[发明专利]高压磨料水射流隧道掘进方法

说明书

本发明公开了一种高压磨料水射流隧道掘进方法，其包括如下步骤：S1，确认施工参数，采用高压磨料水射流装置对掌子面某处进行试切割，得到不同加工参数下的缝槽深度和缝槽宽度，再根据施工现场情况选定一组参数进行施工；S2，划分掌子面网格，根据S1得到的施工参数划分掌子面网格；S3，切割缝槽，高压磨料水射流装置的轴向喷嘴喷射的磨料水射流沿掌子面网格的切割线移动，形成缝槽，该缝槽将掌子面分隔为多个岩块；S4，剥落岩块，利用高压水射流装置中的径向喷嘴喷射的磨料水射流对缝槽槽底进行径向切割，使得岩块剥落，将剥落下来的岩块运离掌子面。其能够适用于各种复杂地质条件的岩体掘进，提升掘进效率和掘进精度，减少环境污染。

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程，具体涉及高压磨料水射流隧道掘进方法。

背景技术

地下空间是国土资源的重要构成部分，也是能源赋存的主要分布区域。隧道、地铁、人防工程以及井工巷道都需进行大量的岩土开挖和掘进，年开挖量约有两万余公里，并呈递增趋势。同时，我国疆土辽阔，地质构造分布极其复杂，常用的钻爆法和盾构掘进体系起到了关键支撑作用，但仍无法满足复杂地质环境的综合要求。钻爆法存在超挖、欠挖、难以精准控制、围岩失稳等问题，且对人工依赖度强，极易造成环境污染。盾构法存在成本高、体积笨重、刀具易损耗等缺陷，难以适应复杂地质工况的掘进问题。同时，在地下高温高压含气的复杂条件下，常用的钻爆法和盾构法更易引发岩爆、有害气体泄漏等问题，甚至引发爆炸。因此，如何在各类复杂地层、各类围岩、不同断面开展高效、便捷、可靠、绿色、智能化、无(少)人化的掘进作业已经成为了当前基建工业体系的瓶颈难题。

CN104314573A公开了一种基于水力切割的硬岩隧道施工方法，其采用水力切割机将切割轮廓线内的围岩切割成多个矩形切割块，采用所述液压劈裂机沿横向切割缝和/或竖向切割缝进行劈裂，将多个所述矩形切割块均从当前所施工切割节段的开挖断面劈裂下来，相较于传统的钻爆法或盾构掘进法提升了掘进控制精度，环境污染较小，但是由于水力切割的切割能力有限，掘进效率较低。同时需要液压劈裂机配合使用，掘进过程中需要在掘进断面位置不断切换使用水力切割机和液压劈裂机，操作复杂，影响掘进效率。

CN110439586A公开了一种非爆破式矿井巷道水切割掘进方法，包括巷道轮廓设定，沿激光轮廓线切割，巷道掘进面斜向切割，巷道掘进面岩石切割断裂，再交叉切割，巷道掘进面条板岩石斜切破碎，最后清理破碎岩石。虽然单独采用水力切割机实现了矿井巷道的掘进施工，但仍然存在如下缺点：1)利用高速运动的水流对掘进面进行切割，受水力切割设备限制，掘进深度有限，并且为了保证切入的更深，需要缓慢移动水力切割机头，影响掘进效率；2)施工过程是先切割外围轮廓线，再斜向切割轮廓线内的岩块，斜向切割的切线与轮廓切线相交，相交处的岩石断裂，由于切割纵深为1.5～2米，斜向切割喷射水流与掘进面的入射角度倾斜呈25～45°夹角状，相应地掘进面的垂直高度就不能过大，否则会造成部分掘进面岩块无法切断，同样影响掘进效率。

发明内容

本发明的目的是提供高压磨料水射流隧道掘进方法，其能够适用于各种复杂地质条件的岩体掘进，提升掘进效率和掘进精度，减少环境污染。

本发明所述的高压磨料水射流隧道掘进方法，其包括如下步骤：

S1，确认施工参数，采用高压磨料水射流装置对掌子面某处进行试切割，得到不同加工参数下的缝槽深度和缝槽宽度，再根据施工现场情况选定一组参数进行施工；

S2，划分掌子面网格，根据S1得到的施工参数划分掌子面网格；

S3，切割缝槽，高压磨料水射流装置的轴向喷嘴喷射的磨料水射流沿掌子面网格的切割线移动，切割岩体形成缝槽，所述缝槽将掌子面分隔为多个岩块；

S4，剥落岩块，利用高压水射流装置中的径向喷嘴喷射的磨料水射流对缝槽槽底进行径向切割，使得岩块剥落，将剥落下来的岩块运离掌子面。