CN115478862A - 一种适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，步骤如下：开挖下支通道至罐体边缘；开挖上支通道至罐室穹顶端头成型；对穹顶分为多个区爆破开挖至上层罐室成型；沿下支通道继续向罐体方向开挖至超过出渣竖井位置；自上向下爆破开挖竖井；罐体中心部位爆破开挖，穹顶到罐体底部之间从上向下分为n层，利用竖井作为临空面，以罐体中心点为圆形，由内向外扩展多个圆环，依次进行圆柱形开挖，开挖至距离罐室边缘1.5～2m；对离罐室边缘1.5～2m的区域，自上而下共分为n层、每层分为m个区依次开挖，直至罐体开挖成型。本发明控制穹顶、罐体分别分区开挖，有助于控制超欠挖；在施工的同时，能够根据具体施工情况进行及时调整，保证施工安全。

Description

一种适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法

技术领域

本发明涉及洞库罐室挖掘技术领域，具体涉及一种适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法。

背景技术

如今正值全球化浪潮，各个行业飞速发展，多数企业都离不开土地的利用与规划，这就导致了土地资源的紧缺和隧道与地下工程热潮的来临，越来越多的建筑向地下延伸发展，但多数地下建筑由于周围建筑群、地形环境的限制，以正六边体为主，且大小也在很大程度上受到了制约，导致圆柱体、半圆穹顶的仓库缺乏体系，为圆柱体、半圆穹顶的仓库量身定做的施工方法较少，且受到诸如高施工成本、高人力成本、人工机械配合不佳、超欠挖等多种因素制约。另外大型洞室出渣、运渣也是一大挑战，出渣通道由于经济成本限制不宜过大，而过小的出渣通道又会反作用于施工效率，如何寻找平衡点至关重要。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明为满足圆柱体罐室的施工需求，提供一种适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：

一种适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，步骤如下：

步骤1：开挖下支通道至罐体边缘，完成洞口加强措施；

步骤2：开挖上支通道至罐室穹顶端头成型，完成洞口加强措施；

步骤3：利用上支通道，对穹顶分为多个区爆破开挖至上层罐室成型；

步骤4：穹顶开挖完成后，沿下支通道继续向罐体方向开挖下支通道延长通道至超过出渣竖井位置；

步骤5：自上向下爆破开挖竖井，竖井连通上层罐室与下支通道延长通道；

步骤6：罐体中心部位爆破开挖，穹顶到罐体底部之间从上向下分为n层依次开挖，n为自然数，利用竖井作为临空面，以罐体中心点为圆形，由内向外扩展多个圆环，从内向外依次进行圆柱形开挖，每层分两次爆破出渣，开挖至距离罐室边缘1.5～2m；

步骤7：罐体边缘部位爆破开挖，对离罐室边缘1.5～2m的区域，自上而下共分为n层依次开挖，每层分为m个区进行开挖，一次最多开挖3个区，跳槽开挖，直至罐体开挖成型。

进一步地，在步骤S3中，穹顶爆破施工采用分区进行开挖，共分七个区，先行开挖A区，A区开挖完成后，按B区→C区→D区顺序依次对A区的右、左侧进行开挖，罐室穹顶开挖时每循环进尺控制在2m以内；其中A区从上支通道口罐室边缘沿罐室径向延伸至罐室对侧边缘；以垂直于A区边界的径线为分界线，将A区同侧分为B区、C区，B区、C区沿分界线方向延伸至距罐室边缘1.5～2m，C区靠近上支通道；余下部位为D区。

进一步地，在步骤S3中，对A区进行开挖时，上支通道开挖至距离罐室边缘0.5m时将开挖断面进行扩大，将开挖宽度由4.3m扩大至6m，A区开挖时穹顶部位超挖20cm，开挖高度根据穹顶形状从4.35m增高到5.93m再降低至2.38m，根据开挖高度分别采用全断面法和台阶法开挖。

进一步地，在步骤S3中，开挖高度小于4.5m时采用全断面法开挖，开挖高度大于4.5m时，采用台阶法开挖。

进一步地，在步骤S3中，B、C区开挖采用上下台阶法开挖，D区在B、C区开挖完成后进行，D区采用全断面开挖，每循环开挖进尺1m～2m，直至开挖成型。

进一步地，在步骤S3中，穹顶爆破时，爆破相关参数设置如下：

①炮孔每循环开挖进尺不大于2m；

②掏槽孔为楔形掏槽，单孔药量控制1.8kg以内；

③辅助孔孔排距控制在0.6～0.8m之间，依据现场实际调整；单孔药量控制在1.2kg以内；

④周边孔孔距控制在0.5m，单孔药量控制在0.6kg以内，采用间隔装药，导爆索连接，光爆层与二圈眼的距离控制在0.6m；

⑤底板孔孔排距控制在0.6～0.8m之间，单孔药量控制在1.5kg以内；

⑥针对炮孔深度不小于2m的情况，按照0.5～0.6kg/m，进行调整。

进一步地，在步骤S5中，竖井的爆破开挖方法为：自上向下利用潜孔钻钻一个直径90mm的贯穿孔，贯穿孔与下支通道延长通道连通，围绕着贯穿孔在周围布置4个掏槽孔，沿中心均匀布置；周边沿开挖线均匀布置6～8个周边孔，竖井底部向罐体边缘倾斜，倾斜角度2～3°。

进一步地，在步骤S6、S7中，罐体中心部位和边缘部位爆破开挖采用浅孔台阶爆破的开挖方法，炮孔深度为2～2.5m，相邻两个炮孔的距离为1～1.5m，相邻两圈的炮孔的间距为1～1.2m，单孔装药量≤1.3KG。

进一步地，在步骤S7中，对离罐室边缘1.5～2m的区域，每层分为18个区进行开挖，跳槽开挖时，不能将同一榀拱架两端同时开挖。

进一步地，在步骤S7中，在罐体内修建盘旋便道，盘旋便道沿罐体边墙环向布置，呈螺旋状；盘旋便道上部与上支通道连通，盘旋变道下部与下支通道连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1)罐体设置上支通道、下支通道和竖井，并同时控制穹顶、罐体分别分区开挖，开挖分区，有助于控制超欠挖；在施工的同时，能够根据具体施工情况进行及时调整，根据前一分区的施工问题，对下一施工分区进行严加防范或修改；严格控制同时开挖区间，有助于减少临近结构受到的振动波影响，保证施工安全。

2)罐体中部开挖竖井，贯通上下支通道，方便之后施工，降低施工难度，建立光面爆破临空面，四周辐射开挖，规律开挖，施工有序，方便地质探测与安全检查，逐层剥落，把并把渣体从竖井中下滑至下支通道，扒渣机、自卸车配合运走。

3)在罐体内修建盘旋便道用于挖机、装载机等行驶，降低坡度，保证人员机械安全，工通畅，不用折返，提前探测部分地质条件，方便之后的施工，合理利用罐体高度，方便层层施工。

4)借助施工作业平台并配备相应功能的大型机械设备，按照一定设计和规范确定循环进尺，在通道设计断面轮廓线上和轮廓内部按照设计布置钻孔，利用炸药能量一次性爆破成型，可有效减少劳动力配置，降低作业人员工作强度，提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是穹顶开挖分区图；

图2是穹顶开挖炮孔布置示意图；

图3是竖井爆破开挖炮孔布置示意图；

图4是罐体开挖俯视图；

图5是图4沿X-X的剖视图；

图6是盘旋便道剖视图。

附图标记：1-竖井，2-上支通道，3-下支通道，4-盘旋便道，7-拱架，8-分界线，9-贯通孔，10-掏槽孔，11-周边孔。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

一种适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，步骤如下：

步骤1：开挖下支通道3至罐体边缘，完成洞口加强措施。

步骤2：开挖上支通道2至罐室穹顶端头成型，完成洞口加强措施。

步骤3：穹顶分为七个或九个区爆破开挖至上层罐室成型。

步骤4：穹顶开挖完成后，沿下支通道3继续向罐体方向开挖下支通道延长通道至超过出渣竖井1位置。

步骤5：自上向下爆破开挖竖井1，竖井1连通上层罐室与下支通道延长通道。

步骤6：罐体中心爆破开挖，穹顶到罐体底部之间从上向下分为n层依次开挖，n为自然数，利用竖井1作为临空面，以罐体中心点为圆形，由内向外扩展多个圆环，从内向外依次进行圆柱形开挖，每层分两次爆破出渣，开挖至距离罐室边缘1.5～2m。

步骤7：罐体边缘部位爆破开挖，对离罐室边缘1.5～2m的区域，自上而下共分为n层开挖，每层分为m个区进行开挖，一次最多开挖3个区，跳槽开挖，开挖深度为3m，直至罐体开挖成型。

具体的，在步骤3中，穹顶爆破开挖采用分区分层进行开挖，共分七个区，先行开挖A区，A区开挖完成后，按B区→C区→D区顺序依次对A区右侧、左侧进行开挖，如图1所示，罐室穹顶开挖时每循环进尺宜控制在2m以内，施工过程中围岩变差时开挖进尺不大于1m且不大于1榀拱架间距。其中A区从罐室边缘沿罐室径向延伸至罐室对侧边缘，以垂直于A区边界的径线为分界线8，将A区同侧分为B区、C区，B区、C区沿分界线8方向延伸至距罐室边缘1.5～2m，其中C区靠近上支通道；余下部位为D区。

步骤3.1A区开挖

上支通道2开挖至距离罐室边缘0.5m时将开挖断面进行扩大，将开挖宽度由4.3m扩大至6m。由于A区共需布置两层型钢拱架，故在A区开挖时穹顶部位超挖20cm，便于完成第一层支护，开挖时从井壁位置直接向上挑顶开挖到罐室边缘，A区开挖宽度6m，开挖高度根据穹顶形状从4.35m增高到5.93m(穹顶中部)再降低至2.38m(罐室对侧边缘)，根据开挖高度分别采用全断面法和台阶法开挖。开挖高度小于4.5m时采用全断面法开挖，开挖高度大于4.5m时，采用台阶法开挖，开挖下台阶时，下台阶左、右侧开挖宜前后错开3m，每循环开挖进尺不大于2榀拱架间距，同一榀拱架两侧不得同时悬空。

A区开挖完成后需先完成A区双拼径向拱架7安装及6m锚杆补打，并及时安装锚垫板，锚垫板应紧贴喷射砼面且与杆体进行焊接。

步骤3.2A区右侧开挖

A区开挖完成后对A区右侧的B区开挖，B区开挖至B-5后开始开挖C区，以便于尽早形成完整受力体系。B、C区开挖采用上下台阶法开挖，D区在B、C区开挖完成后进行，D区采用全断面开挖，每循环开挖进尺1m～2m，直至开挖成型。施工时在每个拱架接头位置增设1组2.5m长锁脚锚杆，同时为了方便连接，距离接头位置50cm范围内应暂时不进行喷射砼施工。

步骤3.3A区左侧开挖

A区右侧开挖完成后按照同样施工方法对A区左侧开挖，即B'区→C'区→D'区开挖，完成整个穹顶开挖。

全断面法施工强调充分发挥岩体(围岩)结构的自承作用，尽量减少对围岩的多次扰动和破坏，借助施工作业平台并配备相应功能的大型机械设备，按照一定设计和规范确定循环进尺，在通道设计断面轮廓线上和轮廓内部按照设计布置钻孔，利用炸药能量一次性爆破成型，可有效减少劳动力配置，降低作业人员工作强度，提高工作效率。具体参照通道全断面开挖爆破参数。

穹顶爆破时，为控制超欠挖，进行测量放样时用喷漆勾画出开挖断面各炮孔位置布孔，如图2所示，爆破相关参数设置如下：

①炮孔每循环开挖进尺不大于2m；

②掏槽孔，初步设计为楔形掏槽(2级)，单孔药量控制1.8kg以内；

③辅助孔，孔排距控制在0.6～0.8m之间，依据现场实际调整；单孔药量控制在1.2kg以内；

④周边孔，孔距控制在0.5m，单孔药量控制在0.6kg以内，建议采用间隔装药，导爆索连接，光爆层厚度(与二圈眼的距离)控制在0.6m；

⑤底板孔，孔排距控制在0.6～0.8m之间，单孔药量控制在1.5kg以内；

⑥针对与炮孔深度不小于2m的情况，可按照0.5～0.6kg/m，进行调整。

步骤4、开挖下支通道延长通道

罐室穹顶成型后，沿下支通道继续向前进行开挖下支通道延长通道，开挖距离不小于6m直至超过竖井1边位置。

步骤5、竖井爆破开挖

自上向下利用潜孔钻钻一个贯穿孔与下支通道延长通道连通，作为爆破临空面，再在贯穿孔周围钻眼爆破开挖形成竖井，为了避免竖井被堵塞，钻眼时向罐体边缘稍微倾斜，倾斜角度2～3°，形成喇叭口样式，确保竖井直径不小于2m。

具体的，竖井开挖截面尺寸Ф2m。先利用潜孔钻钻一个直径90mm贯穿孔9，然后围绕着贯穿孔在周围布置4个掏槽孔10，沿中心均匀布置；周边沿开挖线均匀布置6个周边孔11，孔底向外侧倾斜5cm，钻眼采用潜孔钻，竖井开挖应一次成型，炮孔布置图如图3所示。

竖井爆破参数如表1所示：

注：文中所列参数为初步设计，施工时应根据现场试爆、断面尺寸等情况适当调整。

表1竖井爆破炮孔参数

步骤6、罐体中心部位爆破开挖

穹顶到罐体底部之间从上向下分为n层依次开挖，n为自然数，开挖第一层，利用竖井1作为临空面，如图4、图5所示，以罐体中心点为圆形，由内向外扩展多个圆环，如Ⅵ区、Ⅷ区、Ⅷ区，从内向外依次进行圆柱形开挖，每层分两次爆破，开挖至距离罐室边缘1.5～2m，围岩好时取1.5m，围岩较差时取2m，采用潜孔钻垂直打眼，爆破后洞渣直接通过竖井转运至下支通道，采用50装载机铲渣后运至错车道位置装车，单桥自卸车配合运走，完成罐体中心部位开挖。

步骤7、罐体边缘部位爆破开挖

对罐体边缘部位(Ⅸ区)(离罐室边缘1.5～2m)自上而下共分为n层开挖，如图4、图5所示，从上向下依次为Ⅸ-1至Ⅸ-4，每层分为18个区进行开挖，如第一层的18个区依次为Ⅸ-1-1区至Ⅸ-1-18区，一次最多开挖3个区，跳槽开挖，每个区不超过3榀拱架，且不能将同一榀闭合拱架两端同时开挖，开挖深度为3m，钻眼采用YT-28风钻人工钻眼，开挖后及时进行初期支护施工，为确保作业人员及机械设备能进出罐室，施工时将上支通道口位置预留2个区暂不开挖或爆破后不进行出渣作业，开挖产生洞渣利用挖机将洞渣扒至罐室底部，从下支通道装车运走，直至罐体开挖成型。

优选的，在罐体内修建盘旋便道4用于挖机、装载机等行驶，如图6所示，盘旋便道4沿罐体边墙环向布置，呈螺旋状；开挖最初几层(图例为2层)时从上支通道2修建的盘旋便道进出，开挖最后几层前，先修筑好下支通道3至盘旋便道4，再按3m一层拆除上部盘旋便道，及时支护，直至上部全部开挖支护完成(图例为6m)。及时处理下支通道。开挖最后几层(图例为2层)时从下支通道修建临时便道进出。

罐体采用浅孔台阶爆破的开挖方法，由上至下利用竖井作为自由面，逐层开挖。采用爆区覆盖防护与近区遮挡防护相结合的防护方案，结合合理选择爆破方向、适当加密炮孔，控制最大单响药量的方式进行控制爆破，以控制爆破振动、爆破飞石和块度在允许范围内。

表2罐体台阶爆破炮孔参数

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：步骤如下：

步骤1：开挖下支通道至罐体边缘，完成洞口加强措施；

步骤2：开挖上支通道至罐室穹顶端头成型，完成洞口加强措施；

步骤3：利用上支通道，对穹顶分为多个区爆破开挖至上层罐室成型；

步骤4：穹顶开挖完成后，沿下支通道继续向罐体方向开挖下支通道延长通道至超过出渣竖井位置；

步骤5：自上向下爆破开挖竖井，竖井连通上层罐室与下支通道延长通道；

步骤6：罐体中心部位爆破开挖，穹顶到罐体底部之间从上向下分为n层依次开挖，n为自然数，利用竖井作为临空面，以罐体中心点为圆形，由内向外扩展多个圆环，从内向外依次进行圆柱形开挖，每层分两次爆破出渣，开挖至距离罐室边缘1.5～2m；

步骤7：罐体边缘部位爆破开挖，对离罐室边缘1.5～2m的区域，自上而下共分为n层依次开挖，每层分为m个区进行开挖，一次最多开挖3个区，跳槽开挖，直至罐体开挖成型。

2.根据权利要求1所述的适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：在步骤S3中，穹顶爆破施工采用分区进行开挖，共分七个区，先行开挖A区，A区开挖完成后，按B区→C区→D区顺序依次对A区的右、左侧进行开挖，罐室穹顶开挖时每循环进尺控制在2m以内；其中A区从上支通道口罐室边缘沿罐室径向延伸至罐室对侧边缘；以垂直于A区边界的径线为分界线，将A区同侧分为B区、C区，B区、C区沿分界线方向延伸至距罐室边缘1.5～2m，C区靠近上支通道；余下部位为D区。

3.根据权利要求2所述的适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：在步骤S3中，对A区进行开挖时，上支通道开挖至距离罐室边缘0.5m时将开挖断面进行扩大，将开挖宽度由4.3m扩大至6m，A区开挖时穹顶部位超挖20cm，开挖高度根据穹顶形状从4.35m增高到5.93m再降低至2.38m，根据开挖高度分别采用全断面法和台阶法开挖。

4.根据权利要求3所述的适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：在步骤S3中，开挖高度小于4.5m时采用全断面法开挖，开挖高度大于4.5m时，采用台阶法开挖。

5.根据权利要求2所述的适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：在步骤S3中B、C区开挖采用上下台阶法开挖，D区在B、C区开挖完成后进行，D区采用全断面开挖，每循环开挖进尺1m～2m，直至开挖成型。

6.根据权利要求2所述的适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：在步骤S3中，穹顶爆破时，爆破相关参数设置如下：

①炮孔每循环开挖进尺不大于2m；

②掏槽孔为楔形掏槽，单孔药量控制1.8kg以内；

③辅助孔孔排距控制在0.6～0.8m之间，依据现场实际调整；单孔药量控制在1.2kg以内；

④周边孔孔距控制在0.5m，单孔药量控制在0.6kg以内，采用间隔装药，导爆索连接，光爆层与二圈眼的距离控制在0.6m；

⑤底板孔孔排距控制在0.6～0.8m之间，单孔药量控制在1.5kg以内；

⑥针对炮孔深度不小于2m的情况，按照0.5～0.6kg/m，进行调整。

7.根据权利要求1所述的适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：在步骤S5中，竖井的爆破开挖方法为：自上向下利用潜孔钻钻一个直径90mm的贯穿孔，贯穿孔与下支通道延长通道连通，围绕着贯穿孔在周围布置4个掏槽孔，沿中心均匀布置；周边沿开挖线均匀布置6～8个周边孔，竖井底部向罐体边缘倾斜，倾斜角度2～3°。

8.根据权利要求1所述的适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：在步骤S6、S7中，罐体中心部位和边缘部位爆破开挖采用浅孔台阶爆破的开挖方法，炮孔深度为2～2.5m，相邻两个炮孔的距离为1～1.5m，相邻两圈的炮孔的间距为1～1.2m，单孔装药量≤1.3KG。

9.根据权利要求1所述的适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：在步骤S7中，对离罐室边缘1.5～2m的区域，每层分为18个区进行开挖，跳槽开挖时，不能将同一榀拱架两端同时开挖。

10.根据权利要求1所述的适用于圆柱体罐室的爆破开挖方法，其特征在于：在步骤S7中，在罐体内修建盘旋便道，盘旋便道沿罐体边墙环向布置，呈螺旋状；盘旋便道上部与上支通道连通，盘旋变道下部与下支通道连通。

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