CN104564085B - 城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖综合施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖综合施工方法，步骤如下：(a)在隧道断面开挖施工前，采用专业大孔成型机械，在隧道掌子面的左、右上导坑内布设水平超前大探孔；(b)采用自进式洞内管棚叠加方式掩护左、右、核心上导坑施工作业面，进行超前预支护；(c)使用静态爆破方式进行静力破碎，首先以左、右上导坑内布设的水平超前大探孔为临空面，由内向外分别对左、右上导坑进行逐层剥离破碎，再分别对左中、左下、右中、右下导坑进行竖向静态爆破，之后对核心上导坑采用由左右两侧向内进行逐层剥离爆破，最后再对核心中、核心下导坑进行竖向静态爆破。具有安全可靠、易于操作实施、施工质量好、施工进度快、围岩扰动小特点。

Description

城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖综合施工方法

技术领域

本发明涉及隧道洞身开挖工艺，特别涉及一种应用于复杂条件下，超浅埋超大断面隧道的洞身开挖施工方法。

背景技术

在我国目前的城市轨道交通施工中，车站隧道断面大多为超过300平米的大型断面。受城市总体规划及运营线路影响，不可避免地要在密集的地面建(构)筑物下方穿过，不仅需要保证隧道工程本体施工的安全，还须妥善地解决隧道工程对附近既有建筑物的影响问题。

对于城市超浅埋条件下超大断面的隧道开挖来讲，由于面临的施工环境复杂，要考虑安全可靠、进度快、质量好，并能有效避免开挖施工对周边产生挠动等一系列问题。

发明内容

本发明旨在提供一种安全可靠、可操作性强的城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖综合施工方法，既能保证施工质量，又能加快施工进度，还能减少围岩扰动。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖综合施工方法，包括如下步骤：

(a)在隧道断面开挖施工前，采用专业大孔成型机械，在隧道掌子面的左、右上导坑内布设水平超前大探孔，为后期静态爆破施工提供足够的临空面；

(b)采用自进式洞内管棚叠加方式掩护左、右、核心上导坑施工作业面，进行超前预支护；

(c)使用静态爆破方式进行静力破碎，静态爆破包括无声破碎剂破碎岩体和机械破碎两部分，先采用无声破碎剂通过化学反应产生膨胀力，破坏岩体自稳抗拉力达到岩体破碎效果，再采用机械破碎岩体进行修整成型；采用无声破碎剂破碎岩体时，首先以左、右上导坑内布设的水平超前大探孔为临空面，由内向外分别对左、右上导坑进行逐层剥离破碎，再分别对左中、左下、右中、右下导坑进行竖向静态爆破，之后对核心上导坑采用由左右两侧向内进行逐层剥离爆破，最后再对核心中、核心下导坑进行竖向静态爆破。

上述步骤(a)中，在左、右上导坑内布设的水平超前大探孔直径为φ800±200mm，采用专业大孔成型机械进行钻孔时，首先进行机械定位，再依次循环进行钻进取芯、岩芯截断、岩芯外运，为后期静态爆破施工提供足够的临空面，同时通过出露岩芯详细记录岩层分布情况，为后续施工提供地质依据，减少围岩扰动，增加爆破质量和进度，确保隧道开挖施工安全。

上述步骤(b)中，所述管棚采用的短管单根长度L为8±2m，纵向每段施工间距为5±1m，纵向叠加长度为3±1m。

本发明的设计思路是：在隧道掌子面的左、右上导坑内布设水平超前大探孔，为后期静态爆破施工提供足够的临空面；以叠加方式进行超前预支护，使隧道的稳定性得以增强，能够预防围岩出现坍塌现象，同时也能够有效减少以及预防地表下沉；静态爆破过程中，采用先以水平超前大探孔为中心，由内向外对左、右上导坑进行逐层剥离破碎；再对左中、左下、右中、右下导坑进行竖向静态爆破，之后对核心上导坑采用由左右两侧向内进行逐层剥离爆破，最后再对核心中、核心下导坑进行竖向静态爆破的方式，确保了爆破质量及进度，并有效解决了开挖施工对周边产生挠动的问题。

本发明的有益效果：针对城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖提供了一种思路清晰、经济合理的综合施工方法，具有安全可靠、易于操作实施、施工质量好、施工进度快、围岩扰动小等特点。

附图说明

图1是在隧道掌子面上布设水平超前大探孔的结构示意图。

图2是水平超前大探孔施工步序示意图。

图3是洞内叠加管棚施工步序示意图。

图4是洞内叠加管棚的纵向示意图。

图5是左上导坑静态爆破示意图。

图6是左中导坑静态爆破示意图(俯视状态)。

图7是核心上导坑静态爆破示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

一种城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖综合施工方法，如图1所示，该超大断面隧道划分为左上导坑、左中导坑、左下导坑、核心上导坑、核心中导坑、核心下导坑、右上导坑、右中导坑和右下导坑，共九个部。该综合施工方法包括如下步骤：

(a)结合图1、图2所示，在隧道断面开挖施工前，采用专业大孔成型机械，在隧道掌子面的左、右上导坑内布设水平超前大探孔，为后期静态爆破施工提供足够的临空面。

在左、右上导坑内布设的水平超前大探孔直径优选为φ800±200mm，采用专业大孔成型机械进行钻孔时，首先进行机械定位，再依次循环进行钻进取芯、岩芯截断、岩芯外运，水平超前大探孔作为后期静态爆破施工的临空面，要求孔径不能太小。同时通过出露岩芯详细记录岩层分布情况，为后续施工提供地质依据，减少围岩扰动，增加爆破质量及进度，确保隧道开挖施工安全。采用专业大孔成型机械进行钻孔目前在公路施工中已经有所应用，主要用于观测地质状况，其钻孔步骤与本发明中的钻孔步骤相同。

(b)如图3所示，采用自进式洞内管棚叠加方式掩护左、右、核心上导坑施工作业面，进行超前预支护；其中，管棚采用的短管单根长度L为8±2m，纵向每段施工间距为5±1m，纵向叠加长度为3±1m。如图4所示，采用短管单根长度L为8m，纵向每段施工间距为5m，纵向叠加长度为3m。采用自进式洞内管棚叠加进行超前预支护，使隧道的稳定性得以增强，能够预防围岩出现坍塌现象，同时也能够有效减少以及预防地表下沉。传统管棚都布置在洞口部位，且通常为一根长管进行预支护，因此管棚内也不可能有叠加部分。

(c)使用静态爆破方式进行静力破碎，静态爆破包括无声破碎剂破碎岩体和机械破碎两部分，先采用无声破碎剂通过化学反应产生膨胀力，破坏岩体自稳抗拉力达到岩体破碎效果，再采用机械破碎岩体进行修整成型。静态爆破相比炸药爆破，震动更小，可有效预防围岩出现挠动，已经广泛应用于隧道浅埋施工中。在该步骤中，九大部的静态爆破顺序与传统的九部施工法的静态爆破顺序相同，也是采用左上、左中、左下、右上、右中、右下、核心上、核心中、核心下的顺序对九大导坑进行爆破。

但是，本发明在具体实施时，由于在步骤(a)中钻有水平超前大探孔作为静态爆破施工的临空面，因此，各个独立导坑的孔眼装药方式有很大的不同，从而决定了各个独立导坑的静态爆破顺序有所不同。

本发明在静态爆破过程中，采用无声破碎剂破碎岩体时，首先以左、右上导坑内布设的水平超前大探孔为临空面，由内向外分别对左、右上导坑进行逐层剥离破碎(如图5所示)，再分别对左中、左下、右中、右下导坑进行竖向静态爆破(如图6所示)，之后对核心上导坑采用由左右两侧向内进行逐层剥离爆破(如图7所示)，最后再对核心中、核心下导坑进行竖向静态爆破。

左上导坑与右上导坑的静态爆破方法相同，如图5所示，以水平超前大探孔为临空面，首先在水平超前大探孔的周壁水平装药，再由内向外对左、右上导坑进行逐层玻璃破碎，最后再沿着左、右上导坑的上边缘进行水平装药，以修整边缘。

左中、左下、右中、右下、核心中、核心下导坑的静态爆破方式相同，如图6所示，在相应的导坑内采用竖向装药的方式，由已开挖支护区域向未开挖支护区域进行竖向静态爆破，这六大导坑的静态爆破方式与传统的双侧壁导坑水平装药方式也不相同。

核心上导坑采用由左右两侧向内进行逐层剥离爆破，如图7所示，由于在静态爆破核心上导坑前，左上导坑与右上导坑已经爆破完成，因此由左右两侧向内进行逐层剥离爆破，更利于提高爆破进度，最后再沿着核心上导坑的上边缘进行水平装药，以修整边缘。

Claims (3)

1.一种城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖综合施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

(a)在隧道断面开挖施工前，采用专业大孔成型机械，在隧道掌子面的左、右上导坑内布设水平超前大探孔，为后期静态爆破施工提供足够的临空面；

(b)采用自进式洞内管棚叠加方式掩护左、右、核心上导坑施工作业面，进行超前预支护；

(c)使用静态爆破方式进行静力破碎，静态爆破包括无声破碎剂破碎岩体和机械破碎两部分，先采用无声破碎剂通过化学反应产生膨胀力，破坏岩体自稳抗拉力达到岩体破碎效果，再采用机械破碎岩体进行修整成型；采用无声破碎剂破碎岩体时，首先以左、右上导坑内布设的水平超前大探孔为临空面，由内向外分别对左、右上导坑进行逐层剥离破碎，再分别对左中、左下、右中、右下导坑进行竖向静态爆破，之后对核心上导坑采用由左右两侧向内进行逐层剥离爆破，最后再对核心中、核心下导坑进行竖向静态爆破。

2.按照权利要求1所述的城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖综合施工方法，其特征在于：所述步骤(a)中，在左、右上导坑内布设的水平超前大探孔直径为φ800±200mm，采用专业大孔成型机械进行钻孔时，首先进行机械定位，再依次循环进行钻进取芯、岩芯截断、岩芯外运，为后期静态爆破施工提供足够的临空面，同时通过出露岩芯详细记录岩层分布情况，为后续施工提供地质依据。

3.按照权利要求1所述的城市超浅埋条件下超大断面隧道开挖综合施工方法，其特征在于：所述步骤(b)中，所述管棚采用的短管单根长度L为8±2m，纵向每段施工间距为5±1m，纵向叠加长度为3±1m。