[发明专利]一种大断面硬岩竖井钻孔胀裂开挖方法

说明书

本发明公开了一种大断面硬岩竖井钻孔胀裂开挖方法，包括以下步骤：施工准备，确定开挖断面；对所述开挖断面进行测量，并进行放线布孔；确定开挖方案后，依次进行钻孔定位、钻孔胀裂以及取芯操作；清除胀裂岩体，修整断面。本发明优化大断面硬岩竖井钻孔布置，兼顾破岩效率的同时提高施工安全，本发明的大断面硬岩竖井钻孔胀裂开挖方法适用于大断面硬岩竖井，有较低的施工风险。

技术领域

本发明适用于竖井开挖技术领域，特别适用于大断面硬岩竖井钻孔胀裂开挖，具体涉及一种大断面硬岩竖井钻孔胀裂开挖方法。

背景技术

随着经济迅速发展，工程建设蓬勃发展，竖井工程的数量日益增多。竖井是洞壁直立的井状管道，在平面轮廓上呈方形、长条状或不规则圆形，其井壁陡峭，近乎直立。竖井施工具有施工空间小、工期长、临边作业多和通行不便等特点，导致竖井施工的安全风险突出，施工难度大。

传统竖井开挖方法有机械开挖法和钻爆法，但这些方法开挖时对周边环境振动影响较大，其施工安全风险较高，当附近有水库、隧道、油库、边坡和天然气管道等工程建筑物时无法采用传统高振动方法，这些因素限制了钻爆法等方法在竖井工程的进一步推广。

新型竖井开挖方法主要有钻孔胀裂法，该方法先采用钻机在岩石钻若干孔，利用岩石的抗拉强度远低于抗压强度的特点，利用胀裂设备从钻孔内部往两边胀开，从而达到胀裂岩石的效果，能满足大断面硬岩竖井工程施工要求，能有效提高施工安全，减少安全事故的发生，但其布孔形式的选择是一个还有待优化的问题。

综上，传统竖井钻爆施工方法振动影响大，施工风险高，而钻孔胀裂法在布孔形式方面还存在一定优化问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大断面硬岩竖井钻孔胀裂开挖方法，优化大断面硬岩竖井钻孔布置，兼顾破岩效率的同时提高施工安全，本发明的大断面硬岩竖井钻孔胀裂开挖方法适用于大断面硬岩竖井，有较低的施工风险。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大断面硬岩竖井钻孔胀裂开挖方法，包括以下步骤：

施工准备，确定开挖断面；

对所述开挖断面进行测量，并进行放线布孔；

确定开挖方案后，依次进行钻孔定位、钻孔胀裂以及取芯操作；

清除胀裂岩体，修整断面。

进一步地，根据不同的布孔方式的特点选择合适的布孔方式，通过理论公式再确定合理开挖断面的孔径和孔距，采用相应的胀裂顺序。

进一步地，由测量人员根据隧洞洞内控制导线，精确测设出非爆开挖断面的轮廓线，采用水墨钻钻孔，水磨钻钻孔孔位可沿轮廓线连续布置。

进一步地，将水磨钻固定在作业台架上，并安装可以调节水磨钻横向位置的支撑架，然后上下左右调整水磨钻位置，采用以相割圆方式按水平方向施钻取芯，在周边形成连续槽道临空面；用液压劈裂机分裂开挖岩体，劈裂自上而下分裂岩块，人工撬落。

进一步地，布孔方法主要分为外轮廓胀裂和外轮廓内部胀裂两部分，外轮廓施工主要分为圆形周边孔和正六边形切槽钻孔两种方式，所述圆形周边孔适用于大断面竖井，正六边形切槽钻孔适用于断面尺寸较小和规模较小的工程，采用正六边形切槽钻孔胀裂实现轮廓线的开挖。

进一步地，采用圆形周边孔形成外轮廓时，预先确定基准线外轮廓，再进行钻孔，外轮廓钻孔可以采用水磨钻钻孔，中间的胀裂孔采用YT28凿岩钻机钻孔。进一步地，采用正六边形切槽钻孔形成外轮廓时，预先确定外轮廓，再确定正六边形轮廓，在每边端点和中点各凿一个切槽钻孔，切槽钻孔中心分别位于端点和中点，施工时，胀裂切槽钻孔形成正六边形胀裂外轮廓，而后采用混凝土对轮廓进行加工和修补，形成外轮廓。