CN109026017A - 隧道开挖支护安全施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了隧道开挖支护安全施工方法，包括：钻管棚孔，钢管制作及装管，注浆，掏槽施工，静态破碎设计布眼，制药及装药，清理。本发明中的隧道开挖支护安全施工方法，通过设计合理的超前支护，能够控制围岩的变形，从而达到保证隧道施工安全的目的，进行静态破碎设计，其破碎剂只在孔眼内作用，与外界无任何关系，爆破过程无声息、无振动、无飞石，对周围无任何不安全影响，不污染环境，对爆破不到位的地方采用挖掘机配破碎头进行清除，配合静态破碎进行开挖施工，提高了施工效率和完成度。

Description

隧道开挖支护安全施工方法

技术领域

本发明涉及隧道的设计布置技术领域，尤其涉及隧道开挖支护安全施工方法。

背景技术

隧道质量取决于工艺质量，工艺质量取决于开挖、初期支护及防排水质量等，防排水质量等比较好控制可以加强监管，那么重点就是初期支护以及开挖质量，开挖质量又取决于钻爆质量，因此隧道质量的好坏很大程度上取决于初期支护以及钻爆的质量。如何合理、安全、高效的实现钻爆以及初期支护，是现有技术中隧道施工方法面临的主要问题。

发明内容

为解决现有技术中，隧道施工方法存在的钻爆以及初期支护存在缺陷技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明中的隧道开挖支护安全施工方法，包括以下步骤：

步骤S101，钻管棚孔，搭好钻孔平台或利用洞口开挖时预留的土台阶作为钻孔平台，采用潜孔钻钻孔，为了使潜孔钻的仰角与导向管的仰角保持一致，钻孔前通过水平仪测量调整潜孔钻前后端的高差，开孔应使潜孔钻低速慢进，待孔钻进约2m后，即可均匀加速钻孔，钻孔到设计深度后，退出钻杆，用高压风吹孔，清除孔里面的钻渣。

步骤S102，钢管制作及装管，管棚超前预支护采用外径108mm、壁厚6mm、单根长度4-6m的热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥形，尾部焊接加劲箍，钢管四周钻孔径10-16mm的注浆孔，注浆孔为间距150mm的梅花形布置，施工时钢管沿隧道周边以<2°外插角打入围岩。

步骤S103，注浆，浆液先稀后浓，顺序是由上而下向钢管内注浆，注浆泵选用4Mpa以上，浆液为M30水泥混合砂浆，注浆压力初压0.5-1MPa，终压2MPa，注浆压力严禁超过允许值，以防压裂工作面，同时还要控制注入量，若孔口压力已达到规定值，可结束注浆，注浆后工作面的开挖时间应在注浆结束后8小时。

步骤S104，掏槽施工，在断面中部采用液压式岩石分裂机对宽度为40cm的范围内岩石进行分裂破碎，形成临空面，掏槽区采用风钻钻眼，共计3排掏槽眼，眼深1.2m，中间一排掏槽眼的直径为50mm、眼间距为10cm，其他两排掏槽眼的直径为42mm、眼间距为20cm，安放达尔达岩石分裂机。

步骤S105，静态破碎设计布眼，完成掏槽施工后，沿着开挖轮廓线采用水平钻车在起拱线以上部分零距离打设一排130mm隔离孔形成隔离带，在静态破碎区采用电钻钻爆孔，爆孔的排拒为50cm，爆孔的孔间距为40cm，爆孔的孔径为42mm，爆孔的孔深为1m。

步骤S106，制药及装药，按水与膨胀剂重量比0.3：1下料拌制，先分若干次把水倒入容器中加入相应数量的膨胀剂，然后用手提式搅拌机搅拌成具有流动性的破碎浆体药剂，搅拌好的药剂在10分钟内充填完毕，药剂使用量25kg/m³，装药深度为孔深的100％，在实施过程中可先进行实验，以取得最佳单位用量，遇到较软的泥岩，可适当加大孔间距。

步骤S107，清理，在静态破碎结束后，对爆破不到位的地方采用挖掘机配破碎头进行清除。

进一步地，所述步骤S102中还包括以下步骤：

钢管安装是在清好孔后开始，采用人工及挖机顶入，每根钢管逐节装入，管节与管节之间用30cm长的套管丝扣连接，钢管安装完成后插入钢筋笼并封好管与岩面接触的周围，使注浆时浆液不外漏。

进一步地，所述步骤S102中还包括以下步骤：

当注浆泵的泵压突然升高时，停机进行检查；注浆量很大，压力长时间不升高时，应重新调整浆液浓度及配合比，缩短胶凝时间。

进一步地，所述步骤S106中还包括以下步骤：

步骤S1061，确定施工环境气温、膨胀剂温度、拌水温度、岩石温度、容器温度是否与要求相符合，检查膨胀剂包装是否破损。

步骤S1062，岩石刚开裂后，可向裂缝中加水，支持膨胀剂持续反应，以获得更好的效量。

步骤S1063，观察膨胀剂反应情况，反应时间过快易发生冲孔伤人事故，可用延缓反应时间的抑制剂，放入浸泡膨胀剂的拌合水中，加入量为拌合水的5-6％。温度较低时加入促发剂和提高拌合水温度，但不超过50度，反应时间控制在30-60分钟，药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度过高，反应时间越快，反之则慢，除了添加抑制剂，还可以严格控制拌和水、干粉药剂和岩石的温度。

本发明中的隧道开挖支护安全施工方法，与现有技术相比，其有益效果为：

本发明中的隧道开挖支护安全施工方法，通过设计合理的超前支护，能够控制围岩的变形，从而达到保证隧道施工安全的目的，进行静态破碎设计，其破碎剂只在孔眼内作用，与外界无任何关系，爆破过程无声息、无振动、无飞石，对周围无任何不安全影响，不污染环境，对爆破不到位的地方采用挖掘机配破碎头进行清除，配合静态破碎进行开挖施工，提高了施工效率和完成度。

附图说明

图1是本发明中隧道开挖支护安全施工方法的流程示意图；

图2是本发明中静态破碎爆孔的布置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明中的隧道开挖支护安全施工方法，包括以下步骤：

步骤S101，钻管棚孔，搭好钻孔平台或利用洞口开挖时预留的土台阶作为钻孔平台，采用潜孔钻钻孔，为了使潜孔钻的仰角与导向管的仰角保持一致，钻孔前通过水平仪测量调整潜孔钻前后端的高差，开孔应使潜孔钻低速慢进，待孔钻进约2m后，即可均匀加速钻孔，钻孔到设计深度后，退出钻杆，用高压风吹孔，清除孔里面的钻渣。

步骤S102，钢管制作及装管，管棚超前预支护采用外径108mm、壁厚6mm、单根长度4-6m的热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥形，尾部焊接加劲箍，钢管四周钻孔径10-16mm的注浆孔，注浆孔为间距150mm的梅花形布置，施工时钢管沿隧道周边以<2°外插角打入围岩。

步骤S103，注浆，浆液先稀后浓，顺序是由上而下向钢管内注浆，注浆泵选用4Mpa以上，浆液为M30水泥混合砂浆，注浆压力初压0.5-1MPa，终压2MPa，注浆压力严禁超过允许值，以防压裂工作面，同时还要控制注入量，若孔口压力已达到规定值，可结束注浆，注浆后工作面的开挖时间应在注浆结束后8小时。

步骤S104，掏槽施工，在断面中部采用液压式岩石分裂机对宽度为40cm的范围内岩石进行分裂破碎，形成临空面，掏槽区采用风钻钻眼，如图2所示，共计3排掏槽眼，眼深1.2m，中间一排掏槽眼的直径为50mm、眼间距为10cm，其他两排掏槽眼的直径为42mm、眼间距为20cm，安放达尔达岩石分裂机。

步骤S105，静态破碎设计布眼，完成掏槽施工后，沿着开挖轮廓线采用水平钻车在起拱线以上部分零距离打设一排130mm隔离孔形成隔离带，如图2所示，在静态破碎区采用电钻钻爆孔，爆孔的排拒为50cm，爆孔的孔间距为40cm，爆孔的孔径为42mm，爆孔的孔深为1m。

步骤S106，制药及装药，按水与膨胀剂重量比0.3：1下料拌制，先分若干次把水倒入容器中加入相应数量的膨胀剂，然后用手提式搅拌机搅拌成具有流动性的破碎浆体药剂，搅拌好的药剂在10分钟内充填完毕，药剂使用量25kg/m³，装药深度为孔深的100％，在实施过程中可先进行实验，以取得最佳单位用量，遇到较软的泥岩，可适当加大孔间距。

步骤S107，清理，在静态破碎结束后，对爆破不到位的地方采用挖掘机配破碎头进行清除。

进一步地，所述步骤S102中还包括以下步骤：

钢管安装是在清好孔后开始，采用人工及挖机顶入，每根钢管逐节装入，管节与管节之间用30cm长的套管丝扣连接，钢管安装完成后插入钢筋笼并封好管与岩面接触的周围，使注浆时浆液不外漏。

进一步地，所述步骤S102中还包括以下步骤：

当注浆泵的泵压突然升高时，停机进行检查；注浆量很大，压力长时间不升高时，应重新调整浆液浓度及配合比，缩短胶凝时间。

进一步地，所述步骤S106中还包括以下步骤：

步骤S1061，确定施工环境气温、膨胀剂温度、拌水温度、岩石温度、容器温度是否与要求相符合，检查膨胀剂包装是否破损。

步骤S1062，岩石刚开裂后，可向裂缝中加水，支持膨胀剂持续反应，以获得更好的效量。

步骤S1063，观察膨胀剂反应情况，反应时间过快易发生冲孔伤人事故，可用延缓反应时间的抑制剂，放入浸泡膨胀剂的拌合水中，加入量为拌合水的5-6％。温度较低时加入促发剂和提高拌合水温度，但不超过50度，反应时间控制在30-60分钟，药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度过高，反应时间越快，反之则慢，除了添加抑制剂，还可以严格控制拌和水、干粉药剂和岩石的温度。

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 (4)

1.隧道开挖支护安全施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S101，钻管棚孔，搭好钻孔平台或利用洞口开挖时预留的土台阶作为钻孔平台，采用潜孔钻钻孔，钻孔前通过水平仪测量调整潜孔钻前后端的高差，钻孔到设计深度后，退出钻杆，用高压风吹孔，清除孔里面的钻渣；

步骤S102，钢管制作及装管，管棚超前预支护采用外径108mm、壁厚6mm、单根长度4-6m的热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥形，尾部焊接加劲箍，钢管四周钻孔径10-16mm的注浆孔，注浆孔为间距150mm的梅花形布置，施工时钢管沿隧道周边以<2°外插角打入围岩；

步骤S103，注浆，顺序是由上而下向钢管内注浆，注浆泵选用4Mpa以上，浆液为M30水泥混合砂浆，注浆压力初压0.5-1MPa，终压2MPa；

步骤S104，掏槽施工，在断面中部采用液压式岩石分裂机对宽度为40cm的范围内岩石进行分裂破碎，形成临空面，掏槽区采用风钻钻眼，共计3排掏槽眼，眼深1.2m，中间一排掏槽眼的直径为50mm、眼间距为10cm，其他两排掏槽眼的直径为42mm、眼间距为20cm；

步骤S105，静态破碎设计布眼，完成掏槽施工后，在静态破碎区采用电钻钻爆孔，爆孔的排拒为50cm，爆孔的孔间距为40cm，爆孔的孔径为42mm，爆孔的孔深为1m；

步骤S106，制药及装药，按水与膨胀剂重量比0.3：1下料拌制，先分若干次把水倒入容器中加入相应数量的膨胀剂，然后用手提式搅拌机搅拌成具有流动性的破碎浆体药剂，搅拌好的药剂在10分钟内充填完毕，药剂使用量25kg/m³，装药深度为孔深的100％；

步骤S107，清理，在静态破碎结束后，对爆破不到位的地方采用挖掘机配破碎头进行清除。

2.根据权利要求1所述的隧道开挖支护安全施工方法，其特征在于，所述步骤S102中还包括以下步骤：

钢管安装是在清好孔后开始，采用人工及挖机顶入，每根钢管逐节装入，管节与管节之间用30cm长的套管丝扣连接，钢管安装完成后插入钢筋笼并封好管与岩面接触的周围，使注浆时浆液不外漏。

3.根据权利要求1所述的隧道开挖支护安全施工方法，其特征在于，所述步骤S102中还包括以下步骤：

当注浆泵的泵压突然升高时，停机进行检查；注浆量很大，压力长时间不升高时，应重新调整浆液浓度及配合比，缩短胶凝时间。

4.根据权利要求1所述的隧道开挖支护安全施工方法，其特征在于，所述步骤S106中还包括以下步骤：

步骤S1061，确定施工环境气温、膨胀剂温度、拌水温度、岩石温度、容器温度是否与要求相符合，检查膨胀剂包装是否破损；

步骤S1062，岩石刚开裂后，可向裂缝中加水，支持膨胀剂持续反应，以获得更好的效量；

步骤S1063，观察膨胀剂反应情况，反应时间过快易发生冲孔伤人事故，可用延缓反应时间的抑制剂，放入浸泡膨胀剂的拌合水中，加入量为拌合水的5-6％。温度较低时加入促发剂和提高拌合水温度，但不超过50度，反应时间控制在30-60分钟。