CN106194200A - 一种硬岩隧道高效施工工法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种硬岩隧道高效施工工法,施工工法的具体步骤是先根据待施工隧道的特点,做好施工前的准备,然后在将要施工的隧道的中央、底部或边缘任意位置开凿临空槽,形成临空面;接着,在隧道除临空槽以外的断面部分,采用液压凿岩钻机钻多个分裂孔,每个分裂孔的尺寸根据液压劈裂机的要求确定,即需满足液压劈裂机可以正常工作的要求;使用液压劈裂机进行隧道断面岩石分裂;最后用掘进机进行隧道断面切割。本发明为机械化施工,工艺操作简单、效率高、成本低,解决目前隧道开采采用炮掘安全隐患大的问题,同时解决当隧道断面岩石硬度大时,采用掘进机施工效率低、施工成本高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种硬岩隧道高效施工工法,属于隧道施工工法技术领域。
背景技术
目前,国内隧道施工方式主要有两大类,一类是炮采施工,应用在各类隧道工程,存在尺寸超差不受控、施工危险,破坏生态环境等问题,且炸药管控越来越严格,成本高,效率低。另一类是机械化施工,分为盾构法施工和悬臂式掘进机施工。前者采用盾构机施工成本高,运输不便,适用于长距离隧道等大型工程;后者采用悬臂式掘进机施工,当遇到岩石硬度大于50MPa时,截齿磨损加快,施工效率降低。在机械化施工逐渐普及,炮采施工逐渐减少的情况下,本施工工法安全可靠、生态环保,能有效提高硬岩隧道机械化施工的施工效率,降低施工成本。
然而,于2015年01月28日公开的一种基于水力切割的硬岩隧道施工方法(公开号为104314573A)提供了一种硬岩隧道施工工法,沿隧道纵向延伸方向由后至前分多个节段施工。这种工法显然存在局限性,针对小型断面的硬岩隧道分节段施工显然不可行,水力切割矩形切割块无法实现,且针对大断面分节段施工效率也会大打折扣。岩石劈裂后进行水力切割,要求操作人员离切割面较近,切割滚落的岩石容易砸伤操作人员,存在严重的安全隐患。另外,于2015年02月11日授权的一种硬岩隧道非爆破开挖掌子面分块结构(专利号为204152517)也提供了一种硬岩隧道施工工法,这种工法沿隧道掌子面开挖轮廓线设有相互咬合重叠的周边孔,以形成开挖临空面。首先在钻相互咬合重叠孔时,钻杆容易损坏,孔容易打偏,无异于增加了施工难度。其次,若沿隧道掌子面开挖轮廓设有相互咬合重叠的周边孔,以形成开挖临空面,显然要钻孔数量多,钻孔直径大,若想形成临空面无异于大大降低了隧道施工效率。另外,该工法忽略了一个重要事实,液压劈裂机仅能劈裂出岩石的裂隙,并不能达到岩石分裂并开挖的效果。
因此,如何安全可靠、生态环保且高效率的进行硬岩隧道开挖,是本领域人员亟须解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种硬岩隧道高效施工工法,可加快施工进度,降低施工成本,提高施工安全性,减少施工环境污染。
为了实现上述目的,本发明采用的一种硬岩隧道高效施工工法,施工工法的具体步骤是:
步骤一、施工准备:根据待施工隧道的特点,做好施工前的准备;
步骤二、开凿临空槽:在将要施工的隧道的中央、底部或边缘任意位置进行开槽,形成临空面;临空面的宽度尺寸根据掘进机截割头尺寸而定,具体为不小于掘进机截割头直径尺寸,临空面的深度应不小于液压劈裂机的长度;其中,开设的槽为临空槽;
步骤三、钻分裂孔:在隧道除临空槽以外的断面部分,采用液压凿岩钻机钻多个分裂孔,每个分裂孔的尺寸根据液压劈裂机的要求确定,即需满足液压劈裂机可以正常工作的要求;
步骤四、隧道断面岩石分裂:使用液压劈裂机进行隧道断面岩石分裂;
步骤五、隧道断面切割:用掘进机进行隧道断面切割。
进一步,所述施工前的准备是指根据待施工隧道的特点,编制具体施工方案,对操作人员进行技术交底,清理施工现场,并调试各种操作设备;操作设备包括掘进机、液压凿岩钻机及液压劈裂机。
为了提高分裂效率,所述步骤四的隧道断面岩石分裂可与步骤三的钻分裂孔同步进行。
为了提高液压劈裂机的分裂效率,所述步骤四中,可使液压劈裂机朝向临空槽进行分裂。
进行步骤五的隧道断面切割后,还需要对切割落下的渣料进行清理,将渣料运送出隧道。
优选地,采用的掘进机为悬臂式掘进机。当然,临空槽的开设也可采用其他凿槽设备进行,不仅限于悬臂式掘进机开挖。
与现有技术相比,本发明主要包括施工准备、开凿临空槽、钻分裂孔、隧道断面岩石分裂、隧道断面切割、出渣等步骤。整个工法为机械化施工,工艺操作简单、效率高、成本低,解决目前隧道开采采用炮掘安全隐患大的问题,其噪音低、粉尘少、安全环保。同时解决当隧道断面岩石硬度大时,直接采用掘进机施工效率低、施工成本高的问题。最终,采用掘进机、挖掘机、液压凿岩钻机、液压劈裂机、装载机等设备对隧道断面进行掘进、钻孔、岩石分裂和出渣,其施工进度快,施工成本低,施工安全性高,施工环境污染少。
附图说明
图1为本发明的施工流程图;
图2为本发明钻分裂孔的分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例:
如图1和图2所示,一种硬岩隧道高效施工工法,施工工法的具体步骤是:
步骤一、施工准备:根据待施工隧道的特点,做好施工前的准备;
步骤二、开凿临空槽:在将要施工的隧道的中央、底部或边缘开槽,形成临空面;临空面的宽度尺寸c根据掘进机截割头尺寸而定,具体为不小于掘进机截割头直径尺寸,临空面的深度应不小于液压劈裂机的长度,一般不低于500mm,临空面的长度不作要求;其中,开设的槽为临空槽;
步骤三、钻分裂孔:在隧道除临空槽以外的断面部分,采用液压凿岩钻机钻多个分裂孔,孔与孔之间的左右间隔尺寸a及上下间隔尺寸b均为500mm,也可适当增加或减小;每个分裂孔的尺寸根据液压劈裂机的要求确定,即需满足液压劈裂机可以正常工作的要求,一般孔的直径不低于40mm,孔的深度不低于800mm;
步骤四、隧道断面岩石分裂:使用液压劈裂机进行隧道断面岩石分裂,为了提高液压劈裂机的分裂效率,应朝向临空槽进行分裂,该步骤也可与钻分裂孔同步进行;
步骤五、隧道断面切割:用掘进机进行隧道断面切割。
进一步,步骤一的施工准备主要是指:根据待施工隧道的特点,编制具体施工方案,对操作人员进行技术交底,清理施工现场,并调试各种操作设备;操作设备包括掘进机、液压凿岩钻机及液压劈裂机。
进行步骤五的隧道断面切割后,还需要进行出渣操作,即对切割落下的渣料进行清理,将渣料运送出隧道。其中,渣料的运输科可采用装载机实现。
优选地,采用的掘进机为悬臂式掘进机。当然,临空槽的开设也可采用其他凿槽设备进行,不仅限于悬臂式掘进机开挖。
此外,考虑到现有的液压劈裂机主要有两种结构,一种是从侧面进行劈裂的,一种是带有分裂楔形块的。采用前者时,步骤三中分裂孔的直径介于分裂部闭合至完全撑开时的范围之内,分裂孔的深度大于分裂部的长度;采用后者时,步骤三中分裂孔的直径大于分裂楔形块闭合的直径,小于其完全撑开时的直径,分裂孔的深度大于分裂楔形块完全伸开时的长度。
由上述结构可见,本发明采用掘进机、挖掘机、液压凿岩钻机、液压劈裂机、装载机等设备对隧道断面进行掘进、钻孔、岩石分裂和出渣,工艺操作简单、效率高、成本低。整个工法为机械化施工,解决了目前隧道开采采用炮掘安全隐患大的问题,其噪音低、粉尘少、安全环保。同时,解决了当隧道断面岩石硬度大时,直接采用掘进机施工效率低、施工成本高的问题。
Claims (4)
1.一种硬岩隧道高效施工工法,其特征在于,施工工法的具体步骤是:
步骤一、施工准备:根据待施工隧道的特点,做好施工前的准备;
步骤二、开凿临空槽:在将要施工的隧道的中央、底部或边缘任意位置进行开槽,形成临空面;临空面的宽度尺寸根据掘进机截割头尺寸而定,具体为不小于掘进机截割头直径尺寸,临空面的深度应不小于液压劈裂机的长度;其中,开设的槽为临空槽;
步骤三、钻分裂孔:在隧道除临空槽以外的断面部分,采用液压凿岩钻机钻多个分裂孔,每个分裂孔的尺寸根据液压劈裂机的要求确定,即需满足液压劈裂机可以正常工作的要求;
步骤四、隧道断面岩石分裂:使用液压劈裂机进行隧道断面岩石分裂;
步骤五、隧道断面切割:用掘进机进行隧道断面切割。
2.根据权利要求1所述的一种硬岩隧道高效施工工法,其特征在于,所述施工前的准备是指根据待施工隧道的特点,编制具体施工方案,对操作人员进行技术交底,清理施工现场,并调试各种操作设备;操作设备包括掘进机、液压凿岩钻机及液压劈裂机。
3.根据权利要求1所述的一种硬岩隧道高效施工工法,其特征在于,所述步骤四与步骤三的钻分裂孔同步进行。
4.根据权利要求1所述的一种硬岩隧道高效施工工法,其特征在于,进行步骤五的隧道断面切割后,需要对切割落下的渣料进行清理,将渣料运送出隧道。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161207 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |