[发明专利]一种螺旋隧道爆破钻孔施工实现方法

说明书

本发明公开了一种螺旋隧道爆破钻孔施工实现方法，包括：根据几何关系推导出孔深差值ΔL关于R₁和隧道横断面宽度B的数学计算模型；周边孔的外插角方面考虑到隧道螺旋展线带来的外插角偏差角度β，通过几何关系确定β关于隧道进尺L和螺旋隧道展线半径R关系；在基于这两个几何推理计算模型指导施工：利用勾股定理，根据隧道超欠限挖值反推出隧道近心侧的进尺，从而确定循环进尺的最大限值，再根据实际工程需要确定循环进尺后计算ΔL与孔深临界值c比较，分级调节隧道孔深，根据β的大小进行分级调节外插角角度。该螺旋隧道爆破钻孔参数确定方法几何原理清晰，推导公式严谨适用于螺旋展线的公路隧道、铁路隧道、水工隧洞和采矿巷道爆破钻孔施工。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种螺旋隧道爆破钻孔施工实现方法。

背景技术

随着当前我国工程建设的迅猛发展，国内隧道建设不断地向偏远、深山峡谷发展，隧道进出口高差较大的情况将会越来越多，建设难度也越来越大，需要采取螺旋展线的隧道越来越多，迫切需要相关技术指导螺旋隧道爆破钻孔施工。因为螺旋展线隧道是近年来才慢慢采用的，并且随着基础设施的建设，会越来越多，展线半径也会越来越小，工程建设难度也会相应增大，在爆破施工中，螺旋隧道的循环进尺、周边孔孔深、钻孔角度等参数都需要进一步的确定并调节。

目前针对螺旋隧道采用的施工开挖方法均为钻爆法，但是钻爆法中各种钻孔参数(例如螺旋隧道远心侧和近心侧孔深值的差值、孔外插角偏差角)缺乏一个理论计算依据，在施工中缺乏一个理论方法进行指导。现有螺旋展线旋隧道爆破钻孔参数依靠人工进行估算，混乱人工估算方法，不能有效控制超欠挖值。导致施工不安全、不确定性增多，降低施工效率低。其次，采用目前的常规隧道爆破钻孔方法在螺旋隧道中带来的超欠挖过大，故施工安全和工程经济性都有着很大的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的爆法中各种钻孔参数，如螺旋隧道远心侧和近心侧孔深值的差值、孔外插角偏差角、循环进尺值缺乏一个理论计算依据，从而导致施工参数混乱、无法对施工方案进行指导的缺陷，提供一种螺旋隧道爆破钻孔施工实现方法，通过对螺旋展线的地下工程爆破钻孔进行清晰的几何理论分析计算模型，能够通过该模型直接计算出螺旋隧道远心侧和近心侧孔深值的差值、孔外插角角度，能够根据计算得到的参数对施工方案进行确定，使螺旋展线的地下工程超欠挖得到有效的控制，保证隧道施工的经济性和时效性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种螺旋隧道爆破钻孔施工实现方法，包括：

步骤1：通过几何推理建立螺旋隧道孔深差值计算模型和螺旋隧道孔外插角偏差角计算模型；

步骤2：获取所述待爆破施工的螺旋隧道的超欠挖限值和几何参数，根据所述超欠挖限值和几何参数确定所述待爆破施工的螺旋隧道的循环进尺值；根据所述循环进尺值分别确定所述待爆破施工的螺旋隧道的孔深临界值和孔外插角预设偏差角度；

步骤3：根据步骤2所得循环进尺值基于所述螺旋隧道孔深差值计算模型求得所述待爆破施工的螺旋隧道的孔深差值；以及，根据步骤2所得循环进尺值基于所述螺旋隧道孔外插角偏差角计算模型求得所述待爆破施工的螺旋隧道的孔外插角偏差角；

步骤4：将步骤3所得孔深差值与所述孔深临界值进行比较，确定所述待爆破施工的螺旋隧道的第一施工调节方案；将步骤3所得孔外插角偏差角与所述孔外插角预设偏差角度进行比较，确定所述待爆破施工的螺旋隧道的第二施工调节方案。

优选的，所述螺旋隧道孔深差值计算模型为：

其中，△L为孔深差值，R₁为螺旋隧道近心侧展线半径；L为螺旋隧道的循环进尺值，B为螺旋隧道横断面宽度。

优选的，所述螺旋隧道孔外插角偏差角计算模型为：