[发明专利]一种硬岩隧道开挖方法

说明书

本申请公开了一种隧道开挖方法，主要用于在坚硬岩层开挖隧道，包括以下步骤：爆破预裂，在隧道掘进掌子面上设置炮孔和空孔，且使得所述炮孔至少和一个所述空孔相邻；采用隧道掘进机对爆破后的掌子面进行掘进。本发明提供的隧道开挖方法，对坚硬岩层进行预裂，使原始致密围岩的完整性受到破坏，从而降低开挖难度，然后再采用隧道掘进机进行开挖，能够大大提高开挖速率，采用该种方法进行隧道开挖，对开挖断面周边围岩扰动小，不会影响临近施工、附近建筑和交通安全。

技术领域

本发明属于隧洞开挖施工技术领域，具体涉及一种硬岩隧道开挖方法。

背景技术

目前，岩层开挖隧道主要有钻孔爆破法(简称钻爆法)和隧道掘进机开挖法。钻爆法通过“钻孔-装药-爆破”这一作业流程，可开挖硬度较大、断面大的岩石隧道。但是，钻爆法在施工过程中爆破冲击波较大，对围岩的扰动破坏性较大，断面周边往往产生较大范围的裂纹扩展，既破坏了围岩的原始构造，又造成隧道超挖量较大，支护成本高，限制了其应用范围。

随着开挖机械的不断发展，隧道掘进机开挖法越来越多的被采用。隧道掘进机开挖法的主要施工工艺为采用滚刀破岩、全断面机械化开挖，施工速率快，隧道成型好，不会像钻爆法那样具有大的冲击，对围岩的损伤小，几乎不产生松弛、掉块，围岩崩塌的危险小，并且该施工方法振动、噪声小，对周围的居民、临近施工和结构物的影响小。因此，隧道掘进机在泥岩、砂质泥岩和页岩等裂隙发育，以及岩石的坚固性和整体性较差的围隧道施工岩中，具有明显的优势。但是，在坚硬及特坚硬岩层环境下，隧道掘进机的滚刀破岩效率很低，刀具消耗速度快，导致停机换刀和检修频繁，施工速度低，施工成本高。

因此，在较坚硬和特坚硬岩层中开挖隧道时，对开挖断面质量要求较严格的情况下，尤其是对围岩扰动范围要求较严格的情况下，现有的施工方法均难以满足要求。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种隧道开挖方法，大大提高了开挖速率，并且对开挖断面周边围岩扰动小，不会影响临近施工、附近建筑和交通安全。

本发明提供的技术方案如下：

一种隧道开挖方法，主要用于在坚硬岩层开挖隧道，包括以下步骤：

爆破预裂，在隧道掘进掌子面上设置炮孔和空孔，且使得所述炮孔至少和一个所述空孔相邻；

采用隧道掘进机对爆破后的掌子面进行掘进。

进一步的，所述炮孔和所述空孔分别呈环形布置在掌子面上，炮孔环与空孔环内外交替间隔布置。

进一步的，所述掌子面中心布置有炮孔。

进一步的，沿掌子面边缘布置一圈空孔。

进一步的，所述炮孔与邻近的所述空孔的距离小于炮孔爆破的影响半径。

进一步的，所述炮孔深度与所述空孔深度相同且不小于1倍TBM步进距离。

本发明提供的隧道开挖方法,适用于坚硬岩层及特坚硬岩层的隧道或巷道开挖。在开挖的掌子面布置炮孔和空孔，炮孔用于安装炸药进行爆破，空孔主要用于破坏掌子面原始岩层的致密结构状态，为岩层内部应力的释放提供空间，有利于岩层在爆破过程中，岩层内部的变形、裂纹或裂缝等构造特征产生和加速发展；对坚硬岩层进行爆破破坏后，使原始致密围岩的完整性受到破坏，从而降低了开挖难度，再用隧道掘进机进行开挖掘进，能够大大提高开挖速率，并可有效降低刀具消耗。并且，通过炮孔与空孔的结合，空孔辅助炮孔对岩层进行破坏，能够在装药量较小的情况下，即可实现对岩层的破坏，能有效减少装药量，对开挖断面周边围岩扰动小，不会影响临近施工和附近建筑、交通安全。

附图说明