CN115200436B - 一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道建设技术领域，尤其涉及一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法。步骤包括：采用切割机将原始区间隧道的区间初期支护和区间隧道二衬割划分成区块；钻出多个区间隧道衬砌拆除爆破孔；钻出多个区间隧道扩挖爆破辅助孔和多个间隧道扩挖爆破周边孔；于区间隧道衬砌拆除爆破孔、区间隧道扩挖爆破辅助孔和间隧道扩挖爆破周边孔内安装炸药，并进行爆破。本发明通过运用了机械切割原始区间隧道的衬砌将衬砌进行区块划分，与控制爆破相结合的方法进行扩挖拆除，利用隧道爆破冲击应力与自重作用，将隧道衬砌压垮达到拆除的目的，减小装药量，降低既有结构振动速度，提高了隧道衬砌结构拆除效率与扩挖效率。

Description

一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法

技术领域

本发明涉及隧道建设技术领域，尤其涉及一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法。

背景技术

在建设前期地铁区间隧道距离过长且未设停靠车站，随着城市化不断发展，为方便人们出行，需要将区间隧道进行扩挖建站。在近接隧道爆破中，邻近隧道的安全性是整个爆破施工过程中的监测重点。经过大量实践研究，形成了以振动速度为爆破控制依据的共识，常规的爆破施工产生的振动速度过大，将对邻近隧道产生不可逆的危害。常规爆破施工方法已经不能满足近接隧道爆破对振动速度的控制要求，如能通过计算控制减小隧道爆破振动速度，将成为近接隧道能否安全施工的关键因素之一。因此，需要发明一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法，提高区间隧道衬砌结构扩挖施工安全性与效率。

大跨径地铁车站是通过区间隧道扩挖而成，区间隧道扩挖需对既有结构进行拆除。而既有衬砌结构混凝土强度高，衬砌结构含钢筋与型钢，爆破拆除难度大，相同围岩条件下，需要炸药单耗量是新建隧道所用量的1.2～1.5倍。同时前期区间工程系统锚杆与围岩已形成整体，隧道扩挖轮廓控制难度大。对此，将既有区间隧道衬砌进行切割区块化后，采用控制爆破进行拆除，在爆破冲击波与自重作用将隧道衬砌结构压垮。这种方法能够减少炸药的单耗，提高施工效率，同时，隧道爆破效果好，能够极大降低地临近既有结构的振动速度。目前，国内外尚无暗挖区间隧道衬砌切割划分后，利用爆破荷载与重力作用开挖扩建成大跨径地铁车站的相关案例。

鉴于上述，本发明介绍一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法，能够解决区间隧道衬砌拆除，防止爆破振动过大而发生破坏这一难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法，用于解决区间隧道衬砌拆除，防止爆破振动过大而发生破坏这一现有技术难题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法，包括以下步骤：

第一步，采用切割机将原始区间隧道的区间初期支护和区间隧道二衬割划分成区块；

第二步，在原始区间隧道的外侧确定出扩挖轮廓线；

在原始区间隧道的顶部和底部位置处钻出多个区间隧道衬砌拆除爆破孔；

在扩挖轮廓线的内部钻出多个区间隧道扩挖爆破辅助孔和多个间隧道扩挖爆破周边孔；

第三步，于区间隧道衬砌拆除爆破孔、区间隧道扩挖爆破辅助孔和间隧道扩挖爆破周边孔内安装炸药，并进行爆破。

进一步优选的，第一步中，采用切割机将原始区间隧道的区间初期支护和区间隧道二衬割划分成区块，其切割方案为：

沿着隧道纵向和环向进行多次切割；

其中，沿着隧道纵向切割至少包括有：在拱顶、拱腰、拱脚、边墙、边墙角、仰拱处进行纵向切割；

其中，沿着环向进行切割时，其环向切割之间的间距为1.0～1.5L，其中L为开挖进尺。

进一步优选的，第三步中：

在进行爆破的过程中，当N+G＞R时，爆破后冲击应力波与自重作用将衬砌结构压垮；

其中N为冲击应力，G为自重，R为抵抗力。

进一步优选的，第三步中，在进行爆破的过程中，还包括以下步骤：

测试原始区间隧道的爆破振动速度，并及时反馈爆破情况与爆破效果，以方便进行动态修正设计方案。

本发明至少具备以下有益效果：

本发明通过运用了机械切割原始区间隧道的衬砌将衬砌进行区块划分，与控制爆破相结合的方法进行扩挖拆除，利用隧道爆破冲击应力与自重作用，将隧道衬砌压垮达到拆除的目的，减小装药量，降低既有结构振动速度，提高了隧道衬砌结构拆除效率与扩挖效率。

本发明施工工艺简单，操作简便。

经过项目现场试验，使用本拆除方法，隧道衬砌结构拆除效率高，同一地质条件下，隧道扩挖爆破装药量降低0.5-1.0倍，既有区间隧道结构振动速度降低0.5-0.8倍，使用效果良好，适宜推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为区间隧道扩挖时的隧道截面示意图；

图2为原始区间隧道的纵向切割裂缝和环向切割裂缝的示意图。

图中：1、区间隧道二衬；2、区间初期支护；3、扩挖轮廓线；4、纵向切割裂缝；5、区间隧道衬砌拆除爆破孔；6、区间隧道扩挖爆破辅助孔；7、区间隧道扩挖爆破周边孔；8、环向切割裂缝。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参阅图1和图2，图1示出了区间隧道扩挖时的隧道截面示意图；

图2示出了原始区间隧道的纵向切割裂缝和环向切割裂缝的示意图；

其中，包括有原始区间隧道，所述原始区间隧道包括区间初期支护1和区间隧道二衬2；

为了方便对原始区间隧道进行扩建，在原始区间隧道的上下端设置了多个区间隧道衬砌拆除爆破孔5，在扩建区域，即为扩挖轮廓线3内部设置了多个区间隧道扩挖爆破辅助孔6和多个间隧道扩挖爆破周边孔7。

具体参阅图2，为了对原始区间隧道进行拆除，在原始区间隧道的区间初期支护1和区间隧道二衬2的纵向和环向切割有多个纵向切割裂缝4和环向切割裂缝8。

具体的，所述纵向切割裂缝4包括有：拱顶切割裂缝、拱腰切割裂缝、拱脚切割裂缝、边墙切割裂缝、边墙角切割裂缝、仰拱切割裂缝；所述环向切割裂缝8之间的间距1.0～1.5L，其中，L为开挖进尺。

本发明为一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法，具体包括以下步骤：

第一步，采用切割机将原始区间隧道的区间初期支护1和区间隧道二衬2割划分成区块；

在本实施例中，切割方案为：沿着隧道纵向和环向进行切割；其中，沿着隧道纵向切割至少包括有：在拱顶、拱腰、拱脚、边墙、边墙角、仰拱处进行纵向切割；其中，沿着环向进行切割时，其环向切割之间的间距为1.0～1.5L，其中L为开挖进尺。

第二步，在原始区间隧道的外侧按照扩挖方案确定出扩挖轮廓线3；

在原始区间隧道的顶部和底部位置处钻出多个区间隧道衬砌拆除爆破孔5；(具体位置参见附图1)

并在扩挖轮廓线3的内部钻出多个区间隧道扩挖爆破辅助孔6和多个间隧道扩挖爆破周边孔7；(具体位置参见附图1)

第三步，于区间隧道衬砌拆除爆破孔5、区间隧道扩挖爆破辅助孔6和间隧道扩挖爆破周边孔7内安装炸药；并进行爆破；

在实施爆破的过程中，当N+G＞R(N冲击应力，G自重，R抵抗力)，爆破后冲击应力波与自重作用将衬砌结构压垮，实现原始区间隧道的拆除以及隧道的扩建；

在实施实施爆破的过程中，还应测试既有结构的爆破振动速度，并及时反馈爆破情况与爆破效果，以方便进行动态修正设计方案。

结合上述：

本发明提供了一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法，其要点在于：运用了机械切割原始区间隧道的衬砌将衬砌进行区块划分，与控制爆破相结合的方法进行扩挖拆除，利用隧道爆破冲击应力与自重作用，将隧道衬砌压垮达到拆除的目的，减小装药量，降低既有结构振动速度，提高了隧道衬砌结构拆除效率与扩挖效率。

此外，由于减少了爆破药量，可有效降低了隧道围岩二尺扰动，使隧道围岩承载能力能够充分发挥出来。

且本发明施工工艺简单，操作简便。

经过项目现场试验，使用本拆除方法，隧道衬砌结构拆除效率高，隧道扩挖爆破装药量降低0.5-1.0倍，既有区间隧道结构振动速度降低0.5-0.8倍(同一地质条件下)，使用效果良好，适宜推广使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，采用切割机将原始区间隧道的区间初期支护和区间隧道二衬割划分成区块；

第二步，在原始区间隧道的外侧确定出扩挖轮廓线；

在原始区间隧道的顶部和底部位置处钻出多个区间隧道衬砌拆除爆破孔；

在扩挖轮廓线的内部钻出多个区间隧道扩挖爆破辅助孔和多个区间隧道扩挖爆破周边孔；

第三步，于区间隧道衬砌拆除爆破孔、区间隧道扩挖爆破辅助孔和区间隧道扩挖爆破周边孔内安装炸药，并进行爆破；

第一步中，采用切割机将原始区间隧道的区间初期支护和区间隧道二衬割划分成区块，其切割方案为：

沿着隧道纵向和环向进行多次切割；

其中，沿着隧道纵向切割至少包括有：在拱顶、拱腰、拱脚、边墙、边墙角、仰拱处进行纵向切割；

其中，沿着环向进行切割时，其环向切割之间的间距为1.0~1.5L，其中L为开挖进尺。

2.根据权利要求1所述的一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法，其特征在于，第三步中：

在进行爆破的过程中，当N+G＞R时，爆破后冲击应力波与自重作用将衬砌结构压垮；

其中N为冲击应力，G为自重，R为抵抗力。

3.根据权利要求1所述的一种基于爆破荷载与重力作用的隧道衬砌区块化拆除方法，其特征在于，第三步中，在进行爆破的过程中，还包括以下步骤：

测试原始区间隧道的爆破振动速度，并及时反馈爆破情况与爆破效果。