一種軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法，包括如下步驟，根據(jù)隧洞設計斷面，開挖隧洞軟土部位洞室；為確保軟土支護措施可靠，將軟土部位臨時支護至巖土結(jié)合面；然后進行鉆裂巖石施工。本發(fā)明工藝過程合理，鉆脹巖石產(chǎn)生的噪音以及震動都很小，對隧洞上部軟土的臨時支護影響極小，且具有安全性；鉆脹巖層開挖邊線明確，施工質(zhì)量好，開挖效果好，經(jīng)濟性上更優(yōu)；還具有施工過程安排合理、安全可靠、節(jié)省工期、提高了工效、加快了施工速度快、節(jié)約成本等特點。
【專利說明】
一種軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法
[0001 ] 技術(shù)領域:
本發(fā)明涉及隧洞施工技術(shù)領域，尤其涉及一種軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
開挖隧洞會遇到各種不同地質(zhì)條件，如軟土隧洞施工時遇到巖石出露的地質(zhì)條件，如何確保這種復雜地質(zhì)條件下施工時洞室的穩(wěn)定性就顯得非常重要?，F(xiàn)有施工技術(shù)中，大多地質(zhì)條件相對單一，要么是軟土層地質(zhì)條件，要么是巖石地質(zhì)條件，可以分別采取相應的施工方法。巖石部分的開挖傳統(tǒng)上是采取爆破施工方法，爆破施工產(chǎn)生的振動波對軟土部分洞室的穩(wěn)定影響巨大。因此，軟土隧洞中巖石出露時的施工必須采取一些特殊的措施。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)在土層中采用鋼拱架、鎖腳錨桿、系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土支護等多種措施，這些措施在軟土隧洞中可以確保洞室的安全穩(wěn)定，但是，若出現(xiàn)巖石時使用爆破法開挖，這些措施就難以確保洞室安全，如下所述:
方法1:出現(xiàn)巖石時采取爆破開挖方法，同時對軟土部位的洞室進行加固處理。使用現(xiàn)有方法，爆破產(chǎn)生的振動波對軟土部分的支護結(jié)構(gòu)影響較大，有可能產(chǎn)生支護結(jié)構(gòu)開裂、脫落、頂拱下沉、已支護結(jié)構(gòu)向洞內(nèi)側(cè)產(chǎn)生較大位移和變形等，洞室有失去穩(wěn)定的可能性。為避免出現(xiàn)這些問題，對軟土部分的洞室支護結(jié)構(gòu)除了按常規(guī)施工外，還要單獨進行加固處理，勢必增大支護措施經(jīng)費。
[0004]方法2:靜態(tài)爆破:靜態(tài)爆破開挖方法也可以開挖巖石，但靜態(tài)爆破開挖方法速度慢，開挖效果不理想，特別是對于有隧洞輪廓邊線要求的隧洞工程，使用靜態(tài)爆破難以控制隧洞輪廓邊線。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
為了彌補現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法，施工安排合理，安全可靠，提高了工效，節(jié)約了成本。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法，其特征在于，包括如下步驟:
I )、根據(jù)隧洞設計斷面，開挖隧洞軟土部位洞室;為確保軟土支護措施可靠，將軟土部位臨時支護至巖土結(jié)合面，施工時，在現(xiàn)場量測軟土斷面大小，根據(jù)現(xiàn)場量取尺寸加工鋼拱架，鋼拱架底腳到達巖石面;對已開挖的軟土斷面采取加強措施，在鋼拱架底腳處增設鎖腳錨桿，頂拱增設拱頂錨桿;沿著鋼拱架內(nèi)壁進行混凝土噴敷，混凝土噴敷面噴敷至巖土結(jié)合面處；
2)、鉆裂巖石施工，具體如下:
①、測量放樣:
根據(jù)設計軸線和現(xiàn)場控制點坐標，采用全站儀測放隧洞中心線及開挖線，用油漆做好標記；
②、安裝定位桿及固定支座:
水磨鉆機機架起定位及導向作用，初始斷面鉆孔采用固定支架，在已開挖的隧洞內(nèi)采用固定支座和水磨鉆定位桿、可調(diào)節(jié)的導向支架；安裝定位桿前，先在巖面上確定出定位孔，先用小型巖石打孔機鉆Φ 45?55mm孔，鉆孔深度為5?7 cm，將水磨鉆機定位桿插入孔內(nèi)固定;根據(jù)脹裂孔與定位孔確定固定支座及導向支架尺寸，在已開挖的隧洞兩側(cè)巖壁上鑿孔，安裝連接件連接橫向固定支座；
③、安裝異軸水磨鉆機及定位支架:
水磨鉆機與定位桿連成整體，水磨鉆機可以圍繞定位桿轉(zhuǎn)動，在定位桿及橫向固定支座安裝好后即安裝可調(diào)節(jié)的定位支架，定位支架實際是兩根活動支腿;水磨鉆機電機軸與鉆桿不同軸，兩者之間用齒輪傳動，采用異軸水磨鉆機能使鉆桿與隧洞壁的夾角縮小至3?7°，水磨鉆機在機架上采用齒輪進行前后移動和固定；
④、沿隧洞輪廓邊線鉆孔:
水磨鉆機對準隧洞輪廓邊線孔位后，在導向機架上進行固定，開動水磨鉆機進行鉆孔并取出巖芯，其鉆進深度50?80cm，鉆孔直徑12?20cm，隧洞輪廓邊線全部鉆孔后，在擬開挖隧洞中形成了長50?80cm的巖石芯柱；
⑤、芯柱上鉆楔脹孔:
在留下的芯柱中間鉆楔脹孔，根據(jù)巖石強度確定楔脹孔間距，50MP以下的巖石楔脹孔間距取12?18cm，大于50MP的巖石楔脹孔間距小于前者；
⑥、脹解芯柱、形成隧洞斷面:
向楔脹孔內(nèi)錘擊鐵楔，利用楔脹力將芯柱脹解成若干塊后取出，從而形成隧洞斷面；
⑦、以此類推，按照步驟①至⑥每50?80cm為一循環(huán)。
[0007]所述的軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法，其特征在于，包括如下步驟:
I )、根據(jù)隧洞設計斷面，開挖隧洞軟土部位洞室;為確保軟土支護措施可靠，將軟土部位臨時支護至巖土結(jié)合面，施工時，在現(xiàn)場量測軟土斷面大小，根據(jù)現(xiàn)場量取尺寸加工鋼拱架，鋼拱架底腳到達巖石面;對已開挖的軟土斷面采取加強措施，在鋼拱架底腳處增設鎖腳錨桿，頂拱增設拱頂錨桿;沿著鋼拱架內(nèi)壁進行混凝土噴敷，混凝土噴敷面噴敷至巖土結(jié)合面處；
2)、鉆裂巖石施工，具體如下:
①、測量放樣:
根據(jù)設計軸線和現(xiàn)場控制點坐標，采用全站儀測放隧洞中心線及開挖線，用油漆做好標記；
②、安裝定位桿及固定支座:
水磨鉆機機架起定位及導向作用，初始斷面鉆孔采用固定支架，在已開挖的隧洞內(nèi)采用固定支座和水磨鉆定位桿、可調(diào)節(jié)的導向支架；安裝定位桿前，先在巖面上確定出定位孔，先用小型巖石打孔機鉆Φ 50mm孔，鉆孔深度為5?7cm，將水磨鉆機定位桿插入孔內(nèi)固定；根據(jù)脹裂孔與定位孔確定固定支座及導向支架尺寸，在已開挖的隧洞兩側(cè)巖壁上鑿孔，安裝螺栓連接件連接橫向固定支座；
③、安裝異軸水磨鉆機及定位支架:
水磨鉆機與定位桿連成整體，水磨鉆機可以圍繞定位桿轉(zhuǎn)動，在定位桿及橫向固定支座安裝好后即安裝可調(diào)節(jié)的定位支架，定位支架實際是兩根活動支腿;水磨鉆機電機軸與鉆桿不同軸，兩者之間用齒輪傳動，采用異軸水磨鉆機能使鉆桿與隧洞壁的夾角縮小至5°，水磨鉆機在機架上采用齒輪進行前后移動和固定； ④、沿隧洞輪廓邊線鉆孔:
水磨鉆機對準隧洞輪廓邊線孔位后，在導向機架上進行固定，開動水磨鉆機進行鉆孔并取出巖芯，其鉆進深度60cm，鉆孔直徑16cm，隧洞輪廓邊線全部鉆孔后，在擬開挖隧洞中形成了長60cm的巖石芯柱；
⑤、芯柱上鉆楔脹孔:
在留下的芯柱中間鉆楔脹孔，根據(jù)巖石強度確定楔脹孔間距，50MP以下的巖石楔脹孔間距取15cm，大于50MP的巖石楔脹孔間距小于前者15cm;
⑥、脹解芯柱、形成隧洞斷面:
向楔脹孔內(nèi)錘擊鐵楔，利用楔脹力將芯柱脹解成若干塊后取出，從而形成隧洞斷面；
⑦、以此類推，按照步驟①至⑥每60cm為一循環(huán)。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點是:
1、本發(fā)明與鉆孔爆破法相比，鉆脹巖石產(chǎn)生的噪音以及震動都很小，對隧洞上部軟土的臨時支護影響極小，且具有安全性；
2、本發(fā)明與化學靜態(tài)爆破法相比，鉆脹巖層開挖邊線明確，施工質(zhì)量好，開挖效果好，經(jīng)濟性上更優(yōu)；
3、本發(fā)明具有施工安排合理、安全可靠、節(jié)省工期、提高了工效、加快了施工速度快、節(jié)約成本等特點。
[0009]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明隧洞巖土結(jié)合面上支撐保護結(jié)構(gòu)及鉆孔布置示意圖。
[0010]附圖標記:1、巖土結(jié)合面，2、鋼拱架，3、鎖腳錨桿，4、拱頂錨桿，
5、混凝土噴敷面，6楔脹孔。
[0011]【具體實施方式】:
參見附圖:
軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法，包括如下步驟:
I )、根據(jù)隧洞設計斷面，開挖隧洞軟土部位洞室;為確保軟土支護措施可靠，將軟土部位臨時支護至巖土結(jié)合面I，施工時，在現(xiàn)場量測軟土斷面大小，根據(jù)現(xiàn)場量取尺寸加工鋼拱架2，鋼拱架2底腳到達巖石面;對已開挖的軟土斷面采取加強措施，在鋼拱架底腳處增設鎖腳錨桿3，頂拱增設拱頂錨桿4;沿著鋼拱架2內(nèi)壁進行混凝土噴敷，混凝土噴敷面5噴敷至巖土結(jié)合面I處；
2)、鉆裂巖石施工，具體如下:
①、測量放樣:
根據(jù)設計軸線和現(xiàn)場控制點坐標，采用全站儀測放隧洞中心線及開挖線，用油漆做好標記；
②、安裝定位桿及固定支座:
水磨鉆機機架起定位及導向作用，初始斷面鉆孔采用固定支架，在已開挖的隧洞內(nèi)采用固定支座和水磨鉆定位桿、可調(diào)節(jié)的導向支架；安裝定位桿前，先在巖面上確定出定位孔，先用小型巖石打孔機鉆Φ 45?55mm孔，鉆孔深度為5?7 cm，將水磨鉆機定位桿插入孔內(nèi)固定;根據(jù)脹裂孔與定位孔確定固定支座及導向支架尺寸，在已開挖的隧洞兩側(cè)巖壁上鑿孔，安裝連接件連接橫向固定支座； ③、安裝異軸水磨鉆機及定位支架:
水磨鉆機與定位桿連成整體，水磨鉆機可以圍繞定位桿轉(zhuǎn)動，在定位桿及橫向固定支座安裝好后即安裝可調(diào)節(jié)的定位支架，定位支架實際是兩根活動支腿;水磨鉆機電機軸與鉆桿不同軸，兩者之間用齒輪傳動，采用異軸水磨鉆機能使鉆桿與隧洞壁的夾角縮小至3?7°，水磨鉆機在機架上采用齒輪進行前后移動和固定；
④、沿隧洞輪廓邊線鉆孔:
水磨鉆機對準隧洞輪廓邊線孔位后，在導向機架上進行固定，開動水磨鉆機進行鉆孔并取出巖芯，其鉆進深度50?80cm，鉆孔直徑12?20cm，隧洞輪廓邊線全部鉆孔后，在擬開挖隧洞中形成了長50?80cm的巖石芯柱；
⑤、芯柱上鉆楔脹孔:
在留下的芯柱中間鉆楔脹孔6，根據(jù)巖石強度確定楔脹孔6間距，50MP以下的巖石楔脹孔間距取12?18cm，大于50MP的巖石楔脹孔間距小于前者；
⑥、脹解芯柱、形成隧洞斷面:
向楔脹孔內(nèi)錘擊鐵楔，利用楔脹力將芯柱脹解成若干塊后取出，從而形成隧洞斷面；
⑦、以此類推，按照步驟①至⑥每50?80cm為一循環(huán)。
[0012]軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法，包括如下步驟:
I )、根據(jù)隧洞設計斷面，開挖隧洞軟土部位洞室;為確保軟土支護措施可靠，將軟土部位臨時支護至巖土結(jié)合面I，施工時，在現(xiàn)場量測軟土斷面大小，根據(jù)現(xiàn)場量取尺寸加工鋼拱架2，鋼拱架2底腳到達巖石面;對已開挖的軟土斷面采取加強措施，在鋼拱架底腳處增設鎖腳錨桿3，頂拱增設拱頂錨桿4;沿著鋼拱架2內(nèi)壁進行混凝土噴敷，混凝土噴敷面5噴敷至巖土結(jié)合面I處；
2)、鉆裂巖石施工，具體如下:
①、測量放樣:
根據(jù)設計軸線和現(xiàn)場控制點坐標，采用全站儀測放隧洞中心線及開挖線，用油漆做好標記；
②、安裝定位桿及固定支座:
水磨鉆機機架起定位及導向作用，初始斷面鉆孔采用固定支架，在已開挖的隧洞內(nèi)采用固定支座和水磨鉆定位桿、可調(diào)節(jié)的導向支架；安裝定位桿前，先在巖面上確定出定位孔，先用小型巖石打孔機鉆Φ 50mm孔，鉆孔深度為5?7cm，將水磨鉆機定位桿插入孔內(nèi)固定；根據(jù)脹裂孔與定位孔確定固定支座及導向支架尺寸，在已開挖的隧洞兩側(cè)巖壁上鑿孔，安裝螺栓連接件連接橫向固定支座；
③、安裝異軸水磨鉆機及定位支架:
水磨鉆機與定位桿連成整體，水磨鉆機可以圍繞定位桿轉(zhuǎn)動，在定位桿及橫向固定支座安裝好后即安裝可調(diào)節(jié)的定位支架，定位支架實際是兩根活動支腿;水磨鉆機電機軸與鉆桿不同軸，兩者之間用齒輪傳動，采用異軸水磨鉆機能使鉆桿與隧洞壁的夾角縮小至5°，水磨鉆機在機架上采用齒輪進行前后移動和固定；
④、沿隧洞輪廓邊線鉆孔:
水磨鉆機對準隧洞輪廓邊線孔位后，在導向機架上進行固定，開動水磨鉆機進行鉆孔并取出巖芯，其鉆進深度60cm，鉆孔直徑16cm，隧洞輪廓邊線全部鉆孔后，在擬開挖隧洞中形成了長60cm的巖石芯柱；
⑤、芯柱上鉆楔脹孔:
在留下的芯柱中間鉆楔脹孔6，根據(jù)巖石強度確定楔脹孔6間距，50MP以下的巖石楔脹孔間距取15cm，大于50MP的巖石楔脹孔間距小于前者15cm;
⑥、脹解芯柱、形成隧洞斷面:
向楔脹孔內(nèi)錘擊鐵楔，利用楔脹力將芯柱脹解成若干塊后取出，從而形成隧洞斷面；
⑦、以此類推，按照步驟①至⑥每60cm為一循環(huán)。
[0013] 實施例:
某城門型6.2X6.0m軟土隧洞中有巖石出露，巖石層主要位于隧洞的下半部分，上部仍是軟土層。施工時，首先對隧洞上部軟土層進行開挖，并施作鋼支撐，打入增大型鎖腳錨桿，增加拱頂錨桿，并噴敷混凝土支護至巖土結(jié)合面。然后開挖隧洞下部的巖石，使用水磨鉆機沿洞室輪廓邊線鉆脹裂孔，開挖巖石。采用鉆脹法施工，每日隧洞斷面進尺約1.5m，進度較快，效果良好。
【主權(quán)項】
1.一種軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)、根據(jù)隧洞設計斷面，開挖隧洞軟土部位洞室；為確保軟土支護措施可靠，將軟土部位臨時支護至巖土結(jié)合面，施工時，在現(xiàn)場量測軟土斷面大小，根據(jù)現(xiàn)場量取尺寸加工鋼拱架，鋼拱架底腳到達巖石面;對已開挖的軟土斷面采取加強措施，在鋼拱架底腳處增設鎖腳錨桿，頂拱增設拱頂錨桿;沿著鋼拱架內(nèi)壁進行混凝土噴敷，混凝土噴敷面噴敷至巖土結(jié)合面處； 2)、鉆裂巖石施工，具體如下: ①、測量放樣: 根據(jù)設計軸線和現(xiàn)場控制點坐標，采用全站儀測放隧洞中心線及開挖線，用油漆做好標記； ②、安裝定位桿及固定支座: 水磨鉆機機架起定位及導向作用，初始斷面鉆孔采用固定支架，在已開挖的隧洞內(nèi)采用固定支座和水磨鉆定位桿、可調(diào)節(jié)的導向支架；安裝定位桿前，先在巖面上確定出定位孔，先用小型巖石打孔機鉆Φ 45?55mm孔，鉆孔深度為5?7 cm，將水磨鉆機定位桿插入孔內(nèi)固定;根據(jù)脹裂孔與定位孔確定固定支座及導向支架尺寸，在已開挖的隧洞兩側(cè)巖壁上鑿孔，安裝連接件連接橫向固定支座； ③、安裝異軸水磨鉆機及定位支架: 水磨鉆機與定位桿連成整體，水磨鉆機可以圍繞定位桿轉(zhuǎn)動，在定位桿及橫向固定支座安裝好后即安裝可調(diào)節(jié)的定位支架，定位支架實際是兩根活動支腿;水磨鉆機電機軸與鉆桿不同軸，兩者之間用齒輪傳動，采用異軸水磨鉆機能使鉆桿與隧洞壁的夾角縮小至3?7°，水磨鉆機在機架上采用齒輪進行前后移動和固定； ④、沿隧洞輪廓邊線鉆孔: 水磨鉆機對準隧洞輪廓邊線孔位后，在導向機架上進行固定，開動水磨鉆機進行鉆孔并取出巖芯，其鉆進深度50?80cm，鉆孔直徑12?20cm，隧洞輪廓邊線全部鉆孔后，在擬開挖隧洞中形成了長50?80cm的巖石芯柱； ⑤、芯柱上鉆楔脹孔: 在留下的芯柱中間鉆楔脹孔，根據(jù)巖石強度確定楔脹孔間距，50MP以下的巖石楔脹孔間距取12?18cm，大于50MP的巖石楔脹孔間距小于前者； ⑥、脹解芯柱、形成隧洞斷面: 向楔脹孔內(nèi)錘擊鐵楔，利用楔脹力將芯柱脹解成若干塊后取出，從而形成隧洞斷面； ⑦、以此類推，按照步驟①至⑥每50?80cm為一循環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟土隧洞巖石出露條件下的施工方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)、根據(jù)隧洞設計斷面，開挖隧洞軟土部位洞室；為確保軟土支護措施可靠，將軟土部位臨時支護至巖土結(jié)合面，施工時，在現(xiàn)場量測軟土斷面大小，根據(jù)現(xiàn)場量取尺寸加工鋼拱架，鋼拱架底腳到達巖石面;對已開挖的軟土斷面采取加強措施，在鋼拱架底腳處增設鎖腳錨桿，頂拱增設拱頂錨桿;沿著鋼拱架內(nèi)壁進行混凝土噴敷，混凝土噴敷面噴敷至巖土結(jié)合面處； 2)、鉆裂巖石施工，具體如下: ①、測量放樣: 根據(jù)設計軸線和現(xiàn)場控制點坐標，采用全站儀測放隧洞中心線及開挖線，用油漆做好標記； ②、安裝定位桿及固定支座: 水磨鉆機機架起定位及導向作用，初始斷面鉆孔采用固定支架，在已開挖的隧洞內(nèi)采用固定支座和水磨鉆定位桿、可調(diào)節(jié)的導向支架；安裝定位桿前，先在巖面上確定出定位孔，先用小型巖石打孔機鉆Φ 50mm孔，鉆孔深度為5?7cm，將水磨鉆機定位桿插入孔內(nèi)固定；根據(jù)脹裂孔與定位孔確定固定支座及導向支架尺寸，在已開挖的隧洞兩側(cè)巖壁上鑿孔，安裝螺栓連接件連接橫向固定支座； ③、安裝異軸水磨鉆機及定位支架: 水磨鉆機與定位桿連成整體，水磨鉆機可以圍繞定位桿轉(zhuǎn)動，在定位桿及橫向固定支座安裝好后即安裝可調(diào)節(jié)的定位支架，定位支架實際是兩根活動支腿;水磨鉆機電機軸與鉆桿不同軸，兩者之間用齒輪傳動，采用異軸水磨鉆機能使鉆桿與隧洞壁的夾角縮小至5°，水磨鉆機在機架上采用齒輪進行前后移動和固定； ④、沿隧洞輪廓邊線鉆孔: 水磨鉆機對準隧洞輪廓邊線孔位后，在導向機架上進行固定，開動水磨鉆機進行鉆孔并取出巖芯，其鉆進深度60cm，鉆孔直徑16cm，隧洞輪廓邊線全部鉆孔后，在擬開挖隧洞中形成了長60cm的巖石芯柱； ⑤、芯柱上鉆楔脹孔: 在留下的芯柱中間鉆楔脹孔，根據(jù)巖石強度確定楔脹孔間距，50MP以下的巖石楔脹孔間距取15cm，大于50MP的巖石楔脹孔間距小于前者15cm; ⑥、脹解芯柱、形成隧洞斷面: 向楔脹孔內(nèi)錘擊鐵楔，利用楔脹力將芯柱脹解成若干塊后取出，從而形成隧洞斷面； ⑦、以此類推，按照步驟①至⑥每60cm為一循環(huán)。
【文檔編號】E21D11/10GK105863653SQ201610272180
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】楊毅
【申請人】楊毅