一种隧道洞外远程靶向超前控爆开挖法

技术领域

本发明涉及一种隧道开挖方法，特别是涉及一种隧道洞外远程靶向超前控爆开挖法。

背景技术

当前隧道开挖过程中，在隧道线路范围内遇到孤石等障碍物时，只能随机在洞内进行爆破处理，在爆破处理过程中，洞内钻爆扰动造成含水粘土结构破坏，形成较大松动圈，土体易失稳造成塌方，施工安全风险高，同时，饱和渗水粘土承重能力弱，开挖过程中，孤石易在重力作用下坠落，防碍正常施工，因此，洞内钻爆穿越孤石，处理方法费时、费力、成本较大，如公开号为CN111779488A的隧道开挖方法和公开号为CN110410082A的隧道开挖超前支护方法中，均是在隧道洞内开挖时遇到孤石等障碍物时，进行随机的爆破开挖处理，在爆破开挖过程中，爆破产生的振动极易扰动已经开挖完成或者支护完成的主体结构，形成较大的松动圈，严重的还会造成土体失稳塌方，此外，孤石爆破不完全的话，在重力的作用下坠落，阻碍开挖的前进，延误工期。所以发明一种隧道洞外远程靶向超前控爆开挖的方法是迫在眉睫的事情。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道洞外远程靶向超前控爆开挖方法，达到洞外超前爆破，不影响洞内施工的目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：包括以下步骤：

步骤一：在隧道开挖之前，利用地质雷达初步确定孤石位置、轮廓尺寸；

步骤二：测量人员测量隧道主线范围数据，确定主线施工范围；

步骤三：在所述隧道主线范围外且位于主线线路走向的一侧修建钻机施作平台，并安排钻机就位；

步骤四：根据所述地质雷达测得的所述孤石位置和所述轮廓尺寸确定钻孔位置和设计深度，所述钻机依次钻探至孤石内部的所述设计深度获得爆破孔位，并布设炮孔；

步骤五：实施爆破；

步骤六：隧道开挖。

优选的，所述地质雷达选用EKKO PRO型地质雷达。

优选的，所述步骤三中的钻机施作平台选取在与孤石连线垂直于所述隧道主线的位置。

优选的，所述步骤四中的钻孔深度一致，且炮孔间距为80cm。

优选的，所述步骤五中的爆破方式采用深孔减振爆破，利用不耦合连续装药结构在孔底装药，炮孔封堵炮泥不小于9m。

优选的，所述步骤六的隧道开挖方法为三步台阶法。

优选的，所述三步台阶法施工前进行初期支护，开挖前打规格φ42×4500mm超前小导管，环向间距300mm。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本发明通过在隧道主线范围外超前勘测隧道主线范围内的孤石等障碍物，并在隧道主线范围外对孤石进行钻孔爆破，待将孤石爆破完毕后，在进行隧道的开挖掘进，以此来达到在隧道外实现隧道主线范围内的孤石超前爆破，达到不影响隧道内正常施工，快速通过隧道主线范围内的大孤石，避免造成塌方事故的目的。

2.本发明中，钻机施作平台位置在选取时，选取在与孤石连线垂直于隧道主线的位置，即钻机施作平台距离孤石最近的位置，从而达到钻机钻探深度最浅，钻进效率最高的效果，进一步缩短了施工周期，加快了施工进度。

3.本发明中在进行爆破施工时的炮孔均位于孤石的同一截面上，使得在爆破时产生的冲击力同样位于同一截面上，多个冲击力叠在一起更容易使孤石产生破碎，从而增加了爆破效率，缩短了施工周期。

4.本发明采用三步台阶法施工，并在钻进进行超前隧道掌子面的支护，通过在掌子面环向安装超前小导管，对待开挖工作面进行支护，稳固易碎、不稳定的围岩，对于后续的开挖掘进提供一个安全条件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为一种隧道洞外远程靶向超前控爆开挖方法示意图；

附图2为孤石爆破炮孔布置示意图；

其中，1、山体；2、孤石；3、主线范围；4、施作平台；5、炮孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开一种隧道洞外远程靶向超前控爆开挖方法，包括以下步骤：

步骤一：在隧道开挖之前，利用地质雷达初步确定孤石位置、轮廓尺寸；

步骤二：测量人员测量隧道主线范围数据，确定主线施工范围；

步骤三：在隧道主线范围外且位于主线线路走向的一侧修建钻机施作平台，并安排钻机就位；

步骤四：根据地质雷达测得的孤石位置和轮廓尺寸确定钻孔位置和设计深度，钻机依次钻探至孤石内部的设计深度获得爆破孔位，并布设炮孔；

步骤五：实施爆破；

步骤六：隧道开挖。

本发明通过在隧道主线范围外超前勘测隧道主线范围内的孤石等障碍物，并在隧道主线范围外对孤石进行钻孔爆破，待将孤石爆破完毕后，在进行隧道的开挖掘进，以此来达到在隧道外实现隧道主线范围内的孤石超前爆破，达到不影响隧道内正常施工，快速通过隧道主线范围内的大孤石，避免造成塌方事故的目的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1，本发明公开一种隧道洞外远程靶向超前控爆开挖方法，包括以下步骤：

步骤一：在隧道开挖之前，利用地质雷达初步确定孤石2位置、轮廓尺寸；

步骤二：测量人员测量隧道主线范围3数据，确定主线施工范围；

步骤三：在隧道主线范围3外且位于主线线路走向的一侧修建钻机施作平台4，并安排钻机就位；

步骤四：根据地质雷达测得的孤石2位置和轮廓尺寸确定钻孔位置和设计深度，钻机依次钻探至孤石2内部的设计深度获得爆破孔位，并布设炮孔5；

步骤五：实施爆破；

步骤六：隧道开挖。

本发明通过在隧道主线范围3外超前勘测隧道主线范围3内的孤石2等障碍物，并在隧道主线范围3外对孤石2进行钻孔爆破，待将孤石2爆破完毕后，在进行隧道的开挖掘进，以此来达到在隧道外实现隧道主线范围3内的孤石2超前爆破，达到不影响隧道内正常施工，快速通过隧道主线范围3内的孤石2，避免造成塌方事故的目的。

参考图1，地质雷达选用加拿大sensor&software公司制造的EKKO PRO型探地雷达系统，使用中心频率为50MHZ的天线系统，可以得到更加可靠、精确的孤石2位置和孤石2的轮廓尺寸，为后续的爆破与钻进选点提供了准确的数据基础。

参考图1,步骤三中的钻机施作平台4选取在与孤石2连线垂直于隧道主线的位置，即钻机施作平台4距离孤石2最近的位置，从而达到钻机钻探深度最浅，钻进效率最高的效果，进一步缩短了施工周期，加快了施工进度。

参考图1-2，步骤四中的钻探孔深度一致，且炮孔5间距为80cm，即钻探孔底部的炮孔5均位于孤石的同一截面上，使得在爆破时产生的冲击力同样位于同一截面上，多个冲击力叠在一起更容易使孤石2产生破碎，从而增加了爆破效率，缩短了施工周期。

参考图1-2，进一步的，步骤五中的爆破方式采用深孔减振爆破，利用不耦合连续装药结构在孔底装药，由于本发明的爆破方式为隧道洞外爆破，因而距离隧道洞内的爆破目标物距离会较远，因此，优选采用深孔减振爆破方式，更加贴合现场的实际施工情况，可以极大提高施工效率，缩短施工周期。

进一步的，步骤六中的隧道开挖方法为三步台阶法，可以适用于不同的地层隧道开挖，无论地层变好还是变坏，都能及时更改，变换成其他方法，另外，台阶法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度，台阶有利于开挖面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全。

进一步的，三步台阶法施工前进行初期支护，开挖前打规格φ42×4500mm超前小导管，环向间距300mm，通过在掌子面环向安装超前小导管，对待开挖工作面进行支护，稳固易碎、不稳定的围岩，对于后续的开挖掘进提供一个安全条件。

下面以某Ⅱ级单线铁路支线隧道为例，作具体施工方法说明：

大东沟隧道中心里程DK5+750，起止里程为DK04+503～DK06+998，全长2495米，其中进口明洞20米，出口明洞65米，暗洞2410米。9.3‰人字坡度，地貌以中低山为主以及丘陵地貌，地形由大里程向小里程方向爬坡，冲沟发育，该隧道进口浅埋段长248米，埋深9.3～15.8米，线路左边是一个缓坡，横向到隧道顶部长9.5～12.2米，围岩等级为Ⅴ级，岩层为粉质粘土，土层中有较多渗水，偶夹大小不一的泥质砂岩孤石2，而且孤石2体积较大，出现位置随机。

步骤一，在大东沟隧道开挖之前，利用EKKO PRO型探地雷达系统精确测量得到大东沟隧道主线范围3内的孤石2位置和孤石2的轮廓尺寸，所测得孤石2沿线路方向长度为6.4m，高度为3.6m；步骤二，派出测量人员进一步对大东沟隧道主线进行数据采集，并进一步确定施工范围；步骤三，由于大东沟隧道线路左侧为缓坡，所以将左侧缓坡进行修整，作为钻机施作平台4，然后钻机进场就位；步骤四，根据EKKO PRO型探地雷达测得的孤石2位置和轮廓尺寸确定钻孔位置和设计深度，钻机依次钻探至孤石2内部的设计深度获得爆破孔位，并布设炮孔5，其中，炮孔5间距80cm，共布设7个，且炮孔5处于同一钻孔深度处；步骤五，采用深孔减振爆破，利用不耦合连续装药结构在孔底装药，炮孔5封堵炮泥不小于9m，实施爆破，破除孤石2；步骤六，采用三步台阶法进行大东沟隧道开挖。如此，完成大东沟隧道修建。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。