[发明专利]高压气体膨胀破岩方法及其小净距双连拱隧道施工方法

说明书

本发明公开了一种高压气体膨胀破岩方法及其小净距双连拱隧道施工方法，属于隧道施工技术领域，破岩方法包括：在开挖区域的中部开设扩腔槽，从扩腔槽至开挖区域的边缘逐圈划分爆破层，并钻设爆破孔及填埋高压气体膨胀管，从扩腔槽至开挖区域的边缘方向逐层爆破，在每层爆破层爆破后对致裂岩体进行机械开挖排渣；施工方法包括：先行洞采用预留核心土上下台阶法开挖，后行洞采用单侧壁导坑法开挖，并在开挖时，掌子面上的各开挖区域均采用高压气体膨胀破岩方法。扩腔槽可为爆破致裂提供临空面和补偿空间，引导周边岩石向扩腔槽方向致裂和抛掷，达到最佳爆破效果，而逐层爆破可使每次爆破都会形成新的临空面，保证最终爆破效果避免超欠挖，降低扰动。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是涉及一种高压气体膨胀破岩方法及其小净距双连拱隧道施工方法。

背景技术

随着我国交通轨道设施的不断发展和完善，各交通综合体间的交集影响也越来越复杂。其中，在破碎软岩环境下开挖浅埋小净距双连拱隧道时，由于洞口地段围岩风化破碎较为严重，强度及稳定性差，开挖时易坍塌，一旦地层坍塌过大导致隧道上方土体沉陷，不可避免的就会影响上方的既有交通设施的正常使用。因此在施工过程中，降低对先后导洞和隧道围岩的扰动以及保证隧道支护的稳定情况，变得尤为重要，而降低扰动的关键就在于，隧道的具体施工方法选择和开挖方法的实施方式。

山岭隧道施工方法主要有全断面法、台阶法、预留核心土法和CD法等，在选择开挖工法时，需根据具体现场环境以及不同工法优缺点综合比选合适方案。山岭隧道开挖方法主要有钻爆法和机械法，其中钻爆法相较于机械法效率高、工期短，因此占有很大比重，其原理是利用装入钻孔中的炸药爆炸时产生的冲击波及爆炸物做功来破碎坑道范围内的岩体，钻爆作业必须按照钻爆设计钻眼、装药、连线和引爆，同时应满足钻眼爆破施工的质量要求，但爆破法扰动较大，很容易出现超挖和塌陷问题，而若顾虑扰动大而减少钻眼数量和降低装药量，则又会出现欠挖问题。为此，近年来逐渐兴起了一种环境友好型破岩技术——高压气体致裂法，通过在爆破孔中装设二氧化碳爆破管，然后再激发活化剂来加热使液态二氧化碳瞬间膨胀产生高压，以此产生高压气楔对岩石进行抛移和胀裂，实现破碎岩石的功能，该方法污染少、振动小、安全性能好、噪声低、易控制等特点，所以它能适用于多种场合，比炸药的适用范围更广。目前隧道采用高压气体致裂法进行开挖时，普遍做法是直接在掌子面上的爆破区域上满布爆破孔，然后在爆破孔内埋设二氧化碳爆破管后便直接进行爆破，如专利号为“201911064828.2”，专利名称为“一种隧道高压气体破岩的孔眼填塞装置及其方法”中附图3所示，但该方法较损耗大、效率低，无论是爆破时的扰动，还是爆破的精度、超欠挖方面上均有很大的优化、改进空间。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种高压气体膨胀破岩方法及其小净距双连拱隧道施工方法，中部扩腔槽可为爆破致裂提供临空面和补偿空间，引导周边岩石向扩腔槽方向致裂和抛掷，达到最佳爆破效果，而逐层爆破方式可使每次爆破都会形成新的临空面，每次爆破均会达到最佳爆破效果，从而保证最终的爆破效果，避免超欠挖，降低扰动，保证了既有结构的稳定性，兼顾了安全、效率和质量，不仅污染少噪声低，还易控制。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明公开了一种高压气体膨胀破岩方法，包括以下内容：

在开挖区域的中部开设扩腔槽，并从所述扩腔槽至所述开挖区域的边缘逐圈划分爆破层，在所述爆破层内钻设爆破孔；

向所述爆破孔内填埋高压气体膨胀管；

从所述扩腔槽至所述开挖区域的边缘方向逐层爆破，并在每层所述爆破层爆破后对致裂岩体进行机械开挖并排渣。

优选地，全部或间隔向所述爆破孔内填埋高压气体膨胀管，具体视围岩等级以及爆破效果而定。

还公开了一种小净距双连拱隧道施工方法，包括以下内容：先行洞采用预留核心土上下台阶法开挖，后行洞采用单侧壁导坑法开挖；所述先行洞和所述后行洞开挖时，掌子面上的各开挖区域均采用了上述的一种高压气体膨胀破岩方法。