[发明专利]一种用于隧道掘进施工中的预裂法

说明书

本发明公开了一种用于隧道掘进施工中的预裂法，包括如下步骤：步骤1，隧道上部区域预裂：在隧道上部区域内布孔钻孔；平孔预裂和破碎出碴；步骤2，隧道下部区域预裂：在隧道下部区域两侧布孔钻孔；竖孔预裂和破碎出碴；平孔预裂和破碎出碴；步骤3，仰拱区域预裂：竖孔预裂；破碎出碴。本发明用于隧道掘进施工中的预裂法，将平孔预裂法和竖孔预裂法两种工法结合使用，精确控制开挖轮廓线，有效防止超欠挖，显著提高隧道开挖掘进施工进度；液压挖掘机一机多用且工序连续，工作时间安排科学合理，减少了设备投入，提高了设备使用率。

技术领域

本发明涉及岩石钻进技术领域，尤其是涉及一种用于隧道掘进施工中的预裂法。

背景技术

目前，我国隧道、矿山、市政建筑施工中，传统使用的钻爆法应用普遍，但是因不当爆破轻者发生房屋损坏以及噪声污染等情况，重者导致人员伤亡和结构坍塌，这些问题既造成了生命财产损失，也增加了建设成本。

在隧道掘进开挖施工过程中，钻爆法还存在超欠挖控制难、对围岩扰动大、爆破不均匀、烟尘污染大、起爆前撤离和后班进场耗时长、民爆物资管理成本高、冲击波和声波扰民等缺点，在隧道施工中受限越来越多。尤其在施工设计方案中有很多不容爆破施工区域，遇到岩石地质施工段，施工单位只能另行寻找其他掘进开挖方法，如机械破碎、机械铣刨、掘进机切削、膨胀剂预裂或CO₂静态爆破等方法。当岩石结构强度发生变化，遇有f6级以上强度高且节理不发育的岩石时，采用机械破碎、机械铣刨或掘进机切削等方法则有设备一次性投入大、设备消耗和损耗大幅增加、工效低、进度慢等缺点，还存在振动波超范围传导和围岩扰动等安全隐患；而采用膨胀剂预裂法和CO₂静态爆破则有施工成本高、准备工序和装填复杂、作业人数多、预裂时间长(需要6小时以上甚至二十多个小时)、预裂效果偏差大、无法避免振动波和超范围扰动等缺点。这几种方法都有成本高、工效低、不经济等缺点。

国内已有的机械劈裂(楔铁式劈裂)和液压劈裂棒等设备的使用则因劈裂行程小、劈裂工作深度不够、劈裂使用方法单一、劈裂工艺成套性差而导致劈裂效果差别大、劈裂效率低、施工进度慢，影响了在隧道施工中的推广使用，尤其是在隧道掘进开挖施工中的推广使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种用于隧道掘进施工中的预裂法，将平孔预裂法和竖孔预裂法两种工法结合使用，精确控制开挖轮廓线，有效防止超欠挖，显著提高隧道开挖掘进施工进度；液压挖掘机一机多用且工序连续，工作时间安排科学合理，减少了设备投入，提高了设备使用率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于隧道掘进施工中的预裂法，隧道掌子面由上至下依次包括隧道上部区域、隧道下部区域和仰拱区域，该预裂法包括如下步骤：

步骤1，隧道上部区域预裂：

1.1布孔钻孔，在隧道上部区域内定位标记平工作孔和临空孔的位置，使用钻孔设备在隧道上部区域内平工作孔和临空孔标记处岩石上钻孔，平工作孔和临空孔与隧道轴向平行布设；

1.2平孔预裂和破碎出碴，采用平孔预裂法对隧道上部区域进行预裂操作，隧道上部区域岩石裂开，预裂结束后采用破碎锤破碎出碴；

步骤2，隧道下部区域预裂：

2.1布孔钻孔，在隧道下部区域两侧定位标记平工作孔的位置，使用钻孔设备在隧道下部区域两侧平工作孔标记处岩石上钻孔；

2.2竖孔预裂和破碎出碴，使用钻孔设备在隧道下部区域钻竖工作孔，采用竖孔预裂法对隧道下部区域进行预裂操作，隧道下部区域岩石裂开，预裂结束后采用破碎锤破碎出碴；

2.3平孔预裂和破碎出碴，采用平孔预裂法对隧道下部区域两侧进行预裂操作，隧道下部区域两侧岩石裂开，预裂结束后采用破碎锤破碎出碴，使用破碎锤修整轮廓线，清理后进行初期支护；

步骤3，仰拱区域预裂：