一种使用三臂凿岩台车在Ⅳ级围岩中台阶法施工的方法技术

本发明专利技术属于隧道岩体施工技术领域，具体涉及一种使用三臂凿岩台车在Ⅳ级围岩中台阶法施工的方法。本发明专利技术使用三臂凿岩台车在Ⅳ级围岩中台阶法施工的方法，施工断面采用光面爆破进行开挖，充分利用了三臂凿岩台车快速、定位精确、安全的特点，钻孔时间快，外插角度容易控制，缩短了施工断面钻爆进尺，减少了每循环的钻孔和爆破数量，具体在上台阶开挖中首次使用三臂凿岩台车钻孔爆破，下台阶使用人工钻爆，实现快速精准的钻孔作业，减少循环作业时间，提高钻爆质量和作业效率同时又改善作业环境，从而提高隧道施工的整体效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隧道岩体施工
，具体涉及一种使用三臂凿岩台车在Ⅳ级围岩中台阶法施工的方法。
技术介绍
随着工程建设的不断进步，长大隧洞穿越的工程地质条件将会越来越复杂，软弱围岩地质越来越多，IV级围岩岩体破碎，岩体风化严重，节理发育、自稳时间短，加之洞室开挖跨度大，施工中易出现大的塌方，侧壁易失稳，隧道钻爆中手持风钻钻爆工人逐渐减少，成本会越来越高，人员伤亡风险增大。目前机械开挖方法逐步代替了传统的人工开挖方式，大型机械设备的快速安全施工也成为了隧道研究的重点。三臂凿岩台车一般适用于大断面隧道开挖，在围岩地质情况较差的Ⅳ级围岩隧道中，上台阶一般采用人工手持风动凿岩机钻爆，但这样钻孔速度慢，能源消耗大，且劳动环境恶劣。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种使用三臂凿岩台车在Ⅳ级围岩中台阶法施工的方法，目的是通过将三臂凿岩台车应用于Ⅳ级围岩台阶法施工中，缩短施工断面钻爆进尺，减少了每循环的钻孔和爆破数量，具体在上台阶开挖中首次使用三臂凿岩台车钻孔爆破，下台阶使用人工钻爆，实现快速精准的钻孔作业，减少循环作业时间，提高钻爆质量和作业效率同时又改善作业环境，从而提高隧道施工的整体效率。实现本专利技术目的的技术方案按照以下步骤进行：（1）施工准备：根据隧道施工设计图进行放线，确定隧道开挖轮廓线和隧道中线，按照爆破炮眼布设图标记出上台阶的炮眼位置；其中上台阶的掏槽眼间距为50-80cm，深度为2.3m，共计16个掏槽眼，辅助眼为四排，第一排间距为70cm，后三排间距为90cm，共计98个辅助眼，周边眼间距为30~35mm，深度为2m，共计54个周边眼，底眼间距为0.8m，共计19个底眼，所述的掏槽眼是采用斜眼掏槽的形式，有四排对称的斜眼，爆破后能够炸出一个楔形空间，所述的周边眼与辅助眼的深度相同，所述的底眼垂直于开挖面；（2）钻孔作业：使用三臂凿岩台车在上台阶上进行钻孔作业，施工顺序为先施工底眼，再施工上台阶的右半断面，最后施工上台阶的左半断面，中间移机一次，三臂凿岩台车施工过程中每循环进尺1m，施工的炮眼孔外插角斜率为孔深的±5%，外插角的方向垂直于掌子面；（3）爆破作业：三臂凿岩台车钻孔作业完毕后，利用掘进台车人工清理掌子面上松动的危石，然后利用风管对炮眼进行吹孔作业，检查各炮眼钻孔合格后再进行装药，爆破采用二号岩石乳化炸药，连接雷管形成起爆网路，检查起爆网路合格后对隧道内各工作面清场，确认各操作班组已经撤离到200m安全区后，通知点炮引爆，每次爆破后向洞内送风，然后利用装载机配合自卸汽车进行出渣作业，检查开挖质量，如果质量不合格需调整爆破眼的位置和爆破参数，继续随着循环进尺向前推进施工。其中，所述的周边眼采用空气间隔不耦合装药，掏槽眼和辅助眼连续装药，采用长3米，宽1cm，厚0.5cm的竹片通过透明胶带捆绑药卷，药卷选用φ32mm直径普通药卷，连续装药药卷捆绑时要注意紧贴，所有炮眼采用炮泥堵塞，堵塞深度≥20cm，松紧适度，连接毫秒雷管引爆，最小抵抗线W50-60cm。与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是：本专利技术使用三臂凿岩台车在Ⅳ级围岩中台阶法施工的方法，施工断面采用光面爆破进行开挖，充分利用了三臂凿岩台车快速、定位精确、安全的特点，钻孔时间快，外插角度容易控制，缩短了施工断面钻爆进尺，减少了每循环的钻孔和爆破数量，具体在上台阶开挖中首次使用三臂凿岩台车钻孔爆破，下台阶使用人工钻爆，实现快速精准的钻孔作业，减少循环作业时间，提高钻爆质量和作业效率同时又改善作业环境，从而提高隧道施工的整体效率。附图说明图1是本专利技术实施例中的隧道开挖轮廓线和隧道中线示意图；图2是本专利技术实施例中的爆破炮眼布设示意图；其中：1：隧道开挖轮廓线；2：隧道中线；3：上台阶；4：掏槽眼；5：辅助眼；6：周边眼；7：底眼；图3是本专利技术的工艺流程图。具体实施方式本专利技术实施例中隧道开挖里程为DK493+880-918，共计38m，围岩等级为级，衬砌类型为a-2、a-1。该地段工程地质情况为：凝灰岩，局部夹凝灰质砂页岩，强至弱风化，灰色，凝灰质结构，块状构造，节理裂隙较发育，岩体较破碎，块石碎石状镶嵌结构。地下水情况为：第四系底层孔隙水及强~弱基岩裂隙水，地表汇水面积大，做好施工防护措施，防止地下水突然涌入隧道，预测段落正常涌水量为Q=700m3/d，最大涌水量4583m3/d。实施例本实施例的使用三臂凿岩台车在Ⅳ级围岩中台阶法施工的方法，如图3所示，按照以下步骤进行：（1）施工准备：利用小松PC220-8挖掘机进行排险工作，持续时间约为30min，根据隧道施工设计图进行放线，周边轮廓线的放样误差应不大于±2cm，如图1所示，放线利用全站仪精确放出确定隧道开挖轮廓线和隧道中线，并用红油漆标识出上一循环超挖欠挖处，按照爆破炮眼布设图，图2所示标记出上台阶的炮眼位置；其中上台阶的掏槽眼4间距为50-80cm，深度为2.3m，共计16个掏槽眼4，辅助眼5为四排，第一排间距为70cm，后三排间距为90cm，共计98个辅助眼5，周边眼6间距为30~35mm，深度为2m，共计54个周边眼6，底眼7间距为0.8m，共计19个底眼7，所述的掏槽眼4是采用斜眼掏槽的形式，有四排对称的斜眼，爆破后能够炸出一个楔形空间，所述的周边眼6与辅助眼5的深度相同，所述的底眼7垂直于开挖面；（2）钻孔作业：使用三臂凿岩台车在上台阶上进行钻孔作业，凿岩台车开挖所用的高压电缆线架设在隧道右侧拱墙以上，进洞500m处放置50kw的变压器，进洞500m后，采用3×150+3×35mm2铜芯高压电缆，采用3×240+1×120mm2铝芯电缆给三臂供电，用电电压为380v，用水为开挖作业面照明灯具是否满足操作手钻孔要求，在水罐上安装一台水泵向洞内供水，水泵功率为22kw，洞内水罐前采用Φ100mm供水管，水罐后采用Φ80mm供水管，在洞内550m处安装一个31.25m3的储水罐，洞内台车施工前，从水井向储水罐注水，直至洞内用水结束，操作手应认真检查台车的液压系统及各种指示灯是否处于正常的工作状态；三臂凿岩台车严格按照爆破炮眼布设图图2进行钻孔，考虑掌子面凹凸不平处与要求的眼深差距，钻眼深度应根据掌子面的平整度进行调整，尽量使眼底在同一个平面上，每个孔完成钻凿后，钻臂自动进行水雾吹渣清孔，施工顺序为先施工底眼7，再施工上台阶的右半断面，最后施工上台阶的左半断面，中间移机一次，施工右半断面时，左、右臂分别施工位于其上部和下部的周边眼6，中臂施工掏槽眼4，周边眼6钻完之后左臂钻位于其上部的辅助眼5，右臂钻位于其下部的辅助眼5，施工左半平面时左、右臂分别钻位于其下部的周边眼6，上部的周边眼6，中臂钻掏槽眼4，周边眼6钻完之后左臂钻下部辅助眼5，右臂钻上部辅助眼5，三臂凿岩台车施工过程中每循环进尺1m，施工的炮眼孔外插角斜率为孔深的±5%，外插角的方向垂直于掌子面；（3）爆破作业：三臂凿岩台车钻孔作业完毕后，利用掘进台车人工清理掌子面上松动的危石，然后利用风管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用三臂凿岩台车在Ⅳ级围岩中台阶法施工的方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）施工准备：根据隧道施工设计图进行放线，确定隧道开挖轮廓线和隧道中线，按照爆破炮眼布设图标记出上台阶的炮眼位置；其中上台阶的掏槽眼间距为50‑80cm，深度为2.3m，共计16个掏槽眼，辅助眼为四排，第一排间距为70cm，后三排间距为90cm，共计98个辅助眼，周边眼间距为30~35mm，深度为2m，共计54个周边眼，底眼间距为0.8m，共计19个底眼，所述的掏槽眼是采用斜眼掏槽的形式，有四排对称的斜眼，爆破后能够炸出一个楔形空间，所述的周边眼与辅助眼的深度相同，所述的底眼垂直于开挖面；（2）钻孔作业：水电就位后使用三臂凿岩台车在上台阶上进行钻孔作业，施工顺序为先施工底眼，再施工上台阶的右半断面，最后施工上台阶的左半断面，中间移机一次，三臂凿岩台车施工过程中每循环进尺1m，施工的炮眼孔外插角斜率为孔深的±5%，外插角的方向垂直于掌子面；（3）爆破作业：三臂凿岩台车钻孔作业完毕后，利用掘进台车人工清理掌子面上松动的危石，然后利用风管对炮眼进行吹孔作业，检查各炮眼钻孔合格后再进行装药，爆破采用二号岩石乳化炸药，连接雷管形成起爆网路，检查起爆网路合格后对隧道内各工作面清场，确认各操作班组已经撤离到200m安全区后，通知点炮引爆，每次爆破后向洞内送风，然后利用装载机配合自卸汽车进行出渣作业，检查开挖质量，如果质量不合格需调整爆破眼的位置和爆破参数，继续随着循环进尺向前推进施工。...

【技术特征摘要】
1.一种使用三臂凿岩台车在Ⅳ级围岩中台阶法施工的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）施工准备：根据隧道施工设计图进行放线，确定隧道开挖轮廓线和隧道中线，按照爆破炮眼布设图标记出上台阶的炮眼位置；其中上台阶的掏槽眼间距为50-80cm，深度为2.3m，共计16个掏槽眼，辅助眼为四排，第一排间距为70cm，后三排间距为90cm，共计98个辅助眼，周边眼间距为30~35mm，深度为2m，共计54个周边眼，底眼间距为0.8m，共计19个底眼，所述的掏槽眼是采用斜眼掏槽的形式，有四排对称的斜眼，爆破后能够炸出一个楔形空间，所述的周边眼与辅助眼的深度相同，所述的底眼垂直于开挖面；
（2）钻孔作业：水电就位后使用三臂凿岩台车在上台阶上进行钻孔作业，施工顺序为先施工底眼，再施工上台阶的右半断面，最后施工上台阶的左半断面，中间移机一次，三臂凿岩台车施工过程中每循环进尺1m，施工的炮眼孔外插角斜率为孔深的±5%，外插角的方向垂直于掌子...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉奎，李玉明，王冠淇，汤春阳，王猛，国小亮，李旭阳，贾智科，姜艳超，
申请(专利权)人：中交隧道工程局有限公司北京分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11