隧道工程超前导洞水磨钻非爆施工工法[8.23]

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1、.WORD完美.格式编辑.隧道超前导坑水磨钻非爆破施工工法中铁隧道集团一处有限公司中铁二院工程集团有限责任公司张志和匡亮陈赤坤1．前言为保证隧道在近距离下穿构筑物和建筑物的安全，必须严格控制爆破震动。一般的爆破震动控制技术,也只能是最大限度地降低爆破震动，且振速控制波动性较大，易对居民造成影响。在地表建筑物林立的城市环境下进行浅埋隧道掘进施工时，对于下穿地表抗震等级低的构筑物困难地段，或者不允许产生爆破震动的地段，非爆破开挖往往成为一种不得不选用的手段。尽管非爆破开挖具备完全减震的特点，能降低或完全解决一些因爆破开挖而对周边环境产生的影响，但其也存在一定的局限性，主要体现

2、在：机械化程度低、移动不方便，效率较低，作业范围有限，无法解决施工进度问题，因此对于长距离、大断面下穿地表建筑物隧道而言，非爆破开挖设备及工艺仅能作为爆破开挖施工的补充，无法作为主要施工手段进行施工。在重庆地区地层砂泥岩分布较广，抗滑桩和桩基等基坑开挖中利用水磨钻在垂直方向取芯劈裂开挖应用较多，据此，我们认为这种非爆开挖方法也可以在水平方向的隧道掘进中试用，为此将“水磨钻”非爆破开挖引入隧道循环施工中，达到既能减轻爆破地震动，又能达到快速施工的目的。中铁隧道集团一处有限公司在长洪岭隧道出口DK183+395～DK182+995浅埋下穿江池镇段施工中，开展了《浅埋高风险隧道

3、下穿密集民房施工爆破震动控制技术研究》课题研究，采用水磨钻非爆破的方法施工导洞，为后续扩挖提供临空面，很好地控制了后续扩挖的爆破震动，取得了一定效果，本文通过对科研成果和工艺的总结提高，形成本工法，希望给类似工程提供借鉴。2．工法特点2.1本工法投入小，施工成本低。本工法无需大型设备，所需设备成本低，轻便易维护，易于操作，并且需用劳动力较少，普通工人即可操作，设备和人员方面的投入较小，和静态爆破、铣挖法、掘进机法等低震、微震工法相比，施工成本低。2.3水磨钻及液压劈裂机工作时，不会产生震动、冲击、噪音、粉尘飞屑等，不会产生有毒气体和其它有害废弃物，对周围环境无影响，作业环

4、境明显改善。2.4与其它爆破震动控制较好的几种开挖方法相比，兼具成本和效率优势，综合效益高。2.2工艺简单，对操作人员进行简单培训即可上岗，易于学习掌握，便于推广。3．适用范围本工法适用于围岩较好、爆破震动控制严格的隧道工程开挖施工，尤其适用于采用导洞超前、后钻爆扩挖进行爆破震动控制的隧道超前导洞施工；在工期要求不严或距离较短的地段也可采用上台阶或全断面开挖。4．工艺原理4.1本工法采用“周边钻孔取芯切割＋中心钻孔劈裂”的方法进行隧道或超前导坑的非爆破法.技术资料.专业整理..WORD完美.格式编辑.开挖，减小隧道后续扩挖爆破震动。4.2采用水磨钻沿开挖区域周边以相割圆方

5、式按水平方向施钻取芯，在周边形成连续槽道，成型开挖轮廓，为中部岩体劈裂和后部隧道扩挖提供临空面。4.3在中部开挖区域周边内使用风钻按一定间距在水平方向钻劈裂孔，然后以周边槽道形成的临空面，用液压劈裂机自周边向内进行分裂开挖岩体，人工清除劈裂岩体。5．施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程（见图5.1）测量放线、布孔水磨钻钻孔、取周边岩芯钻劈裂孔液压劈裂机分裂核心岩体搭设简易台架施工准备确定非爆开挖断面人工清除劈裂岩体检查验收、信息反馈图5.1施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备按照“安全第一、预防为主、综合治理”的原则，先对施工段隧道进行超前地质测报、水文地质

6、调查及时监测的信息化施工，根据围岩级别及水文地质情况确定支护参数及开挖方法，并结合现场人员、机械配置情况制定施工方案，确保施工安全，施工方案经济、合理。5.2.2确定非爆开挖断面超前导洞非爆开挖，其断面尺寸根据隧道整体开挖断面及掏槽区大小确定，同时必须满足作业人员操作需要，又要便于现场操作，非爆开挖部分宜位于隧道下部中线处。考虑到超前导洞非爆破开挖及隧道扩挖层、支护等循环时间，按照一天一循环进行组织，同时考虑到相同周长条件下圆形面积最大的特点，非爆开挖断面也采用圆形断面，半径为1.5m左右为宜，可做到一次搭设简易作业支架、完成一次作业循环全部钻孔。5.2.3测量放线、布孔

7、1由测量人员根据隧道洞内控制导线，精确测设出非爆开挖断面的圆心，然后再在掌子面上画一个半径1.5m的圆。2水磨钻钻孔孔位可沿轮廓线连续布置。由于水磨钻行程仅有60cm，有效成孔深度在50cm左右，.技术资料.专业整理..WORD完美.格式编辑.需多次钻孔才能达到非爆区的设计循环进尺，水磨钻钻孔需存在一定外插角，若开孔处采用相切圆，则在孔位末端存在楔形岩体，断面不连续，因此，开孔时采用咬合圆的型式，消除孔末端的楔形岩石，形成连续的临空面。3中部用于劈裂的钻孔孔间距40cm、排距40cm，沿隧道中线呈梅花形左右对称布置。图5.2.