一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，解决了现有技术中隧道施工爆破环境存在安全隐患的问题，具有降低安全隐患，降低空气污染的问题，且有利于提高施工效率的有益效果，具体方案如下：一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，包括在隧道掌子面进行定位放线确定隧道开挖位置和方向；待定位放线后，对隧道掌子面进行水力冲击，切割出隧道开挖轮廓线，使得开挖岩体与围岩分离；在隧道掌子面进行钻孔，并在钻孔内放置静力破碎剂，待静力破碎剂膨胀后使得开挖岩体破碎。体破碎。体破碎。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法


[0001]本专利技术涉及土木工程施工
，尤其是一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]21世纪是地下空间大量开发利用的一个世纪，随着我国经济的迅速发展，对交通的需求日益增长，国家不断加大公路、铁路、市政等基础设施建设的力度，隧道工程迎来了蓬勃发展阶段。隧道建设全过程朝着更加安全、高效、环保的方向不断优化。
[0004]根据专利技术人了解，目前钻爆法是隧道的主要开挖方式，根据隧道的设计要求，结合隧道自身的形状、结构、地质勘查资料，利用挖孔埋设炸药爆破的方法，不断破碎前方岩石，从而实现隧道的贯通。但这种方法存在爆破程度无法掌握易形成断面的超挖欠挖，爆破带来极大震动不利于发挥隧道围岩自稳能力，周围建筑物受震动扰动，施工环境恶劣等问题，部分碎石飞溅带来安全隐患和隧道内爆破会产生空气污染等问题，而且无法实现隧道安全、高效、环保的掘进。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，根据水力冲击切割使岩体破裂实现隧道需要开挖的岩体与围岩分离，静力破碎剂固化使岩石破碎。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，包括如下内容：
[0008]在隧道掌子面进行定位放线确定隧道开挖位置和方向；
[0009]待定位放线后，对隧道掌子面进行水力冲击，切割出隧道开挖轮廓线，使得开挖岩体与围岩分离；
[0010]在隧道掌子面进行钻孔，并在钻孔内放置静力破碎剂，待静力破碎剂膨胀后使得开挖岩体破碎。
[0011]上述的隧道开挖方法，在定位放线后，通过水力冲击切割出隧道开挖轮廓线，能够使得围岩与开挖岩体分离，避免对围岩的扰动；再通过钻孔注入静力破碎剂，待静力破碎剂膨胀后使得开挖岩体破碎，有利于减少隧道洞内粉尘，有利于改善隧道开挖的施工环境。
[0012]如上所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，在隧道掌子面进行定位放线，确定水力冲击的隧道轮廓线和所述钻孔的位置；
[0013]隧道轮廓线包括隧道内轮廓线、隧道外轮廓线，隧道外轮廓线即为速到所述的隧道开挖轮廓线。
[0014]如上所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，针对确定的所述
隧道内轮廓线，为了便于水力冲击对隧道掌子面进行切割，所述水力冲击的方向与隧道掌子面呈设定角度，并与隧道外轮廓线形成切割锐角；
[0015]在水力冲击完成后，隧道内轮廓线、隧道外轮廓线与隧道掌子面成楔形体，并清除楔形体。
[0016]如上所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，针对确定的所述隧道外轮廓线，所述水力冲击的方向垂直于隧道掌子面方向，以保证隧道外轮廓线，不会过多的切割到围岩。
[0017]如上所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，通过水枪进行所述的水力冲击，水枪为高压水枪，即其喷射出高压水射流，能够使得岩体沿射流方向发生破裂。
[0018]如上所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，所述水枪包括用于形成水射流的切割头，切割头通过管路与水泵连接，水泵设于供水部件内，水泵为切割头提供所需的水量并产生必要的工作压力。
[0019]如上所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，对所述隧道掌子面钻孔后，为保证静力破碎剂能够充分发挥作用，对钻孔内部进行清理残渣。
[0020]如上所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，所述静力破碎剂的安置方法，包括如下内容：
[0021]将粉状静力破碎剂加入适量水调成流动状浆体，注入钻孔中；
[0022]设定时间后，静力破碎剂固化膨胀对周围岩体施加膨胀力使开挖岩体胀裂；
[0023]注入静力破碎剂后，作业人员保持安全距离。
[0024]如上所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，所述待静力破碎剂固化膨胀后，清理胀裂的岩石碎渣，并对隧道进行支护。
[0025]如上所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，所述切割头通过多自由度机器人来支撑；
[0026]机器人或机械台安装于能够移动的固定架，随着隧道的开挖，固定架能够沿着隧道的纵向方向实现移动。
[0027]上述本专利技术的有益效果如下：
[0028]1)本专利技术通过水力冲击的方式，可切割出隧道轮廓线，使围岩与开挖岩体分离，可以避免对围岩的扰动，有利于充分发挥围岩的自承能力；进一步通过静力破碎剂固化，可使得岩石挤压胀裂破碎，有利于减少隧道洞内粉尘，不产生爆破带来的空气污染，有利于改善施工环境。
[0029]2)本专利技术通过水力冲击的方式与静力破碎二者结合，不产生爆破振动，不会影响隧道内其他监测元件的监测数据，有利于隧道内其他工序的顺利进行；而且整体可简化钻爆法中爆破施工环节和排险环节，减少施工工序，接续施工，有利于提高施工效率。
[0030]3)本专利技术通过水力冲击的方式切割隧道开挖轮廓线，原材料来源广泛，水枪操作难度相对于传统爆破的方式是较低的；而且静力破碎剂成本较低，两者结合进行隧道开挖，有利于降低施工成本。
[0031]4)本专利技术通过水力冲击与静力破碎结合来代替钻爆法中的爆破环节，整个过程不产生爆破不会产生石头飞溅的问题，可避免造成地层扰动过大引发地面塌陷和近接敏感建
(构)筑物破损等事故，施工方法更加安全。
[0032]5)本专利技术通过水枪来切割出隧道轮廓线，水枪可通过机器人或机械台支撑，使得水枪切割控制操作精准；再同与静力破碎剂一起施工，不会出现隧道超挖欠挖的问题，该施工方法更加安全。
附图说明
[0033]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0034]图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法的流程图。
[0035]图2是隧道剖面图位置示意图；
[0036]图3是图2中A
‑
A剖面示意图；
[0037]图4是图2中B
‑
B剖面示意图；
[0038]图5是图3中C
‑
C剖面示意图；
[0039]图中：1.隧道围岩；2.隧道外轮廓线；3.隧道内轮廓线；4.钻孔；5.内外轮廓线与掌子面形成的楔形空间；6.隧道已开挖段。
具体实施方式
[0040]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0041]需要注意的是，这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，其特征在于，包括如下内容：在隧道掌子面进行定位放线确定隧道开挖位置和方向；待定位放线后，对隧道掌子面进行水力冲击，切割出隧道开挖轮廓线，使得开挖岩体与围岩分离；在隧道掌子面进行钻孔，并在钻孔内放置静力破碎剂，待静力破碎剂膨胀后使得开挖岩体破碎。2.根据权利要求1所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，其特征在于，在隧道掌子面进行定位放线，确定水力冲击的隧道轮廓线和所述钻孔的位置；隧道轮廓线包括隧道内轮廓线、隧道外轮廓线，隧道外轮廓线即为速到所述的隧道开挖轮廓线。3.根据权利要求2所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，其特征在于，针对确定的所述隧道内轮廓线，所述水力冲击的方向与隧道掌子面呈设定角度，并与隧道外轮廓线形成切割锐角；在水力冲击完成后，隧道内轮廓线、隧道外轮廓线与隧道掌子面成楔形体，并清除楔形体。4.根据权利要求2所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道开挖方法，其特征在于，针对确定的所述隧道外轮廓线，所述水力冲击的方向垂直于隧道掌子面方向。5.根据权利要求1所述的一种基于水力冲击破碎与静力破碎的隧道...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪亮，刘洋，李术才，李利平，周宗青，成帅，周申，范宏运，杨光宇，李尚安，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：