CN106150508A - 一种岩溶地层中隧道钻探施工方法 - Google Patents

一种岩溶地层中隧道钻探施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种岩溶地层中隧道钻探施工方法，包括以下步骤：按设计要求，测量放线，定位开挖轮廓线；对掌子面(1)进行超前地质预报，得出地质预报，如不符合钻探条件，则进行掌子面(1)进行加固处理，直至符合钻探施工条件，如符合钻探施工条件则进行步骤C；结合地质预报资料，在掌子面(1)进行初步钻探，探孔(2)分层设置，如果初步钻探遇到岩溶，则进行岩溶泄压，泄压完成后进行步骤D，如果未遇到岩溶，则进行步骤D；以所述探孔(2)为中心采用螺旋形式向掌子面(1)中心开挖；挖掘施工符合设计要求时，对已挖好的隧道进行支护、喷砼。以螺旋的形式开挖，减少对周边围岩的扰动，降低势能的排放，降低突泥涌水等事件的发生概率。

Description

一种岩溶地层中隧道钻探施工方法
技术领域
本发明涉及一种岩溶发育地层中隧道钻探施工方法，属于岩溶地区隧道施工领域。
背景技术
悬臂式掘进机是一种综合掘进设备属于部分断面巷道掘进机，主要用于巷道掘进，同时也可用于小断面隧道掘进。掘进机在隧道掘进的常规开挖方法只适用于地质条件好隧道，对于强岩溶富水地区隧道的施工，采用这种方法施工风险大，不能得到很好的控制，易造成涌水突泥等安全事故。
我国城市中岩层隧道工程的施工主要依据新奥法原理，开挖方法分为机械开挖法和钻爆法两种，且国内仍然主要采用钻爆法进行隧道开挖施工。传统的钻爆法以及全断面TBM均难以适应岩溶地质下地铁隧道的施工要求。而悬臂式掘进机法开挖方式灵活，对周围地层的扰动小，能直接处置各种不良的地质状况，十分适合岩溶环境条件下的隧道施工要求。现有岩石悬臂掘进机施工开挖方式主要为“S”或“Z”形，不能满足岩溶地层的施工需求。
岩石悬臂掘进机现有技术在岩溶地层中虽然可以进行开挖，对周边地层的扰动也很小，但是，开挖过程中的施工风险很难控制。本发明是在原有岩石悬臂掘进机施工方法的基础上进行优化，在开挖方式上解决岩溶地层中突泥涌水事故给隧道带来的灾害。
发明内容
为了解决现有技术在岩溶地层中存在的上述问题，本发明提出了一种岩溶地层中隧道钻探施工方法，既适用于地质条件好隧道，又适用于强岩溶富水地区隧道，主要是以螺旋的形式代替常规开挖形式进行开挖，减少对周边围岩的扰动，降低势能的排放，将突泥涌水等事件的发生降到最低。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：该钻探施工方法包括一下步骤，A.按照设计要求，测量放线，定位开挖轮廓线；
B.对掌子面进行超前地质预报，得出地质预报，如果结果不符合钻探条件，则进行掌子面进行加固处理，直至符合钻探施工条件，如果符合钻探施工条件则进行步骤C；
C.结合地质预报资料，在掌子面进行初步钻探，探孔分层设置，如果初步钻探遇到岩溶，则进行岩溶泄压，泄压完成后进行步骤D，如果未遇到岩溶，则进行步骤D；
D.以所述探孔为中心采用螺旋形式向掌子面中心开挖；
E.挖掘施工符合设计要求时，则对已挖好的隧道进行支护、喷砼。
本发明进一步的技术方案是：步骤B地质预报为采用地质雷达对掌子面进行地质扫描，共测4条线，横向2条，竖向2条，得出报告。
本发明进一步的技术方案是：步骤C中，初步探孔分为三层，第一层位于掌子面的上部，第二层位于掌子面的中部，第三层位于掌子面下部。
本发明进一步的技术方案是：步骤C和D中，初步钻探和开挖均采用悬臂掘进机进行钻孔。
本发明进一步的技术方案是：步骤C中，探孔的钻孔顺序根据地质预报情况确定，对地质情况好的位置先进行钻孔。
本发明的有益效果如下：以螺旋的形式代替常规开挖形式进行开挖，减少对周边围岩的扰动，降低势能的排放，将突泥涌水等事件的发生降到最低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是钻孔示意图；
图2是开挖方式示意图
图中1、掌子面；2、探孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
一种岩溶地层中隧道钻探施工方法包括一下步骤：
A.按照设计要求，测量放线，定位开挖轮廓线；
B.对掌子面1进行超前地质预报，得出地质预报，如果结果不符合钻探条件，则进行掌子面1进行加固处理，包括：超前注浆加固，管棚等，直至符合钻探施工条件，如果符合钻探施工条件则进行步骤C；
C.结合地质预报资料，在掌子面1进行初步钻探，探孔2分层设置，如附图1所示，如果初步钻探遇到岩溶，则进行岩溶泄压，泄压完成后进行步骤D，如果未遇到岩溶，则进行步骤D；
D.如附图2所示，以所述探孔2为中心采用螺旋方式向掌子面1中心开挖；按照螺旋方式进行慢慢向外扩张，达到对前方岩溶的泄压作用；具体为利用已经钻好的探孔2，将掘进机钻头放入探孔2内，从探孔2的边缘向掌子面1中心部位方向进行一环一环削切；全部削切完成后对掌子面1周边进行修整处理；
E.挖掘施工符合设计要求时，则对已挖好的隧道进行支护、喷砼，然后进入下一个循环。
步骤B地质预报为采用地质雷达(如Zond-12c地质雷达)对掌子面1进行地质扫描，共测4条线，横向2条，竖向2条，得出报告，分析掌子面1前方的岩溶富水情况，指导现场施工。
步骤C中，初步探孔2优选分为三层(也可以是两层或者四层及以上)，第一层位于掌子面1的上部，第二层位于掌子面1的中部，第三层位于掌子面1下部。上、中、下三层探孔2已经能探明这个掌子面1前方是否有岩溶。由于掌子面1的上部为圆弧形，故上层和下层各设置一个探孔2，中部设置三个探孔2。具体数量根据现场实际地质条件可以适当调整。
步骤C和D中，初步钻探和开挖均采用悬臂掘进机进行钻孔，或者采用潜孔钻机进行钻孔。但潜孔钻管径小，揭示地质情况具有一定的局限性，最优采用悬臂掘进机钻孔分层钻孔。步骤c中，探孔2的钻孔顺序根据地质预报情况确定，对地质情况好的位置先进行钻孔。
以上施工工艺，适用于地质条件好隧道，又适用于强岩溶富水地区隧道，主要是以螺旋的形式代替常规开挖形式进行开挖，减少对周边围岩的扰动，降低势能的排放，将突泥涌水等事件的发生降到最低。
实施案例：贵阳轨道交通1号线第五工作段延中区间隧道地处典型喀斯特地貌地区，高岩溶、高富水，地质条件极其复杂，且周边环境也相当复杂，对隧道的施工干扰极大。为满足现场施工需要，延中区间隧道先后采用常规爆破、水压爆破等技术，但均不能满足施工需求，为此，引进悬臂掘进机于区间隧道施工，针对岩溶发育地段，采用此方法进行施工，减少了施工过程中的干扰，加快了施工进度，保障了洞内结构及施工人员的安全。利用此方法，隧道处理了2次大型突泥事件，1次大型涌水事件，过程中未造成人员伤亡，且开挖过程中事件的发展程度也得到了很好的控制，取得了很好的效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种岩溶地层中隧道钻探施工方法，其特征在于包括以下步骤：
A.按照设计要求，测量放线，定位开挖轮廓线；
B.对掌子面(1)进行超前地质预报，得出地质预报，如果结果不符合钻探条件，则进行掌子面(1)进行加固处理，直至符合钻探施工条件，如果符合钻探施工条件则进行步骤C；
C.结合地质预报资料，在掌子面(1)进行初步钻探，探孔(2)分层设置，如果初步钻探遇到岩溶，则进行岩溶泄压，泄压完成后进行步骤D，如果未遇到岩溶，则进行步骤D；
D.以所述探孔(2)为中心采用螺旋形式向掌子面(1)中心开挖；
E.挖掘施工符合设计要求时，则对已挖好的隧道进行支护、喷砼。
2.根据权利要求1所述的岩溶地层中隧道钻探施工方法，其特征在于：步骤B地质预报为采用地质雷达对掌子面(1)进行地质扫描，共测4条线，横向2条，竖向2条，得出报告。
3.根据权利要求1所述的岩溶地层中隧道钻探施工方法，其特征在于：步骤C中，初步探孔(2)分为三层，第一层位于掌子面(1)的上部，第二层位于掌子面(1)的中部，第三层位于掌子面(1)下部。
4.根据权利要求1所述的岩溶地层中隧道钻探施工方法，其特征在于：步骤C和D中，初步钻探和开挖均采用悬臂掘进机进行钻孔。
5.根据权利要求1所述的岩溶地层中隧道钻探施工方法，其特征在于：步骤C中，探孔(2)的钻孔顺序根据地质预报情况确定，对地质情况好的位置先进行钻孔。
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