[发明专利]一种III级以上围岩段隧道快速掘进的破岩方法

说明书

本发明提供了一种III级以上围岩段隧道快速掘进的破岩方法，属于隧道开挖破岩技术领域。本方法包括以下步骤：(1)采用钻爆法在隧道掌子面的中间区域依次进行第一开挖和第二开挖，将隧道掌子面开挖形成两部分，分别为中间超前导洞和环绕在所述中间超前导洞周边的预留光爆层；(2)对步骤(1)中的预留光爆层和中间超前导洞同步进行第三开挖，之后对所得中间超前导洞进行第四开挖；其中，对预留光爆层进行开挖的方式为高压气体膨胀破岩法，对中间超前导洞进行开挖的方式为钻爆法；(3)重复步骤(2)，实现III级以上围岩段隧道掘进。本方法具有光面效果好、围岩损伤小、爆破振动小的优点，能够有效避免隧道掌子面超欠挖现象。

技术领域

本发明涉及隧道开挖破岩技术领域，尤其涉及一种III级以上围岩段隧道快速掘进的破岩方法。

背景技术

目前，山岭隧道掘进的方法主要有钻爆法和掘进机法，其中钻爆法在隧道掘进中占有很大的比重，约占隧道工程总量的95％以上。采用钻爆法进行隧道掘进时，爆破破岩是隧道开挖的先行工序，爆破效果直接影响施工的进度、安全以及成本。当爆破施工效果不佳时，存在超欠挖、振动大、爆后围岩损伤严重等现象，其中超欠挖造成的停工时间约占总工期的30％。

为了防止隧道施工中的超欠挖现象，使爆出的新壁面保持平整而不受明显破坏，目前主要采用光面爆破技术。现有的光面爆破技术主要采用全断面开挖，通过使用微差爆破技术控制起爆顺序，以期达到爆破后轮廓线符合设计轮廓要求的目的。但在实际应用中，炸药爆炸产生的强烈冲击波仍然不可避免，会对隧道围岩产生强烈地扰动。由于微差爆破控制参数难以精准控制，特别是在全断面开挖时，光爆采用的炮眼数量较多，难以满足各光爆眼同时起爆，导致光面爆破效果不足，造成超欠挖、隧道进尺不足等现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种III级以上围岩段隧道快速掘进的破岩方法，本发明在III级以上围岩段隧道施工过程采用炸药爆破和高压气体膨胀破岩技术组合，采用中间超前导洞和预留光爆层开挖方式，可以提升III级以上围岩段开挖效率，避免超欠挖、隧道进尺不足等现象，并且可以降低破岩过程对隧道周边围岩的损伤、减小爆破振动，保证隧道轮廓线的精准控制。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种III级以上围岩段隧道快速掘进的破岩方法，包括以下步骤：

(1)采用钻爆法在隧道掌子面的中间区域依次进行第一开挖和第二开挖，将所述隧道掌子面开挖形成两部分，分别为中间超前导洞和环绕在所述中间超前导洞周边的预留光爆层；

(2)对所述步骤(1)中的预留光爆层和中间超前导洞同步进行第三开挖，之后对所得中间超前导洞进行第四开挖；其中，对所述预留光爆层进行开挖的方式为高压气体膨胀破岩法，对所述中间超前导洞进行开挖的方式为钻爆法；

(3)重复所述步骤(2)，实现III级以上围岩段隧道掘进；

其中，所述第一开挖和第二开挖的深度分别记为A1和A2；所述第三开挖过程中，对预留光爆层进行开挖的深度记为B，对中间超前导洞进行开挖的深度记为A3；所述第四开挖的深度记为A4，所述A1＝A2＝A3＝A4＝0.5B。

优选地，所述预留光爆层的厚度为70～100cm。

优选地，所述A1＝3～5m。

优选地，采用所述钻爆法进行开挖时，单孔装药量为2～4kg。

优选地，采用所述钻爆法进行开挖后还包括通风排尘和机械装载出渣。

优选地，所述高压气体膨胀破岩法包括如下操作步骤：