CN108343455A - 双通道地下硐室施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程施工领域，公开了双通道地下硐室施工方法，按以下步骤进行：(1)施工准备；(2)测量放样；(3)硐室下导硐开挖：从硐室进出口平巷通道沿硐室中轴线开挖与溜井贯通的下导硐，导硐开挖断面与硐室进出口通道断面大小相同；(4)溜井导孔钻进；(5)导井反向扩挖；(6)硐室盲天井开挖；(7)硐室上导硐开挖：以硐室起拱线为底板，沿破碎硐室轴线掘进连通三个盲天井的上导硐；(8)硐室拱部开挖：利用上导硐，在硐室中间的盲天井上方开挖拱部切割槽，然后利用施工好的拱部切割槽，从中间分别向硐室两端掘进，光面爆破成型拱部。本发明具有降低硐室总体的开挖成本、节约施工工期的效果。
Description
技术领域
本发明涉及工程施工领域，尤其涉及了双通道地下硐室施工方法。
背景技术
地下硐室是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的构筑物。随着我国科技水平的不断提高和城市化进程的不断加快，地下硐室工程不但在传统的矿山、国防、水电、长大高速公(铁)路等野外工程邻域向更深、更大、更复杂方向进一步发展，同时在轨道交通、地下停车场、地下综合管廊、地下人防等城市地下空间开发方面的应用也越来越广泛。大型地下硐室工程具有空间结构大、交岔口多、围岩应力情况复杂、工程服务年限长、质量要求高等特点，是地下工程的重点和难点，因此对地下硐室的施工是一个难点。并且，地下硐室的施工成本较高、存在施工效率低、安全性差的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中地下硐室施工存在成本较高、施工效率低、安全性差的缺点，提供了双通道地下硐室施工方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
双通道地下硐室施工方法，按以下步骤进行：
(1)施工准备；
(2)测量放样；
(3)硐室下导硐开挖：从硐室进出口平巷通道沿硐室中轴线开挖与溜井贯通的下导硐，下导硐开挖断面与硐室进出口通道断面大小相同；
(4)溜井导孔钻进；
(5)导井反向扩挖；
(6)硐室盲天井开挖：在下导硐内按靠近硐室两端及中部布置三个盲天井；
(7)硐室上导硐开挖：以硐室起拱线为底板，沿破碎硐室轴线掘进连通三个盲天井的上导硐；
(8)硐室拱部开挖：利用上导硐，在硐室中间的盲天井上方开挖拱部切割槽，然后利用施工好的拱部切割槽，从中间分别向硐室两端掘进，光面爆破成型拱部。
作为优选，还包括以下步骤：
(9)硐室中部分层开挖和下部开挖；
(10)锚喷网支护：随着硐室先拱后墙，分层开挖的进行，在每一区块开挖爆破完成后都要即时进行锚喷网支护。
作为优选，步骤(1)包括以下步骤:
(1.1)根据设计文件，编制实施性施工组织设计；
(1.2)对管理人员及施工操作班组进行详细的施工技术及安全交底；
(1.3)组织施工设施设备进场。
作为优选，步骤(2)还包括：根据业主提供的测量基准点，设置施工测量控制网。
作为优选，步骤(4)还包括：开孔钻进时，利用开孔扶正器和开孔钻杆配合慢速开孔，并启动泥浆泵供水，开孔深度3m后将开孔钻杆提出，换钻杆开始导孔钻进。
作为优选，步骤(5)还包括：导孔贯通后，在下平硐用卸扣器将导孔钻头的异型钻杆卸下，将Φ1.2m钻头经下导硐运至导孔下方，将上、下提吊块分别同导孔钻杆、钻头固定，上、下吊块用钢丝绳连接后，提升导孔钻杆，使钻头离开地面20cm，然后固定钻头，下放导孔钻杆，拆去上、下吊块，连接扩孔钻头；将动力水龙头出轴转速调为慢速挡，开始慢速上提钻具，直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，采用副泵提供较小的、均匀的动力,用最低转速旋转，进尺控制在10cm/h左右，以防钻头偏心受力过大而扭断钻杆，保证钻头滚刀不受过大的冲击而破坏，等刀齿把凸出的岩石破碎掉，钻头全部均匀接触岩石，才能正常扩孔钻进。
作为优选，步骤(6)还包括：其中靠硐室外端盲井断面为2.0m×3.0m，作为设备、人行通道；中部盲井断面为2.0m×2.0m，作为硐室顶部、中台阶开挖溜碴通道；盲天井掘进采用反掘法爆破施工。
作为优选，步骤(7)还包括：上导硐的断面为2.6m×2.9m。
作为优选，步骤(8)还包括以下步骤：
(8.1)拱部切割拉槽：利用上导硐，在硐室中间的盲天井上方开挖拱部切割槽，切割槽垂直硐室中轴线，宽2m，长度与硐室长度相同，顶部开挖至硐室设计开挖线；
(8.2)自由崩落区爆破开挖：利用上导硐和切割槽形成的爆破自由面和自由空间，采用地下采矿水平钻孔崩落法爆破开挖自由崩落区；
(8.3)拱部周边光面爆破：硐室成型采用光面爆破，硐室的轮廓线内周圈预留1m厚光爆层。
作为优选，步骤(9)还包括：上导硐底至下导硐顶为硐室中部，利用三条盲天井形成的爆破自由面和自由空间，采用地下采矿竖向钻孔崩落法原理，沿盲天井周边自起拱线竖向向下钻孔，由上至下分层爆破开挖自由崩落区；硐室下部开挖利用下导硐为爆破自由面和自由空间。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
(1)上导硐、盲天井及下导硐不但是施工通道，同时也分别是拱部、中部分层、下部浅孔崩落爆破开挖时的自由面和补偿空间。相较于传统掏槽钻爆法，采用地下采矿浅孔崩落法能显著提高爆破效率，并可根据遇到不同地质条件即时调整爆破参数和支护措施，加快作业进度，保证施工安全。采用地下采矿浅孔崩落法爆破开挖自由崩落区，能显著提高爆破效率；特别是中部利用盲天井采用地下采矿浅孔崩落法，按照布孔数量计算，一般情况下浅孔崩落法炮孔排间距1m*1.2m,掏槽爆破法0.5*0.7m，较传统掏槽爆破法，爆破成本节约50％～70％。按照中部开挖量占大硐室总开挖量70％计算，一个大硐室总体开挖成本降低约30％～50％。
(2)充分利用溜井通道开通地下硐室上导硐，一是节约施工工期，二是把溜井作为硐室爆破开挖的通风通道、硐室上部开挖支护的运输通道、施工人员的逃生通道。
(3)本施工方法采用导井、导硐、盲天井结合将复杂的硐室群进行分层、分区、分块开挖，施工灵活性大，能做到开挖与支护平行作业，工序衔接紧密，效率高。
(4)溜井导井采用反井钻机施工，过程全部采用机械设备，机械化利用率较高，提高了工作效率，加快了施工进度。
(5)采用上下导硐，从上往下分层开挖，中部竖向向下钻孔浅孔崩落爆破，及时进行锚喷网支护，安全问题得到了根本保证。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
图2是步骤(8)的拱部开挖工艺横断面示意图。
图3是步骤(9)的中部开挖工艺平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
双通道地下硐室施工方法，如图1-3所示，按以下步骤进行：
(1)施工准备；
(2)测量放样；
(3)硐室下导硐开挖：从硐室进出口平巷通道沿硐室中轴线开挖与溜井贯通的下导硐，导硐开挖断面与硐室进出口通道断面大小相同；导硐开挖采用常规钻爆法施工，钻孔用YT-28凿岩机、六角中空成品钎杆、一字型合金钎头。炮眼深度2.3m，掘进循环进尺2.1m。爆破采用2#岩石乳化工业炸药，非电塑料导爆管连接，起爆器起爆。
(4)溜井导孔钻进；
(5)导井反向扩挖；
(6)硐室盲天井开挖：在下导硐内按靠近硐室两端及中部布置三个盲天井；
(7)硐室上导硐开挖：以硐室起拱线为底板，沿破碎硐室轴线掘进连通三个盲天井的上导硐；
(8)硐室拱部开挖：利用上导硐，在硐室中间的盲天井上方开挖拱部切割槽，然后利用施工好的拱部切割槽，从中间分别向硐室两端掘进，光面爆破成型拱部。
(9)硐室中部分层开挖和下部开挖；
(10)锚喷网支护：随着硐室先拱后墙，分层开挖的进行，在每一区块开挖爆破完成后都要即时进行锚喷网支护。
步骤(2)还包括：根据业主提供的测量基准点，设置施工测量控制网。在此基础上根据工程项目的具体情况进行导线点和水准点的加密布设，控制网定期复测，确保点位和标高准确，平面控制网采用二级导线控制网，高程控制网采用四级水准测量控制网。施工平面测量采用坐标法，全站仪施测，高程测量采用水准仪施测。
步骤(4)还包括：开孔钻进时，利用开孔扶正器和开孔钻杆配合慢速开孔，并启动泥浆泵供水，开孔深度3m后将开孔钻杆提出，换钻杆开始导孔钻进。
步骤(5)还包括：导孔贯通后，在下平硐用卸扣器将导孔钻头的异型钻杆卸下，将Φ1.2m钻头经下导硐运至导孔下方，将上、下提吊块分别同导孔钻杆、钻头固定，上、下吊块用钢丝绳连接后，提升导孔钻杆，使钻头离开地面20cm，然后固定钻头，下放导孔钻杆，拆去上、下吊块，连接扩孔钻头；将动力水龙头出轴转速调为慢速挡，开始慢速上提钻具，直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，采用副泵提供较小的、均匀的动力,用最低转速旋转，进尺控制在10cm/h左右。
扩孔过程中采用冷却水冷却钻头，同时消尘、冲碴。当钻头快至距基础2.5m左右时，要降低钻压慢速钻进，并且观察基础周围是否有异常现象，慢慢的扩孔，直至钻头露出地面。扩孔钻进结束后拆去钻杆，采用钢丝绳将钻头固定在主机轨道上，主机吊离后再将钻头从孔中吊出。
步骤(6)还包括：其中靠硐室外端盲井断面为2.0m×3.0m，作为设备、人行通道；中部盲井断面为2.0m×2.0m，作为硐室顶部、中台阶开挖溜碴通道；盲天井掘进采用反掘法爆破施工。盲井顶口安装卸碴挡及安全防护设施，盲井底部安装卸碴漏斗，供运输车辆接碴外运。
步骤(7)还包括：上导硐的断面为2.6m×2.9m。
步骤(8)还包括以下步骤：
(8.1)拱部切割拉槽：利用上导硐，在硐室中间的盲天井上方开挖拱部切割槽，切割槽垂直硐室中轴线，宽2m，长度与硐室长度相同，顶部开挖至硐室设计开挖线；
(8.2)自由崩落区爆破开挖：利用上导硐和切割槽形成的爆破自由面和自由空间，采用地下采矿水平钻孔崩落法爆破开挖自由崩落区；
(8.3)拱部周边光面爆破：硐室成型采用光面爆破，硐室的轮廓线内周圈预留1m厚光爆层。
步骤(9)还包括：上导硐底至下导硐顶为硐室中部，利用三条盲天井形成的爆破自由面和自由空间，采用地下采矿竖向钻孔崩落法原理，沿盲天井周边自起拱线竖向向下钻孔，由上至下分层爆破开挖自由崩落区；硐室下部开挖利用下导硐为爆破自由面和自由空间。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (10)
1.双通道地下硐室施工方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)施工准备；
(2)测量放样；
(3)硐室下导硐开挖：从硐室进出口平巷通道沿硐室中轴线开挖与溜井贯通的下导硐，导硐开挖断面与硐室进出口通道断面大小相同；
(4)溜井导孔钻进；
(5)导井反向扩挖；
(6)硐室盲天井开挖：在下导硐内按靠近硐室两端及中部布置三个盲天井；
(7)硐室上导硐开挖：以硐室起拱线为底板，沿破碎硐室轴线掘进连通三个盲天井的上导硐；
(8)硐室拱部开挖：利用上导硐，在硐室中间的盲天井上方开挖拱部切割槽，然后利用施工好的拱部切割槽，从中间分别向硐室两端掘进，光面爆破成型拱部。
2.根据权利要求1所述的双通道地下硐室施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(9)硐室中部分层开挖和下部开挖；
(10)锚喷网支护：随着硐室先拱后墙，分层开挖的进行，在每一区块开挖爆破完成后都要即时进行锚喷网支护。
3.根据权利要求1所述的双通道地下硐室施工方法，其特征在于，步骤(1)包括以下步骤:
(1.1)根据设计文件，编制实施性施工组织设计；
(1.2)对管理人员及施工操作班组进行详细的施工技术及安全交底；
(1.3)组织施工设施设备进场。
4.根据权利要求1所述的双通道地下硐室施工方法，其特征在于，步骤(2)还包括：根据业主提供的测量基准点，设置施工测量控制网。
5.根据权利要求1所述的双通道地下硐室施工方法，其特征在于，步骤(4)还包括：开孔钻进时，利用开孔扶正器和开孔钻杆配合慢速开孔，并启动泥浆泵供水，开孔深度3m后将开孔钻杆提出，换钻杆开始导孔钻进。
6.根据权利要求1所述的双通道地下硐室施工方法，其特征在于，步骤(5)还包括：导孔贯通后，在下平硐用卸扣器将导孔钻头的异型钻杆卸下，将Φ1.2m钻头经下导硐运至导孔下方，将上、下提吊块分别同导孔钻杆、钻头固定，上、下吊块用钢丝绳连接后，提升导孔钻杆，使钻头离开地面20cm，然后固定钻头，下放导孔钻杆，拆去上、下吊块，连接扩孔钻头；将动力水龙头出轴转速调为慢速挡，开始慢速上提钻具，直到滚刀开始接触岩石，然后停止上提，采用副泵提供较小的、均匀的动力,用最低转速旋转，进尺控制在10cm/h左右。
7.根据权利要求1所述的双通道地下硐室施工方法，其特征在于，步骤(6)还包括：其中靠硐室外端盲井断面为2.0m×3.0m，作为设备、人行通道；中部盲井断面为2.0m×2.0m，作为硐室顶部、中台阶开挖溜碴通道；盲天井掘进采用反掘法爆破施工。
8.根据权利要求1所述的双通道地下硐室施工方法，其特征在于，步骤(7)还包括：上导硐的断面为2.6m×2.9m。
9.根据权利要求1所述的双通道地下硐室施工方法，其特征在于，步骤(8)还包括以下步骤：
(8.1)拱部切割拉槽：利用上导硐，在硐室中间的盲天井上方开挖拱部切割槽，切割槽垂直硐室中轴线，宽2m，长度与硐室长度相同，顶部开挖至硐室设计开挖线；
(8.2)自由崩落区爆破开挖：利用上导硐和切割槽形成的爆破自由面和自由空间，采用地下采矿水平钻孔崩落法爆破开挖自由崩落区；
(8.3)拱部周边光面爆破：硐室成型采用光面爆破，硐室的轮廓线内周圈预留1m厚光爆层。
10.根据权利要求2所述的双通道地下硐室施工方法，其特征在于，步骤(9)还包括：上导硐底至下导硐顶为硐室中部，利用三条盲天井形成的爆破自由面和自由空间，采用地下采矿竖向钻孔崩落法原理，沿盲天井周边自起拱线竖向向下钻孔，由上至下分层爆破开挖自由崩落区；硐室下部开挖利用下导硐为爆破自由面和自由空间。
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