一种三台阶法预留核心土钻爆施工方法与流程

本发明涉及隧道施工，具体涉及一种三台阶法预留核心土钻爆施工方法。

背景技术：

1、隧道穿越极高地应力地段，该地段围岩松散破碎节理裂隙发育，大多为红褐色泥质砂岩，岩质较软。在该地段进行开挖隧道时，岩体受扰动，易发生整体性的下沉及溜塌现象。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种三台阶法预留核心土钻爆施工方法，旨在解决在极高地应力地段进行开挖隧道时，岩体受扰动，易发生整体性的下沉及溜塌现象的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提出的一种三台阶法预留核心土钻爆施工方法，包括以下步骤：

3、使用挖掘机在隧道断面的上部开挖出弧形导坑，以在隧道断面的上部形成核心土层和拱脚土层；

4、对所述拱脚土层进行钻爆开挖，以清除所述拱脚土层；

5、使用挖掘机开挖清除所述核心土层，以形成上台阶；

6、使用挖掘机在隧道断面的中部开挖出中台阶；

7、使用挖掘机在隧道断面的下部开挖出下台阶。

8、可选地，所述对所述拱脚土层进行钻爆开挖，以清除所述拱脚土层的步骤包括：

9、获取所述弧形导坑的跨度和高度，根据所述跨度和所述高度确定钻爆开挖的炮眼位置；

10、获取隧道断面的土质，根据所述土质确定钻爆开挖的炮眼数量；

11、通过所述炮眼位置和所述炮眼数量对所述拱脚土层进行钻爆开挖。

12、可选地，所述获取所述弧形导坑的跨度和高度，根据所述跨度和所述高度确定钻爆开挖的炮眼位置的步骤包括：

13、计算所述跨度和所述高度的比值，根据所述比值确定钻爆开挖的炮眼位置。

14、可选地，所述计算所述跨度和所述高度的比值，根据所述比值确定钻爆开挖的炮眼位置的步骤包括：

15、当所述比值大于等于4时，所述炮眼位置与隧道断面的上台阶线的距离为1～2mm；

16、当所述比值小于4时，所述炮眼位置与隧道断面的上台阶线的距离为0.8～0.9mm。

17、可选地，所述获取隧道断面的土质，根据所述土质确定钻爆开挖的炮眼数量的步骤包括：

18、当所述土质为i～ⅳ级，所述炮眼数量为1～2个；

19、当所述土质为ⅴ～ⅵ级，所述炮眼数量为3～4个。

20、可选地，所述对所述拱脚土层进行钻爆开挖，以清除所述拱脚土层的步骤中：

21、所述钻爆开挖时使用钻孔装置进行钻孔，所述钻孔装置包括外套筒和设于所述外套筒内的钻孔轴，所述钻孔轴与所述外套筒可拆卸连接。

22、可选地，所述对所述拱脚土层进行钻爆开挖，以清除所述拱脚土层的步骤包括：

23、将所述外套筒插入所述拱脚土层中，沿所述外套筒的轴向顶推所述钻孔轴，以在所述拱脚土层中钻出炮眼；

24、从所述外套筒上拆下所述钻孔轴，往所述外套筒内和所述炮眼内填充炸药，起爆开挖。

25、可选地，在所述使用挖掘机在隧道断面的上部开挖出弧形导坑，以在隧道断面的上部形成核心土层和拱脚土层的步骤之后，还包括：

26、在所述弧形导坑安装导坑拱部初期支护。

27、可选地，在所述使用挖掘机在隧道断面的中部开挖出中台阶的步骤之后，还包括：

28、在所述中台阶安装边墙初期支护。

29、可选地，在所述使用挖掘机在隧道断面的下部开挖出下台阶的步骤之后，还包括：

30、在所述下台阶安装仰拱初期支护。

31、本发明的技术方案中，首先使用挖掘机在隧道断面的上部开挖出弧形导坑，以在隧道断面的上部形成核心土层和拱脚土层，然后对所述拱脚土层进行钻爆开挖，以清除所述拱脚土层，接着使用挖掘机开挖清除所述核心土层，以形成上台阶，之后使用挖掘机在隧道断面的中部开挖出中台阶，最后使用挖掘机在隧道断面的下部开挖出下台阶。本方案通过改变传统开挖方式，采用爆破和机械开挖相结合的开挖方式施工，在隧道施工过程中能有效的减小岩体的扰动，从而大大降低了掌子面因扰动大造成的掉块坍塌风险，为下道工序施工提供了更加安全的作业环境，同时减小了岩体受扰动大带来的初支沉降变形大的现象。

技术特征：

1.一种三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，所述对所述拱脚土层进行钻爆开挖，以清除所述拱脚土层的步骤包括：

3.如权利要求2所述的三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，所述获取所述弧形导坑的跨度和高度，根据所述跨度和所述高度确定钻爆开挖的炮眼位置的步骤包括：

4.如权利要求3所述的三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，所述计算所述跨度和所述高度的比值，根据所述比值确定钻爆开挖的炮眼位置的步骤包括：

5.如权利要求2所述的三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，所述获取隧道断面的土质，根据所述土质确定钻爆开挖的炮眼数量的步骤包括：

6.如权利要求1所述的三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，所述对所述拱脚土层进行钻爆开挖，以清除所述拱脚土层的步骤中：

7.如权利要求6所述的三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，所述对所述拱脚土层进行钻爆开挖，以清除所述拱脚土层的步骤包括：

8.如权利要求1所述的三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，在所述使用挖掘机在隧道断面的上部开挖出弧形导坑，以在隧道断面的上部形成核心土层和拱脚土层的步骤之后，还包括：

9.如权利要求1所述的三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，在所述使用挖掘机在隧道断面的中部开挖出中台阶的步骤之后，还包括：

10.如权利要求1所述的三台阶法预留核心土钻爆施工方法，其特征在于，在所述使用挖掘机在隧道断面的下部开挖出下台阶的步骤之后，还包括：在所述下台阶安装仰拱初期支护。

技术总结
本发明公开一种三台阶法预留核心土钻爆施工方法，所述三台阶法预留核心土钻爆施工方法包括以下步骤：使用挖掘机在隧道断面的上部开挖出弧形导坑，以在隧道断面的上部形成核心土层和拱脚土层；对所述拱脚土层进行钻爆开挖，以清除所述拱脚土层；使用挖掘机开挖清除所述核心土层，以形成上台阶；使用挖掘机在隧道断面的中部开挖出中台阶；使用挖掘机在隧道断面的下部开挖出下台阶。本方案通过改变传统开挖方式，采用爆破和机械开挖相结合的开挖方式施工，在隧道施工过程中能有效的减小岩体的扰动，从而大大降低了掌子面因扰动大造成的掉块坍塌风险，为下道工序施工提供了更加安全的作业环境，同时减小了岩体受扰动大带来的初支沉降变形大的现。

技术研发人员：张荣双,熊敏,李娴,党军杰,杨斌,亢伟,冯宗宝,沈聪林,刘兵,张燕燕
受保护的技术使用者：中铁二十局集团第五工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13