CN113107498A - 一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法 - Google Patents
一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113107498A CN113107498A CN202110426205.6A CN202110426205A CN113107498A CN 113107498 A CN113107498 A CN 113107498A CN 202110426205 A CN202110426205 A CN 202110426205A CN 113107498 A CN113107498 A CN 113107498A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole
- blasting
- blast
- holes
- blast hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims abstract description 67
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 32
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 23
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims description 22
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 18
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 13
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 12
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 12
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 11
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 7
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 3
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 230000009545 invasion Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004880 explosion Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 7
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 5
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 4
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/006—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries by making use of blasting methods
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
- E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42D—BLASTING
- F42D1/00—Blasting methods or apparatus, e.g. loading or tamping
- F42D1/08—Tamping methods; Methods for loading boreholes with explosives; Apparatus therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)
Abstract
本发明涉及一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，利用详细勘察中的勘察孔作为炮孔进行装药爆破，并利用泥浆作为配重和阻塞物进行装药结构的设计，利用泥浆的不可压缩性，使爆炸能量经过泥浆传递到炮孔围岩中几乎无损失，炸药爆炸瞬间泥浆传播冲击波到围岩使其位移，并产生反射作用形成二次加载，加剧围岩的破坏,使围岩均匀解体破碎。本发明“一孔三用”加快施工速度，降低施工成本；爆破后的泥浆充满碎石间隙，减小爆破后碎石对盾构机外壳的摩擦，加快盾构机推进的速度，避免盾构机外壳过度磨损，同时在盾构机外壳周围形成泥浆套，有效控制隧道壁的塌落以及地面的沉降，同时还可以起到隔水作用。
Description
技术领域
本发明属于盾构法隧道施工技术领域，涉及一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，具体而言是一种利用钻孔进行注浆微差爆破和泥浆润滑从而提升盾构穿越岩层效率的施工方法。
背景技术
随着我国城市轨道交通建设的不断发展，盾构法隧道施工技术得到了越来越广泛的应用。但在我国华南沿海等地区，由于地层分布较不规则，盾构施工时常遇到岩层局部侵入开挖面的情况。当盾构机掘进至侵入的岩层区域时，常由于岩层强度过高造成盾构刀具产生严重磨损，进而导致换刀频率上升，显著降低盾构施工效率。如刘建国于2010年在《现代隧道技术》上发表的《深圳地铁软硬不均复杂地层盾构施工对策》中强调盾构在硬岩地层中掘进时易产生严重的刀具磨损，并提出合理的盾构穿越地下岩层施工技术是保证盾构顺利掘进的关键。此外，在岩层侵入区域内，易出现上软下硬等软硬不均地层。盾构机在软硬不均的地层中掘进时，存在向地层较软一侧偏移的惯性，使得掘进姿态难以控制，甚至存在盾构机“卡壳”的风险。传统的矿山法利用开挖面爆破法开挖侵入岩层，使盾构机从矿山法隧道中空推通过，但这种方法存在施工效率低、适用性差等缺点。另外，注浆加固法通过对侵入岩层上部软弱土体进行注浆加固，以减少土层和硬度的强度差异，从而确保盾构掘进时的姿态控制。但这种方法未对侵入岩层进行处理，且土层强度增加会进一步加剧刀具磨损程度。上述传统的处理方法普遍存在施工效率低、处理成本高等问题，不能满足目前工程建设高效低耗的要求。因此，有必要提出一种可显著降低地层的不均匀性，并减小盾构机的推进阻力的施工方法。
经过对现有技术文献检索发现，申请号为CN201510949972.X的发明专利提出一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置和方法。该装置将聚能药包安装在开孔弹架上，利用一次性爆破方法进行破碎地下岩石或者孤石，使得盾构机顺利掘进。但是这种方法中相邻药包爆炸会产生应力波干涉，从而产生应力降低区或无应力区，导致地下岩层爆破效果不佳。此外，该方法未对爆破后的碎石进行润滑，易与盾构机外壳产生较大摩擦，影响盾构机推进速度。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供了一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，该方法能有效地破碎侵入岩层并对破碎后的岩层进行注浆润滑，显著降低软硬不均地层对盾构掘进姿态控制的影响，有效避免破碎岩层对盾构机的过度磨损。
为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，包括：
在侵入岩层的分布区域，按照隧道轴线确定勘察孔的布置范围，在所述布置范围内钻取所述勘察孔并通过地质钻机对所述勘察孔进行岩芯取样；
将所述勘察孔作为爆破装药用的炮孔，向所述炮孔内装填爆破药包并将所述炮孔作为注浆孔向内注浆；
通过起爆所述爆破药包对所述侵入岩层进行爆破。
优选地，所述勘察孔的布置范围为：沿隧道垂直轴线方向上以超出所述隧道的轮廓线0.5m位边界，按孔距2-3m均匀布置，在沿所述隧道轴线方向上按排距2-3m均匀布置。
优选地，将所述勘察孔作为爆破装药用的炮孔，是指：将沿隧道轴线方向上超出所述侵入岩层的分布区域0.5m为边界的区域内的所述勘察孔作为所述炮孔。
优选地，所述炮孔，其单孔装药量基于单位装药量与所述侵入岩层分布情况确定，公式如下：
Q＝a×b×(H+1)×q，
式中，Q为所述炮孔的单孔装药量；a为所述炮孔之间的孔距；b为所述炮孔之间的排距；H为所述侵入岩层的高度；q为单位装药量。
优选地，所述单位装药量是指单位体积岩石爆破所需炸药量，由以下公式确定：
q＝k×(q1+q2+q3+q4)
式中，k为地下岩体校正系数，f为所述侵入岩层的抗压强度，fc30为C30混凝土立方体抗压强度；q1为基本装药量，当所述炮孔的深度高于地下水位时q1＝0.45kg/m3，当所述炮孔的深度低于地下水位时q1＝1.1kg/m3；q2为起爆区上方水压增量，q2＝0.01h2，h2为所述炮孔内的地下水位深度；q3为起爆区上方覆盖层增量，q3＝0.02h3，h3为覆盖层厚度；q4为岩石膨胀增量，q4＝0.03h，h为地下岩层平均厚度。
优选地，向所述炮孔内装填爆破药包和泥浆包，包括：
将泥浆袋放置至所述炮孔的孔底，之后再将所述爆破药包与所述泥浆袋交替分层放置在所述炮孔内；
向所述炮孔内注入触变泥浆，当所述炮孔内所述触变泥浆上表面距离所述炮孔口30-50cm时停止注浆；注浆完成后利用炮泥将所述炮孔的孔口进行封堵。
可选地，所述触变泥浆由膨润土、水、纯碱、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺组成，其中膨润土质量分数为12％-25％；所述泥浆袋装有所述触变泥浆。
优选地，在起爆之前，还包括对所述炮孔进行爆破防护，包括：
在所述炮孔的上方放置遮挡盖，并铺设一层沙包；然后用尼龙网将所述沙包覆盖，并用将所述尼龙网固定在地面上；最后，在所述尼龙网上部再铺设一层所述沙包。
优选地，所述爆破药包的数量满足单孔装药量的要求，所述爆破药包通过起爆网络互相连接；
所述起爆网络是指通过两发分属于两个非电起爆网络的瞬发电雷管将所述爆破药包并联的网络；
所述爆破药包的微差起爆时间间隔根据所述炮孔的孔距和排距取值在5-25ms之间。
优选地，在起爆之后，还包括对爆炸效果进行检查，包括：
待爆破完成半小时后，对爆破区域进行安全检查；
安全检查后，在炮孔布置范围内沿隧道轴线每隔15-30m均匀布置检查孔；若所述检查孔的取芯结果显示破碎后的所述侵入岩层呈颗粒状态且最大粒径不超过40mm，则所述检查孔周围的所述炮孔的爆破效果满足要求；否则，根据所述检查孔的周围炮孔位置，重新进行钻孔爆破作业；
对满足爆破效果要求的所述检查孔周围的所述炮孔进行泄压作业，然后用混凝土填充所述炮孔内的空隙。
优选地，所述方法还包括：
根据现有地质勘察资料，进行地质详勘作业和所述炮孔布置；所述地质详勘是指根据初期探测的所述侵入岩层分布区域，按照隧道轴线确定所述勘察孔布置范围，利用地质钻机进行取芯作业，记录所述侵入岩层的高度和抗压强度；
根据平面所述炮孔布置情况确定单孔装药量Q、微差起爆时间间隔；所述微差起爆时间间隔根据所述炮孔的所述孔距和所述排距取值在5～25ms之间。
与现有技术相比，本发明具有如下至少一种有益效果：
本发明提出利用注浆微差爆破方法处理侵入岩层，不仅利用详细勘察中的勘察孔作为炮孔进行装药爆破，并利用泥浆作为配重和阻塞物进行装药结构的设计，利用泥浆的不可压缩性，使爆炸能量经过泥浆传递到炮孔围岩中几乎无损失，炸药爆炸瞬间泥浆传播冲击波到围岩使其位移，并产生反射作用形成二次加载，加剧围岩的破坏,使围岩均匀解体破碎。
另外，本发明把勘察孔当成炮孔和注浆孔来使用，“一孔三用”加快了施工速度，降低了施工成本。
此外，本发明爆破后的泥浆充满碎石间隙，减小了爆破后碎石对盾构机外壳的摩擦，加快了盾构机推进的速度，避免了盾构机外壳过度磨损，同时可以在盾构机外壳周围形成泥浆套，可以有效的控制隧道壁的塌落，控制地面的沉降，同时还可以起到一定的隔水作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一较优实施例中根据隧道轴线的钻孔布置示意图；
图2为本发明一较优实施例中的装药结构示意图；
图3为本发明一较优实施例中的爆破防护示意图；
图中，隧道轮廓线1、勘察孔2、炮孔3、注浆孔3、隧道底面4、需爆破的侵入岩层5、爆破药包6、泥浆袋7、炮泥8、触变泥浆9、木桩10、遮挡盖11、尼龙网12、沙包13。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明以下实施例根据地质钻孔进行爆破区域平面布置，利用地质钻孔作为炮孔，将制作好的药包精确放置在炮孔内，待完成炮孔内注浆后进行爆破作业。在盾构推进过程中，减少盾构的推进阻力，保证盾构机正常推进。
以下实施例的应用情况：某双线盾构法位于广州省深圳市，隧道埋深12-22m，直径7700mm，总长2758.678m，采用土压平衡式盾构开挖，盾构开挖直径8860mm。隧道区间工程地质情况由上至下依次为：人工填土，淤泥质土，中砂，砂质粘性土，强风化花岗岩，中风化花岗岩，微风化花岗岩。其中，盾构法区域有22m上软下硬地层，主要为微风化花岗岩，采用微差爆破并注浆处理的方法施工处理。
第一步：根据现有地质勘察资料，进行地质详勘作业和炮孔布置：根据初期探测的侵入岩层分布区域，按照隧道轴线确定勘察孔布置范围，利用地质钻机进行取芯作业，记录侵入岩层高度和抗压强度。侵入岩层高度是指在勘察孔内隧道轮廓线底部以上范围内测得的侵入岩层取芯高度。
作为可选方式，勘察孔布置范围是指在垂直隧道轴线方向上以超出隧道轮廓线的0.5m为边界，按孔距2-3m均匀布置勘察孔；在沿隧道轴线方向上按排距2-3m均匀布置勘察孔。
作为可选方式，地质钻机指的是，用于岩芯取样、钻孔直径为90～100mm的地质勘探钻机，取芯深度为超过隧道底面1m。
如图1所示，图中表示隧道轮廓线1。本实施例中，根据初期探测的侵入岩层分布区域，按照隧道轴线确定勘察孔2的布置范围，在垂直隧道轴线方向上以超出隧道轮廓线1的0.5m为边界，按孔距2.5m均匀布置勘察孔2；在沿隧道轴线方向上按排距2m均匀布置勘察孔2，利用钻孔直径为90mm的地质勘探钻机进行取芯作业，取芯深度为超过隧道底面4的1m，记录在勘察孔2内隧道轮廓线1底部以上范围内测得的侵入岩层高度和抗压强度。
根据地质详勘结果，以沿隧道轴线方向上超出侵入岩层分布区域0.5m为边界，将该区域内的勘察孔2作为爆破装药用的炮孔3，再根据垂直隧道轴线方向孔距a＝1.25m，平行隧道轴线方向排距b＝1m的布置增加炮孔3的数量。
第二步：根据平面炮孔3布置情况确定单孔装药量、微差起爆时间间隔。
单孔装药量Q基于单位装药量与侵入岩层分布情况确定，公式如下：
Q＝a×b×(H+1)×q
式中，a为孔距；b为排距；H为侵入岩层高度；q为单位装药量。
单位装药量是指单位体积岩石爆破所需炸药量，由以下公式确定：
q＝k×(q1+q2+q3+q4)
式中，k为地下岩体校正系数，f为侵入岩层抗压强度，fc30为C30混凝土立方体抗压强度；q1为基本装药量，水下垂直孔q1＝1.1kg/m3；q2为起爆区上方水压增量，q2＝0.01h2，h2为炮孔3内地下水位深度，m；q3为起爆区上方覆盖层增量，q3＝0.02h3，h3为覆盖层厚度，m；q4为岩石膨胀增量，q4＝0.03h，h为地下岩层平均厚度，m。
本实施例中地下岩体抗压强度f＝80Mpa,fc30＝35Mpa,地下岩体校正系数取1.35，q1＝1.1kg/m3，炮孔3内地下水位深度h2＝15m，覆盖层厚度h3＝23m，地下岩层平均厚度h＝15m，得q＝2.92kg/m3。
所述的微差起爆时间间隔根据炮孔的孔距和排距取值在5～25ms之间，本实施例中，微差起爆时间间隔根据炮孔3的孔距和排距取20ms。
第三步：进行泥浆包和药包装填作业，并对炮孔3进行注浆和爆破防护。
泥浆袋是指装有触变泥浆的塑料袋。塑料袋长度为200mm，直径为80mm-90mm，厚为0.1mm，具有一定强度和良好的密闭性。采用的触变泥浆由膨润土，水，纯碱，羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酰胺(PHP)组成，其中膨润土质量分数为12％～25％，具有良好的触变性。尼龙网为开口大小为5cm×5cm的尼龙编织网。安全警戒线设置在爆破区域200m之外。
在本实施例中：
1)如图2所示，用炮棍轻轻将1或2个长度为200mm，直径为80mm，厚为0.1mm的泥浆袋7推到炮孔3底部，再将制作好的直径为60mm，长度为1000mm圆柱形防水乳化炸药作为爆破药包6与泥浆袋7交替分层放置在炮孔3中的指定位置，并通过分属于两个非电起爆网络的瞬发电雷管将药包并联起连接。爆破药包6的放置位置应满足于对需爆破的侵入岩层5的爆破要求，需爆破的侵入岩层5指的是侵入隧道底面4的岩层，爆破药包6的爆破范围至少不小于侵入岩层5的体积，从而避免因爆破药包6的缺失导致需爆破的侵入岩层5存在爆破盲区。
2)将膨润土质量分数为20％的触变泥浆9注入炮孔3，当炮孔3内触变泥浆9上表面距离炮孔3的孔口30cm时停止注浆。若停止注浆后，炮孔3内触变泥浆9上表面出现下降，应及时补充注浆。注浆完成后利用炮泥8将炮孔3的孔口进行封堵。
3)如图3所示，将遮挡盖11放置于炮孔3上方，并铺设一层沙包13；然后用5cm×5cm的尼龙网12将沙包13覆盖，并用木桩10将尼龙网12固定在地面上；最后，在尼龙网12上部再铺设一层沙包13，确保爆破过程中炮孔3内泥浆不会飞溅；
4)在爆破区域250m外设置安全警戒线，并由警戒人员进行清场，确认人员设备撤离到安全区域。
第四步：进行起爆作业，并对爆炸效果进行检查，具体地，
1)工作人员启动起爆网络，待爆破完成半小时后，检查人员进入爆破区域进行安全检查。
2)安全检查后，在炮孔3布置范围内沿隧道轴线每隔20m均匀布置检查孔。检查孔取芯结果显示破碎后的侵入岩层呈颗粒状态且最大粒径不超过40mm，说明检查孔周围炮孔3的爆破效果满足要求。若否，则根据所述检查孔的周围炮孔3位置，重新进行钻孔爆破作业。
3)对满足爆破效果要求的检查孔周围炮孔3进行泄压作业，然后用混凝土填充炮孔3内空隙。检查孔周围炮孔是指以相邻检查孔为边界的炮孔布置范围内的所有炮孔。泄压作业是指将炮孔上方所有沙包小心搬开，将遮挡盖移走，让炮孔内部高压气体排出。
上述实施例利用注浆微差爆破方法处理侵入岩层，不仅利用详细勘察中的勘察孔2作为炮孔3进行装药爆破，并利用泥浆作为配重和阻塞物进行装药结构的设计，利用泥浆的不可压缩性，使爆炸能量经过泥浆传递到炮孔3围岩中几乎无损失，炸药爆炸瞬间泥浆传播冲击波到围岩使其位移，并产生反射作用形成二次加载，加剧围岩的破坏,使围岩均匀解体破碎。另外，把勘察孔2当成炮孔3和注浆孔3来使用，“一孔三用”，即勘察孔2、炮孔3、注浆孔3为同一钻孔，加快了施工速度，降低了施工成本。此外，爆破后的泥浆充满碎石间隙，减小了爆破后碎石对盾构机外壳的摩擦，加快了盾构机推进的速度，避免了盾构机外壳过度磨损，同时可以在盾构机外壳周围形成泥浆套，可以有效的控制隧道壁的塌落，控制地面的沉降，同时还可以起到一定的隔水作用。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：包括：
在侵入岩层的分布区域，按照隧道轴线确定勘察孔的布置范围，在所述布置范围内钻取所述勘察孔并通过地质钻机对所述勘察孔进行岩芯取样；
将所述勘察孔作为爆破装药用的炮孔，向所述炮孔内装填爆破药包并将所述炮孔作为注浆孔向内注浆；
通过起爆所述爆破药包对所述侵入岩层进行爆破。
2.根据权利要求1所述的一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：所述勘察孔的布置范围为：沿隧道垂直轴线方向上以超出所述隧道的轮廓线0.5m位边界，按孔距2-3m均匀布置，在沿所述隧道轴线方向上按排距2-3m均匀布置；
将所述勘察孔作为爆破装药用的炮孔，是指：将沿隧道轴线方向上超出所述侵入岩层的分布区域0.5m为边界的区域内的所述勘察孔作为所述炮孔。
3.根据权利要求1所述的一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：所述炮孔，其单孔装药量基于单位装药量与所述侵入岩层分布情况确定，公式如下：
Q＝a×b×(H+1)×q，
式中，Q为所述炮孔的单孔装药量；a为所述炮孔之间的孔距；b为所述炮孔之间的排距；H为所述侵入岩层的高度；q为单位装药量。
4.根据权利要求3所述的一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：所述单位装药量是指单位体积岩石爆破所需炸药量，由以下公式确定：
q＝k×(q1+q2+q3+q4)
式中，k为地下岩体校正系数，f为所述侵入岩层的抗压强度，fc30为C30混凝土立方体抗压强度；q1为基本装药量，当所述炮孔的深度高于地下水位时q1＝0.45kg/m3，当所述炮孔的深度低于地下水位时q1＝1.1kg/m3；q2为起爆区上方水压增量，q2＝0.01h2，h2为所述炮孔内的地下水位深度；q3为起爆区上方覆盖层增量，q3＝0.02h3，h3为覆盖层厚度；q4为岩石膨胀增量，q4＝0.03h，h为地下岩层平均厚度。
5.根据权利要求1所述的一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：向所述炮孔内装填爆破药包和泥浆包，包括：
将泥浆袋放置至所述炮孔的孔底，之后再将所述爆破药包与所述泥浆袋交替分层放置在所述炮孔内；
向所述炮孔内注入触变泥浆，当所述炮孔内所述触变泥浆上表面距离所述炮孔口30-50cm时停止注浆；注浆完成后利用炮泥将所述炮孔的孔口进行封堵。
6.根据权利要求5所述的一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：所述触变泥浆由膨润土、水、纯碱、羧甲基纤维素钠和聚丙烯酰胺组成，其中膨润土质量分数为12％-25％；所述泥浆袋装有所述触变泥浆。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：在起爆之前，还包括对所述炮孔进行爆破防护，包括：
在所述炮孔的上方放置遮挡盖，并铺设一层沙包；然后用尼龙网将所述沙包覆盖，并用将所述尼龙网固定在地面上；最后，在所述尼龙网上部再铺设一层所述沙包。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：所述爆破药包的数量满足单孔装药量的要求，所述爆破药包通过起爆网络互相连接；
所述起爆网络是指通过两发分属于两个非电起爆网络的瞬发电雷管将所述爆破药包并联的网络；
所述爆破药包的微差起爆时间间隔根据所述炮孔的孔距和排距取值在5-25ms之间。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：在起爆之后，还包括对爆炸效果进行检查，包括：
待爆破完成半小时后，对爆破区域进行安全检查；
安全检查后，在炮孔布置范围内沿隧道轴线每隔15-30m均匀布置检查孔；若所述检查孔的取芯结果显示破碎后的所述侵入岩层呈颗粒状态且最大粒径不超过40mm，则所述检查孔周围的所述炮孔的爆破效果满足要求；否则，根据所述检查孔的周围炮孔位置，重新进行钻孔爆破作业；
对满足爆破效果要求的所述检查孔周围的所述炮孔进行泄压作业，然后用混凝土填充所述炮孔内的空隙。
10.根据权利要求1-6任一项所述的一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，其特征在于：还包括：
根据现有地质勘察资料，进行地质详勘作业和所述炮孔布置；所述地质详勘是指根据初期探测的所述侵入岩层分布区域，按照隧道轴线确定所述勘察孔布置范围，利用地质钻机进行取芯作业，记录所述侵入岩层的高度和抗压强度；
根据平面所述炮孔布置情况确定单孔装药量Q、微差起爆时间间隔；所述微差起爆时间间隔根据所述炮孔的所述孔距和所述排距取值在5～25ms之间。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110426205.6A CN113107498B (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110426205.6A CN113107498B (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113107498A true CN113107498A (zh) | 2021-07-13 |
| CN113107498B CN113107498B (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=76719056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110426205.6A Active CN113107498B (zh) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113107498B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102032844A (zh) * | 2009-11-17 | 2011-04-27 | 广东爆破工程有限公司 | 复合地层盾构隧道封闭岩体爆破方法 |
| CN106524844A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-03-22 | 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 | 一种盾构隧道沿线孤石勘查和爆破处理的施工方法 |
| CN109026039A (zh) * | 2018-10-19 | 2018-12-18 | 深圳市工勘岩土集团有限公司 | 地铁隧道盾构掘进孤石深孔爆破预处理施工方法 |
| CN109252868A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-22 | 中铁十二局集团有限公司 | 软硬不均地层盾构施工孤石及基岩凸起处理方法 |
| CN110924956A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-03-27 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种包含孤石和基岩凸起地层的隧道盾构掘进方法 |
-
2021
- 2021-04-20 CN CN202110426205.6A patent/CN113107498B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102032844A (zh) * | 2009-11-17 | 2011-04-27 | 广东爆破工程有限公司 | 复合地层盾构隧道封闭岩体爆破方法 |
| CN106524844A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-03-22 | 中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司 | 一种盾构隧道沿线孤石勘查和爆破处理的施工方法 |
| CN109026039A (zh) * | 2018-10-19 | 2018-12-18 | 深圳市工勘岩土集团有限公司 | 地铁隧道盾构掘进孤石深孔爆破预处理施工方法 |
| CN109252868A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-22 | 中铁十二局集团有限公司 | 软硬不均地层盾构施工孤石及基岩凸起处理方法 |
| CN110924956A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-03-27 | 中铁隧道局集团有限公司 | 一种包含孤石和基岩凸起地层的隧道盾构掘进方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113107498B (zh) | 2024-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106524844B (zh) | 一种盾构隧道沿线孤石勘查和爆破处理的施工方法 | |
| CN108360527B (zh) | 一种土石方开挖施工方法 | |
| CN102032844B (zh) | 复合地层盾构隧道封闭岩体爆破方法 | |
| CN104005415B (zh) | 微风化花岗岩中地下连续墙的高效成槽施工方法 | |
| CN109026039A (zh) | 地铁隧道盾构掘进孤石深孔爆破预处理施工方法 | |
| CN109000525B (zh) | 一种盾构掘进上软下硬地层预裂爆破施工方法 | |
| CN106767205B (zh) | 繁华市区地铁车区间隧道微振综合控制爆破方法 | |
| CN104748632A (zh) | 一种水下岩塞爆破施工方法 | |
| CN109668487A (zh) | 微振动土石爆破控制施工方法 | |
| CN107060773B (zh) | 一种静力爆破预裂隔震的地下硐室钻爆法减震开挖方法 | |
| CN109252868A (zh) | 软硬不均地层盾构施工孤石及基岩凸起处理方法 | |
| CN112161538A (zh) | 一种复杂矿区环境控制爆破方法 | |
| CN109281707A (zh) | 一种工作面顶板离层水害的超前防治方法 | |
| CN104296609B (zh) | 深孔梯段爆破中含不同坚硬程度岩层的控制爆破方法 | |
| CN112484589B (zh) | 在高架支墩下方进行隧道爆破的方法 | |
| CN209263807U (zh) | 微振动土石爆破结构 | |
| CN110952988A (zh) | 一种加固区外孤石处理方法 | |
| CN112432566A (zh) | 一种大断面隧道全断面快速开挖方法 | |
| CN113107498B (zh) | 一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法 | |
| CN107227805A (zh) | 地下减振墙的建造方法 | |
| CN110017741A (zh) | 不整合岩石界面基础的无损爆破开挖方法 | |
| CN109900175A (zh) | 地下矿山巷道掘进低损伤爆破方法 | |
| CN104747084B (zh) | 一种适用于水下岩塞爆破施工的风钻扩孔钻头 | |
| CN116792102B (zh) | 用于施工阶段花岗岩球状风化体高精度探测和处置方法 | |
| Wang et al. | Shield Tunneling Treatment Technology in Boulder Stratum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |