[发明专利]一种定向钻孔劈岩成硐法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔方法，尤其涉及一种定向钻孔劈岩成硐法， 属于隧道施工技术领域。

背景技术

随着社会的发展，各种大型项目的开发，各种大型建设工程日益 扩大，铁路、轻轨、公路、引水工程等建设项目蓬勃突起，另城市规 模的扩大，土地及其他资源的匮乏，给地铁的发展带来了新的飞跃高 度。从而隧道和硐室工程在发展中不可避免。目前这样的工程主要采 取矿山法和盾构法。矿山法即为爆破法，以钻孔、爆破工法为主，辅 以装运机械出渣等工序而完成的。施工过程中的爆破、衬砌、支护、 通风、防尘、防瓦斯、防有害气体，对施工都有着严格的控制和要求， 难度和风险系数相对都较高。另极易对围岩、地下设施及林木造成扰 动。盾构法是切削岩体、输送岩碴、拼装隧道衬砌的施工方法，施工 时占地面积比较大，盾构设备代价高昂，切削刀具及密封件寿命短， 由于施工原理的缺陷，造成切削岩体不可进行二次利用，形成极大的 资源浪费。另环境因素有时成为选择施工方法的决定性因素，但是在 硐口现场平面狭窄，无法组拼大型掘进机的环境下，限制了大型掘进 机的施工。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种定向钻孔劈 岩成硐法，安全可靠、科学高效的完成隧道掘进工作。

本发明通过以下技术方案解决技术问题：一种定向钻孔劈岩成硐 法，包括以下步骤：

第一步、设计硐体仿形轨迹，设硐室的宽度为D，硐室的水平高 度为B,钻具的钻孔直径为d,按照硐室的总高度为H＝D/2+B，钻具布 置宽度A＝D-d，设计成底部水平，底部两端具有向上延伸垂边，两垂 边的延伸端经半圆弧连接的仿形轨迹；

第二步、削平工作面，按设计硐室纵向中心线定位激光靶心，在 硐体前固定钻孔装置和劈岩装置，按照设计好的硐体仿形轨迹进行钻 孔和劈岩；使用激光经纬仪定位。激光发射器与激光靶位置可按设定 路径分段更改，以确保硐室按设定路线前进直至贯通；

第三步、向钻孔装置和劈岩装置内注入冷却液，启动液压系统， 按照硐体仿形轨迹进行钻孔，取出孔中的岩芯，形成环状沟槽即为芯 圈，芯圈内是硐体，芯圈外是基岩；

第四步、按所需石材的外形尺寸在硐体内划线，并按划线形状钻 出劈岩孔，劈岩装置劈开硐体，对硐体内解体的岩石进行出料，直至 硐室形成，即完成。

本发明通过以下技术方案进一步解决技术问题：

钻孔装置为两个以上独立的岩芯钻具，由于相互独立工作，可以 使岩层掘进的速度得到大幅度的提高。

所述第三步中，芯圈的宽度为150-250mm，深度为500-1000mm。

所述第三步中，先钻两垂边和半圆弧形的孔，再钻底部水平孔。

所述第四步中，钻孔装置在硐体内的岩块上钻孔，将胀裂器伸入 钻好的孔洞后将岩块分解，最后将分解后的岩块从硐室内运出。

钻孔时，钻孔装置与硐室的水平面具有夹角。所述夹角为3° -5°，以保证钻具一步一步连续不断地向前推进时没有阻碍，并有助 于保证硐室的周岩的强度。

所述劈岩孔直径是40-50mm。

劈岩分为两次，第一次劈上、下两部分的岩石，第二次劈中部的 岩石。

工程开始，硐室尚未形成，不能按以上所述固定钻具，则需采用 单机工作岩芯钻具。钻孔开始前削平工作面，然后按设计硐室纵向中 心线选定位置定位激光靶心，可固定数台单机同时作业；

在硐形范围内使用劈岩器将岩石切割成所需形状后出料，使石材 资源得到充分利用，极大提高了经济效益。

本发明利用钻孔装置按设定的仿形轨迹钻孔将岩石分层；再利用 钻孔装置在硐体内的岩块上钻孔；利用钻好的孔洞，使用胀裂器将岩 块分解；最后将分解后的岩块从硐室内运送出来。其有益效果是：施 工流程简单，设计新颖，提高了效率及降低了成本，适合于市场的大 范围推广。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图。

图2为硐体仿形轨迹设计图。

图3为硐室纵向钻孔截面剖视图。

图4为第一次钻孔后的作业面形态图。

图5为第二次钻孔后作业面形态图。

图6为取芯后形成芯圈的示意图。

图7为第一次劈岩后的作业面形态图。

图8为图7劈出的岩石形状。