[发明专利]隧道及地下工程非爆破开挖方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程，特别涉及一种用于隧道及地下工程开挖的非爆破开挖方法。

背景技术

在隧道及地下工程施工中，常常需要采用非爆破开挖，其原因有以下几个方面：

(1)隧道及地下工程采用爆破开挖会引起周围地层和地表的振动，当地下或地表的建(构)筑物离爆破现场的距离不能满足振动限制要求时，采用爆破开挖会危及到既有建(构)筑物的安全，尤其是在城镇附近施工，地表建(构)筑物密集，居民众多，隧道及地下工程埋深通常较浅，爆破开挖产生的振动常常造成地表房屋变形开裂，引起居民恐慌，对社会安定产生不利影响。

(2)隧道及地下工程采用爆破开挖会产生较大的爆破声，且持续时间较长，对生态环境影响大，尤其是在城镇附近，居民众多或靠近医院、学校、风景区等敏感区域，爆破开挖常常难以实施。

(3)当周围有易燃易爆物品时，常常不允许采用爆破法施工，如开挖工程位于在油罐、油库等设施附近时。

目前，常用的非爆破开挖方法有静态破碎法、液压冲击锤法和铣挖法。

静态破碎法的破碎原理是利用装在炮眼中的静态破碎剂的水化反应，使晶体变形，产生体积膨胀，从而缓慢地和静静地将此膨胀压力施加给炮眼壁，由于受到炮眼壁的约束，这种膨胀压力转化为拉伸应力。由于岩体的抗拉强度远远小于抗压强度，所以岩体在这种拉伸应力作用下，容易引起破碎。静态破碎剂的破碎效果除了与破碎剂的性能、介质的强度和破碎条件有关以外，还取决于破裂参数和炮孔的排列。

液压冲击锤法，即采用挖掘机携带的液压冲击锤(俗称“啄木鸟”)进行分部凿岩开挖。液压冲击锤法最适用于有裂缝的和层理分明的地层。节理发育的和层理分明的以及层理和节理之间有软弱夹层的坚硬岩层是有利于使用液压冲击成功地进行隧道掘进的典型条件。在后一种条件下，开挖过程主要受控于岩块之间的结合强度，而且是有利于在液压冲击锤上使用凿式设备进行隧道开挖的条件。

铣挖法，是通过采用一种叫铣挖机的设备，安装在普通的液压挖掘机上，高效替代挖斗、破碎锤、液压钳等通用配置，应用于隧道掘进及轮廓修整、渠道沟槽铣掘、建筑物拆除、沥青混凝土路面铣刨，岩石冻土铣挖、树根铣削等多个领域。

静态破碎法、铣挖法、液压冲击锤等非爆破开挖法各有优点，同时也具有自身的缺陷。单独采用某种非爆破开挖法在工程实际中往往很难实施，这是由于在隧道施工中遇到的地质条件十分复杂，特别是岩石强度跨度很大，且在同一断面并不是均一体，如像硬岩中常常夹有软岩俘虏体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可有效地加快施工进度、并降低成本的隧道及地下工程非爆破开挖方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的隧道及地下工程非爆破开挖方法，在隧道软质岩地段采用以液压破碎锤为主、静态破碎为辅进行开挖；在硬质岩地段采用以静态破碎为主、液压冲击锤配合进行开挖。

上述隧道及地下工程非爆破开挖方法，包括如下步骤：

①在掌子面外轮廓线上间隔钻设一定间距的周边孔；

②用液压冲击锤凿除掌子面上的软质岩段，以及硬质岩体中的岩体破碎部分，在硬质岩体中制造出至少一个临空面；

③在临空面轮廓外的硬质岩体上钻孔布设药孔，装药后对硬质岩体进行静态破碎。

采用上述技术方案，可有效地避免爆破振动对周边环境的影响，软质岩段采用液压冲击锤凿除，施工中虽有一定噪声，但具有对周边环境影响较小，具有施工进度较快，工程投资较省的优点；硬质岩体，采用静态破碎法施工，施工中采用液压冲击锤预先对硬质岩体中的岩体破碎部分局部凿除，尽量形成较多临空面，提高静态破碎效果。

作为本发明的一种优选方案，为最大程度地提高静态破碎效果，所述药孔的钻孔方向与临空面平行，同一排药孔保持在一个平面上。

本发明的有益效果是，能减小对开挖工程周边环境的影响，可有效地加快施工进度和节省工程投资，具有显著的技术经济效益和社会效益。

附图说明

本说明书包括如下一幅附图：

图1是本发明隧道及地下工程非爆破开挖方法的示意图。

图中部位及所对应的标记：掌子面10、周边孔11、硬质岩体20、岩体破碎部分21、药孔30。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1，本发明的隧道及地下工程非爆破开挖方法，在隧道软质岩地段采用以液压破碎锤为主、静态破碎为辅进行开挖；在硬质岩地段采用以静态破碎为主、液压冲击锤配合进行开挖。