一种防岩爆落石的隧道掘进支护方法与流程

1.本发明属于隧道掘进技术领域，具体涉及一种防岩爆落石的隧道掘进支护方法。


背景技术：

2.随着隧道工程的发展，许多硬岩隧道穿越高地应力或具有膨胀应力区域，然而，在高地应力或具有膨胀应力区域进行开挖时，由于开挖载荷的影响，使得围岩发生应力集中以及应变能聚集，从而引起围岩出现空间上随机破裂、弹射和抛出的岩爆现象，这种现象常见于深埋隧道掌子面、拱顶和拱肩。目前岩爆地段主要采用以下几种措施进行安全防护：(1)打锚杆孔洞进行泄压处理；(2)增加爆破开挖与后续工序的间隔时间；(3)利用防护网或台车立架支护。
3.现有隧道建设中，在穿越高地应力或具有膨胀应力区域时，岩爆现象屡有发生。采用打锚杆孔洞泄压处理或增加爆破开挖与后续工序的间隔时间的被动防护，不但影响施工进度，而且很难判定应力释放程度。除此之外，也可采用防护网或台车立架支护进行主动防护。防护网具有寿命长、安装程序标准化、易铺展等优点，但施工程序较为繁琐、复杂，无法保证施工进度；台车立架支护在一定程度上可以减轻岩爆对施工人员及施工设备的威胁，但是，支撑效果不好，安全性较低。


技术实现要素：

4.针对现有技术中岩爆地区安全支护方式施工繁琐、影响施工进度且支撑效果不好，安全性较低的问题，本发明提供一种防岩爆落石的隧道掘进支护方法，其目的在于：提高生产效率和安全性，减轻对施工人员和设备的威胁。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种防岩爆落石的隧道掘进支护方法，包括以下步骤：
7.步骤1：施工准备，预制钢管片；
8.步骤2：钻孔爆破，根据设计要求，在预定位置进行钻孔爆破；
9.步骤3：出渣，清理爆破产生的土石并运出隧道；
10.步骤4：喷射混凝土，对爆破后的围岩进行混凝土喷射；
11.步骤5：钢管片拼装，将钢管片拼装在喷射完混凝土后的围岩上；
12.步骤6：重复步骤2
‑
5，进行下一环的掘进和支护；
13.步骤7：当后端围岩变形稳定之后，拆解隧道后端的钢管片并拼装在隧道前端进行围岩支护；
14.步骤8：重复上述步骤，直到完成隧道施工完成。
15.采用该技术方案后，隧道发生岩爆时，将会对钢管片进行挤压，钢管片的支护反力会抵挡围岩岩爆时的压力，进而提高岩体的稳定性，减少围岩的暴露时间，有效阻止岩爆崩石的发生，并将小块崩石限制在一定的空间内，最终实现岩爆隧道的安全防护。与打锚杆孔洞泄压处理、增加爆破开挖与后续工序的间隔时间以及防护网相比，本方法可实现钻爆开
挖与支护分开，缩短开挖循环，且操作简单便捷，能有效提高生产效率，减少施工时间。与台车立架支护相比，本方法支护更加稳定，进一步减轻对施工人员和设备的威胁，安全性更高。
16.优选的，步骤1中的钢管片的尺寸与隧道轮廓的尺寸相适应，且钢管片上设置有用于锚杆施工的预留孔。
17.采用该优选方案后，可以通过钢管片上的预留孔进行锚杆施工，进一步提高支护的强度和安全性。
18.优选的，步骤2中采用三臂凿岩台车进行钻孔。
19.优选的，步骤3中在出渣之前，先打开风机对隧道内进行通风，直到隧道中的空气达到规范要求。
20.采用该优选方案后，能够加快隧道中空气的流通，使隧道中的空气尽快满足施工需求，保证施工安全。
21.优选的，步骤3中在出渣时，对掌子面上疏松的土石进行清理。
22.采用该优选方案后，能够防止在支护时掌子面上疏松的土石掉落砸伤施工人员的情况，安全性更高。
23.优选的，步骤5中，钢管片拼装时按自下而上的顺序进行。
24.采用该优选方案后，管片拼装更加便捷，施工更加方便。
25.优选的，钢管片拼装时，使用水平尺将第一块管片与上一环管片精确找平，同时拧紧纵向和环向螺栓，使钢管片与上一环钢管片位于同一平面上。
26.采用该优选方案后，能够提高管片拼装的平整度。
27.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
28.1.隧道发生岩爆时，将会对钢管片进行挤压，钢管片的支护反力会抵挡围岩岩爆时的压力，进而提高岩体的稳定性，减少围岩的暴露时间，有效阻止岩爆崩石的发生，并将小块崩石限制在一定的空间内，最终实现岩爆隧道的安全防护。
29.2.与打锚杆孔洞泄压处理、增加爆破开挖与后续工序的间隔时间以及防护网相比，本方法可实现钻爆开挖与支护分开，缩短开挖循环，且操作简单便捷，能有效提高生产效率，减少施工时间。
30.3.与台车立架支护相比，本方法支护更加稳定，进一步减轻对施工人员和设备的威胁，安全性更高。
附图说明
31.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
32.图1是本发明的示意图；
33.图2是钢管片的结构示意图。
34.其中，1
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三臂凿岩台车，2
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安装有管片拼装机的履带车，3
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钢管片，4
‑
预留孔。
具体实施方式
35.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅
是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
37.下面结合图1对本发明作详细说明。
38.一种防岩爆落石的隧道掘进支护方法，包括以下步骤：
39.步骤1：施工准备：
40.机械准备：准备好隧道建设过程中所要用到的施工机械和设备(如图1中的三臂凿岩台车1、安装有管片拼装机的履带车2)，并对施工机械开展全方位的检查，以确保施工机械能够正常工作。
41.技术准备：施工之前认真查阅图纸与计划书，全方位的掌握项目的具体地质状况、水文环境与隧道周边的建筑物等，并开展由上及下的技术交底工作。
42.物质准备：准备施工需要用到的材料，并确保材料符合相关的质量要求才可以进入到场地中。钢管片3根据设计参数，需在预制厂内加工完成，确保加工的钢管片外侧紧贴隧道岩壁，且钢管片上设置有预留孔4(用于锚杆施工，图中未示出)，钢管片四周设置有螺纹孔用于钢管片之间的纵向和环向连接。
43.步骤2：钻孔爆破，钻孔前依照图纸的标准，开展对应的施工放样工作，依次找出周边孔、辅助孔以及掏槽孔的具体位置，并精准的明确其数量，然后利用三臂凿岩台车进行钻孔，然后安装炸药进行爆破。
44.步骤3：出渣，清理爆破产生的土石并运出隧道。爆破之后打开风机开展通风工作，等到洞体中的气体达到出渣标准之后，才可以进行下一步的入洞出渣工作。出渣环节中要求对掌子面上疏松的土石开展全方位的清洁工作，以免在支护环节中出现掉落伤人的事件，出渣工作完成后方可进行下一步的支护工作。
45.步骤4：喷射混凝土，对爆破后的围岩进行混凝土喷射，喷射厚度控制在6
‑
10cm。
46.步骤5：钢管片拼装，将钢管片拼装在喷射完混凝土后的围岩上。拼装前彻底清除安装部位的垃圾和积水，同时必须注意钢管片的定位精确，尤其是第一环要做到居中安放；拼装时采取自下而上的原则，且需要把握好管片的平整度、环面的超前量以及椭圆度，还要用水平尺将第一块管片与上一环管片精确找平；钢管片之间采用螺栓连接，边拼装管片边拧紧纵、环向连接螺栓，拼装时各个管片需贴紧并通过螺栓调节缝隙及错位情况进行安全防护。
47.步骤6：重复步骤2
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5的，进行下一环的掘进和支护；
48.步骤7：当后端围岩变形稳定之后，利用履带车上的管片拼装机拆解隧道后端的钢
管片并拼装在隧道前端进行围岩支护。
49.步骤8：重复上述步骤，前端掘进并喷射混凝土后，不断将后端的钢管片拆解到前端进行支护，直到完成隧道施工完成。
50.采用本发明不仅能够对岩爆隧道进行安全防护，对围岩的支护更加稳定，进一步减轻对施工人员和设备的威胁，安全性更高，还能够提高工作效率，对钢管片可以循环利用，降低施工成本。
51.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。