CN112240207B - 巨跨洞库跳格开挖及快速翻底方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种巨跨洞库跳格开挖及快速翻底方法，第一步，首先将开挖断面分为上下两层，上层包括上中导洞、左右两个上边墙侧导洞、左右两个上中岩柱共五块，下层包括下底部和左右两个下边墙侧导洞共三块；第二步，上中导洞和两个上边墙侧导洞超前开挖；第三步，开挖两个下边墙侧导洞，并进行锚杆、锚索施工；第四步，以下底部作为施工平台，进行两个上中岩柱的拆除；第五步，待上中岩柱拆除完成，上层锚杆、锚索施工彻底结束，再进行下底部的施工；第六步，采用潜孔钻在下底部进行垂直钻孔，通过下底部的一次爆破成型实现快速翻底。专用于巨跨洞库的开挖，高效快速，安全可靠，且易于施工。

Description

巨跨洞库跳格开挖及快速翻底方法
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种地下巨跨洞库的高效开挖方法。
背景技术
随着国家经济的快速发展和交通运输量的逐步提高，在新建和改扩建铁路、公路中，超大跨隧道工程日益增多。隧道开挖跨度大于18m，属于超大跨度隧道。超大跨度隧道具有扁平、大跨、薄拱等特点，对于超大跨度隧道，国内外多采用CD法、CRD法、双侧壁导坑法和多导坑法等施工方法进行施工，通过设置多导坑、多道横竖向临时支撑，将大断面分成多个小断面进行施工。
对于跨度大于25m的巨跨暗挖地下车站隧道一般采用顶洞超前、分层开挖、核心预留、重点锚定的方法，按照横竖向基本均匀的原则，将超大断面隧道划分为多部进行开挖，首先开挖顶层中导洞；然后自上而下、左右交替、分层开挖两边的各部分，每部分开挖后进行初期支护；最后逐步分层开挖核心土及仰拱，形成封闭成环的支护体系。
以上方法不仅导坑断面多，且无法采用大型机械施工，工序交叉多，施工进度慢，而且临时支撑多，临时支撑拆除时围岩变形大、安全风险高。其中下台阶或底部下层开挖，一般采用抬炮分层爆破，即使采用大型机械钻孔爆破进尺最大约4.5m，进度相对缓慢。
同时，洞内爆破需有效地降低爆破引起的震动强度，以减少对邻近的衬砌结构影响，为此，爆破需震速控制在结构安全震动标准以内，既要满足工程结构安全要求，又要让隧道爆破安全、顺利、高效进行，施工难度较大。
发明内容
本发明旨在提供一种专用于巨跨洞库的高效快速开挖方法，高效快速，安全可靠，且易于施工。
为此，本发明所采用的技术方案为：一种巨跨洞库跳格开挖及快速翻底方法，包括以下步骤：
第一步，首先将开挖断面分为上下两层，上层包括上中导洞、左右两个上边墙侧导洞、左右两个上中岩柱共五块，所述上中岩柱位于上中导洞与上边墙侧导洞之间，下层包括下底部和左右两个下边墙侧导洞共三块，所述下底部位于左右两个下边墙侧导洞之间；
第二步，上中导洞和两个上边墙侧导洞超前开挖；
第三步，开挖两个下边墙侧导洞，待上中导洞、上边墙侧导洞、下边墙侧导洞开挖完成后，两个上中岩柱正好位于下底部左右两端的正上方，并进行锚杆、锚索施工；
第四步，以下底部作为施工平台，进行两个上中岩柱的拆除；
第五步，待上中岩柱拆除完成，上层锚杆、锚索施工彻底结束，再进行下底部的施工；
第六步，采用潜孔钻在下底部进行垂直钻孔，下底部开挖深度H大于6m，钻孔孔深超过下底部的开挖深度0.5～1m，钻孔呈梅花形布置，钻孔内采用乳化炸药进行连续装药，装药长度
Figure BDA0002688478670000021
堵塞长度
Figure BDA0002688478670000022
利用数码雷管进行控制爆破,爆破振速小于5.0cm/s，通过下底部的一次爆破成型实现快速翻底。
作为上述方案的优选，两个所述上边墙侧导洞与洞库边墙之间留有间隔，使得两个下边墙侧导洞分别呈“L”形，且“L”形的水平段朝向内侧。
进一步优选为，所述上中导洞与两个上中岩柱的宽度之和等于下底部的宽度，且上中岩柱比上中导洞大。
进一步优选为，所述钻孔采用孔距a为2.5m，排距b为2.0m进行布置，孔间爆破时差50ms，排间爆破时差75ms。
本发明的有益效果：(1)巨跨洞库开挖断面采用横向左右分块、上下分层顺序推进，实现平行流水作业和上下两层分区跳格开挖，锚杆、锚索同步跟随开挖面推进；(2)预留上中岩柱和下底层作为洞室拱圈的施工支护，同时下底层作为上中岩柱的操作平台最后开挖，省去了临时支撑(包括横撑和竖撑)施工以及其它封闭成环的支护体系；(3)在地下巨跨洞库的拱墙开挖支护后，剩余洞室下层未开挖时，采用潜孔钻钻孔，一次爆破成型的快速翻底开挖方法，保证超大跨洞室快速成洞，如常规开挖需15天左右，本发明仅用5天就完成了长120m，宽40m，高9m的洞室下层翻底开挖；(4)通过调整开挖方法及配套钻孔方式，将常规的水平分层开挖钻孔(进尺最大约4.5m左右)，调整为竖向钻孔开挖，并结合乳化炸药和数码雷管进行控制爆破，爆破效率高，底部可一次翻底开挖到位，施工效率高，同时保证了超大跨洞室结构安全。
附图说明
图1为巨跨洞库跳格开挖的横断面图。
图2为巨跨洞库快速翻底装填炸药示意图。
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：
结合图1、图2所示，一种巨跨洞库跳格开挖及快速翻底方法，包括以下步骤：
第一步，首先将开挖断面分为上下两层。上层包括上中导洞1、左右两个上边墙侧导洞2、左右两个上中岩柱4共五块，上中岩柱4位于上中导洞1与上边墙侧导洞2之间。下层包括下底部5和左右两个下边墙侧导洞3共三块，下底部5位于左右两个下边墙侧导洞3之间。
第二步，上中导洞1和两个上边墙侧导洞2超前开挖。最好是，两个上边墙侧导洞2与洞库边墙之间留有间隔，使得两个下边墙侧导洞3分别呈“L”形，且“L”形的水平段朝向内侧。
第三步，开挖两个下边墙侧导洞3，待上中导洞1、上边墙侧导洞2、下边墙侧导洞3开挖完成后，两个上中岩柱4正好位于下底部5左右两端的正上方，并进行锚杆、锚索施工。
最好是，上中导洞1与两个上中岩柱4的宽度之和等于下底部5的宽度，且上中岩柱4比上中导洞1大。
第四步，以下底部5作为施工平台，进行两个上中岩柱4的拆除。
第五步，待上中岩柱4拆除完成，上层锚杆、锚索施工彻底结束，再进行下底部5的施工。
第六步，巨跨洞库通过跳格开挖的方式完成拱墙开挖支护后，采用潜孔钻在下底部5进行垂直钻孔，并实施松动控制爆破，钻孔后装药一次性爆破成型，从而完成下底部的快速翻底。下底部5开挖深度H大于6m，钻孔孔深超过下底部5的开挖深度0.5～1m。为使能量均匀分布，钻孔呈梅花形布置，钻孔内采用乳化炸药进行连续装药，装药长度l2＝5～6m，堵塞长度l1＝3.5～5m，最好采用密度较大的粘土进行密实堵塞。利用数码雷管进行控制爆破,爆破振速小于5.0cm/s，通过下底部5的一次爆破成型实现快速翻底。
潜孔钻最好采用履带式潜孔钻机。钻孔完成后，及时清理孔口及孔内的渣土。清孔完成，检查炮孔有无堵孔、卡孔现象，以及炮孔的间距、眼深、垂直度是否与设计相符。若和设计相差较多，应对参数适当调整，如果可能影响爆破效果或危及安全生产，应重新钻孔。先行钻好的炮孔，用编织袋将孔口塞紧，防止杂物填塞炮孔。
最好是，钻孔采用孔距a为2.5m，排距b为2.0m进行布置，孔间爆破时差50ms，排间爆破时差75ms。

Claims (4)

1.一种巨跨洞库跳格开挖及快速翻底方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，首先将开挖断面分为上下两层，上层包括上中导洞(1)、左右两个上边墙侧导洞(2)、左右两个上中岩柱(4)共五块，所述上中岩柱(4)位于上中导洞(1)与上边墙侧导洞(2)之间，下层包括下底部(5)和左右两个下边墙侧导洞(3)共三块，所述下底部(5)位于左右两个下边墙侧导洞(3)之间；
第二步，上中导洞(1)和两个上边墙侧导洞(2)超前开挖；
第三步，开挖两个下边墙侧导洞(3)，待上中导洞(1)、上边墙侧导洞(2)、下边墙侧导洞(3)开挖完成后，两个上中岩柱(4)正好位于下底部(5)左右两端的正上方，并进行锚杆、锚索施工；
第四步，以下底部(5)作为施工平台，进行两个上中岩柱(4)的拆除；
第五步，待上中岩柱(4)拆除完成，上层锚杆、锚索施工彻底结束，再进行下底部(5)的施工；
第六步，采用潜孔钻在下底部(5)进行垂直钻孔，下底部(5)开挖深度H大于6m，钻孔孔深超过下底部(5)的开挖深度0.5～1m，钻孔呈梅花形布置，钻孔内采用乳化炸药进行连续装药，装药长度l2＝5～6m，堵塞长度l1＝3.5～5m，利用数码雷管进行控制爆破,爆破振速小于5.0cm/s，通过下底部(5)的一次爆破成型实现快速翻底。
2.根据权利要求1所述的巨跨洞库跳格开挖及快速翻底方法，其特征在于：两个所述上边墙侧导洞(2)与洞库边墙之间留有间隔，使得两个下边墙侧导洞(3)分别呈“L”形，且“L”形的水平段朝向内侧。
3.根据权利要求1或2所述的巨跨洞库跳格开挖及快速翻底方法，其特征在于：所述上中导洞(1)与两个上中岩柱(4)的宽度之和等于下底部(5)的宽度，且上中岩柱(4)比上中导洞(1)大。
4.根据权利要求1所述的巨跨洞库跳格开挖及快速翻底方法，其特征在于：所述钻孔采用孔距a为2.5m，排距b为2.0m进行布置，孔间爆破时差50ms，排间爆破时差75ms。
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