一种大断面市政硬岩隧道机械开挖方法与流程

本发明涉及隧道挖掘，具体来说是一种大断面市政硬岩隧道机械开挖方法。

背景技术：

1、目前新建市政隧道周边或多或少都存在既有建构筑物，甚至还存在居民的房屋建筑，隧道掘进施工将对周边建构筑物产生较大影响。现有隧道施工技术一般采用钻爆法、掘进机、水磨钻等施工方法。采用钻爆法进行隧道掘进施工速度快、成本低，但是审批手续繁琐，且对周边既有建构筑物影响巨大。采用掘进机进行隧道掘进在弱风化和中风化岩层中掘进效率低且对电力配套要求很高。采用水磨钻进行隧道掘进，施工速度慢且成本较高，不适用于工期要求高、断面大的隧道工程。

2、中国发明专利cn113669069a公开了一种硬岩隧道机械开挖方法，采用的是地质钻机、凿岩台车、楔形劈裂器、岩石胀裂器、液压胀裂器等多种设备。需要经过钻眼、装膨胀剂、岩体截割、涨裂等施工步骤，工效繁琐，需要投入操作人员多，暴露在隧道掌子面时间长，安全风险高，且工效相对较慢，开挖方法采用的是全断面纵向切割，更适用于中小断面的隧道。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大断面市政硬岩隧道机械开挖方法，通过改进开挖设备和开挖工艺，研发配套开挖防撞、降温降尘装置，减少隧道掘进施工对隧道周边及建构筑物的扰动，使建构筑物沉降变形和安全风险在可控范围，快速、稳定地进行隧道掘进，达到提高施工工效，降低成本目的。

2、为了实现上述目的，设计一种大断面市政硬岩隧道机械开挖方法，所述方法具体如下：s1. 施工测量：隧道洞口设置水准点和坐标控制点，隧道掘进前根据设计断面进行放样，在掌子面标出开挖轮廓线，以隧道中线和上下台阶分界线交点为圆心，角度为180°的扇形为第一断面，位于第一断面外侧的第二断面，位于第二断面外侧，且上台阶开挖轮廓线向内预留30-50cm的第三断面，位于下台阶上层呈矩形的第四断面，位于下台阶下层呈矩形的第五断面；s2. 标记出上台阶开挖轮廓线后，进行分步开挖,上台阶第一断面开挖，采用超大型挖机，配置直角型破碎锤和一字型钎杆进行第一断面破除，破碎点位上下间距50±5cm，左右间距50±5cm，单次破除厚50±5cm，掏槽形成临空面后每50±5cm一层向上破除；上台阶第二断面开挖，待第一断面开挖出渣完成，采用超大型挖机，配置直角型破碎锤和一字型钎杆进行第二断面破除，开挖厚度为30±5cm，破碎点位间距均控制在30±5cm，每层向上破除，在开挖到距离上台阶断面外轮廓线30-50cm结束第二断面开挖；上台阶修边：采用大型挖机或中小型挖机，配直角型破碎锤和锥形钎杆对第三断面进行修边，根据开挖外轮廓线进行破除剩余30-50cm岩体，破碎点位间距控制在10-20±5cm ，以第二断面边线多次少量向上开挖修整；下台阶开挖：采用超大型挖机，配直角型破碎锤和一字型钎杆进行下台阶开挖，下台阶按照第四断面和第五断面从上至下分层进行破除，下台阶破碎点位间距控制在50±5cm布置。

3、优选的，本发明所述方法还包括：s3隧道出渣：隧道掘进过程中，根据渣量和设备作业空间，分次进行出渣；s4初期支护及二次衬砌：每循环隧道掌子面掘进完成后，立即施做初期支护，初期支护施工包括立架、挂网、锚杆、喷锚等施工步序；隧道二次衬砌采用移动式液压模板台车浇筑。

4、本发明同现有技术相比，其优点在于：

5、1.设备成本低，适用范围广。本发明是对现有的设备进行改装，改装周期短成本低；能根据隧道断面进行针对性改装，适应各种不同断面的硬岩隧道。

6、2.开挖精度高，超挖量小。机械开挖能更好的控制掌子面的开挖轮廓线，相对于其他方法超挖量更小。

7、3.施工过程对周边环境、建构筑物扰动小。隧道掘进过程中，相对于爆破施工等方式对周边居民和建构筑物影响小，隧道周边建构筑物的变形和沉降在可控范围。

8、4.开挖工效快，安全性高。开挖全过程除开挖设备操作人员，不需要钻孔、装药等操作人员，工人数量少，且施工人员在掌子面暴露时间短，安全性更高。

9、5.有害气体少，施工人员身体健康有保障。钻爆法开挖会产生大量一氧化碳、二氧化硫等有毒有害气体；机械开挖产生的有害气体少，隧道内施工环境更好。

10、6. 本发明方法在钻孔、切割、破除连续同步进行，各工序没有时间间隔，开挖工效更快，适用于对工效要求更高的大断面隧道。

11、7. 本方法是按照上台阶和下台阶分区域分别从纵向和竖向分别进行开挖和破除，上下台阶两个断面拉开操作距离后，可以同时进行开挖作业，效率相对于全断面作业有很大的提升。

技术特征：

1.一种大断面市政硬岩隧道机械开挖方法，其特征在于所述方法具体如下：

2.如权利要求1所述的一种大断面市政硬岩隧道机械开挖方法，其特征在于所述方法还包括：

技术总结本发明涉及隧道挖掘技术领域，具体来说是一种大断面市政硬岩隧道机械开挖方法，具体如下：S1角度为180°扇形的第一断面，依次展开的第二断面、第三断面，下台阶呈矩形的第四断面、第五断面。S2先进行第一断面破除，待第一断面开挖出渣完成，进行第二断面破除；对第三断面进行修边；按照第四断面和第五断面从上至下分层进行破除。本发明优点在于：1设备成本低，适用范围广；2开挖精度高，超挖量小；3施工过程对周边环境、建构筑物扰动小；4开挖工效快，安全性高；5本方法是按照上台阶和下台阶分区域分别从纵向和竖向分别进行开挖和破除，上下台阶两个断面拉开操作距离后，可以同时进行开挖作业，效率相对于全断面作业有很大的提升。技术研发人员：段学锋,殷永云,苟超,王鹏,左顺,李红波,古杨,万泽伟受保护的技术使用者：中铁上海工程局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15