稳固，采用圆钢弯曲为“L”型连接锚杆和工字钢，锁脚锚杆与工字钢连接焊接长度为锚杆钢筋直径的10倍 (10d)；

4）在工字钢拱架上按30cm间距开孔，确保超前小导管（可以注浆的无缝钢管，主要起到预支护的作用）外插角5°～15°，从孔内造孔、安装，将小导管尾部担在工字钢拱架上，形成整体超前管棚；

5）工字钢拱架安装与出露的反吊锚筋桩焊接；若洞口开挖采用此方法时，工字钢拱架间距为25cm，且最好立5榀；其他洞段工字钢间距为50cm。

6）复喷混凝土以完全覆盖工字钢；

7）对隧洞顶拱120°范围内进行回填灌浆，按2m布置一排回填灌浆孔，每排3个孔，孔口灌浆压力0.1Mpa，浆液水灰比0.5:1；

8）最后进行系统锚杆作业。

采用本发明的方法对围岩扰动较小，有利于围岩稳定；施工进度较快；工程、施工风险较小；对环境造成污染小。   

本发明具有如下优点：

     1、采用倾斜掌子面，比较垂直掌子面更具安全性，相当于在掌子面设置“核心土”支撑，有效控制掌子面“挤出位移”；同时有利于反向挖掘机施工作业。

     2、采用混凝土喷射车配合作业，使开挖面更早的得到支护，使“掌子面后变形”得到更早遏制，降低了隧洞的变形量。

     3、采用液压冲击锤开挖，其着力点为单点模式，对周边围岩的震动比爆破作业大幅度的降低，大幅度降低了对围岩的扰动。

     4、开挖过程全部采用机械作业，施工作业人员大幅度降低，作业人员远离掌子面，使施工人员的安全得到保障。

     5、使用的机械设备均为常用的施工机械，没有特种设备，施工操作没有特别的难度。

     6、施工过程始终处于连续作业，施工工效高、干扰小。

附图说明

图1是本发明的无爆破机械开挖法开挖步骤顺序示意图。

图2是本发明的无爆破机械开挖法分区分块示意图。

图中，1-倾斜导坑，2－预留保护区，3－下一开挖循环。

具体实施方式

本发明的无爆破机械开挖法开挖顺序为：预挖倾斜导坑→液压破碎锤开挖周边预留区开挖→初喷5cm砼封闭→安装钢拱架→超前小导管→复喷混凝土→顶拱回填灌浆→锚杆施工→下一循环，具体包括以下步骤：

1）采用反铲直接开挖倾斜导坑部位，进尺0.5～0.8m，坚硬岩体采用液压破碎锤铺助开挖，深0.8m，预留体以围岩自稳为准，不小于10m，开挖一段后，及时混凝土喷射覆盖，确保预留体稳定，掌子面开挖成70o～80o倾斜掌子面，确保掌子面稳定；

2）预留区开挖：采用液压破碎锤从顶拱部位开始向两侧边开挖，最后开挖两边边墙，边开挖，边将开挖成型部位初喷5cm混凝土覆盖。

3）安装工字钢：工字钢底脚清理干净用硬物垫实稳固，采用φ28的圆钢弯曲为“L”型连接锚杆和工字钢，锚杆锁脚与工字钢连接焊接长度为锚杆钢筋直径的10倍 ；

4）在工字钢拱架上按30cm间距对围岩进行开孔，确保超前小导管（Φ42 L=3.0m 排距1.5m，间距30cm）外插角5°～15°，从孔内造孔、安装，将小导管尾部担在工字钢拱架上，形成整体超前管棚；

5）工字钢拱架安装与出露的反吊锚筋桩焊接，洞口工字钢拱架间距为25cm，且最好立5榀；其他洞段工字钢间距为50cm，

6）喷射混凝土以完全覆盖工字钢；

7）对隧洞顶拱120°范围内进行回填灌浆，按2m布置一排回填灌浆孔，每排3个孔，孔口灌浆压力0.1Mpa，浆液水灰（水泥）比0.5:1。

8）最后进行系统锚杆作业。

Claims (1)

1.一种无爆破机械开挖法，其特征在于按以下步骤进行：

 1）采用反铲直接开挖倾斜导坑部位，坚硬岩体采用液压破碎锤铺助开挖，深0.8m，预留体以围岩自稳为准，不小于10m，开挖一段后，及时混凝土喷射覆盖，确保预留体稳定，掌子面开挖成70o～80o倾斜掌子面确保掌子面稳定； 

2）预留区开挖：采用液压破碎锤从顶拱部位开始向两侧边开挖，最后开挖两边边墙，边开挖，边将开挖成型部位初喷5cm混凝土覆盖；

3）安装工字钢：工字钢底脚清理干净用硬物垫实稳固，采用圆钢弯曲为“L”型连接锚杆和工字钢，锁脚锚杆与工字钢连接焊接长度为锚杆钢筋直径的10倍；

4）在工字钢拱架上按30cm间距开孔，确保超前小导管外插角5°～15°，从孔内造孔、安装，将小导管尾部担在工字钢拱架上，形成整体超前管棚；

5）工字钢拱架安装与出露的反吊锚筋桩焊接；洞口工字钢拱架间距为25cm，且为5榀；其他洞段工字钢间距为50cm；

6）复喷混凝土以完全覆盖工字钢；

7）对隧洞顶拱120°范围内进行回填灌浆，按2m布置一排回填灌浆孔，每排3个孔，孔口灌浆压力0.1Mpa，浆液水灰比0.5:1；

8）最后进行系统锚杆作业。