地下大型洞库工程球柱组合体开挖方法
【专利摘要】本发明属于于大型洞库工程球柱组合体开挖的【技术领域】，具体涉及一种地下大型洞库工程球柱组合体开挖方法，解决了地下大型洞库球柱组合体的开挖及出碴难题。步骤为：1）通道开挖，上、下通道开挖，罐室下部开挖球冠形装车空间；2）罐帽开挖，从罐帽中心向下开挖竖井，将罐室上下贯通，碴体直接推入竖井，配合扒碴，从下通道用自卸车运至弃碴场；罐帽开挖分上下两部进行；3）罐体开挖，罐体中间的内岩体采用潜孔钻，逐步从中心向四周辐射开挖的办法，罐体边缘采用气腿式风钻开挖。本发明各道工序间衔接有序，做到了均衡生产，并能开展多工序同步施工、平行作业，使工程工期得到了保障。
【专利说明】地下大型洞库工程球柱组合体开挖方法
【技术领域】
[0001]本发明属于大型洞库工程球柱组合体开挖的【技术领域】，具体涉及一种地下大型洞库工程球柱组合体开挖方法。
【背景技术】
[0002]对于大型洞库工程球柱组合体开挖施工，目前采用的方法为:罐帽从中间通道向两侧直条形全高开挖，罐体分步分层开挖。该方法的缺点是:
I)球冠形罐帽开挖高度为7m，一次性开挖高度过大，开挖过程中需搭设脚手架施工平台，费工费时，且不利于罐顶初期支护锚杆钻孔安装、钢筋网安装及喷射砼施工；从中间通道向两侧直条形开挖，由于罐顶开挖线为曲线，曲率一直在变化，开挖线型控制较难。
[0003]2)圆柱形罐体开挖方法分步分层开挖，开挖过程中分层台阶上容易造成积碴过多，需人工进行清碴，施工周期加长，费工费时。且第一层开挖完成后，开挖第二层时，因受施工平台局限性限制，开挖操作难度较大。因此，有必要对其进行优化和创新。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种地下大型洞库工程球柱组合体开挖方法，解决了地下大型洞库球柱组合体的开挖及出碴难题，提出正确的开挖方法，合理的工序安排，缩短工期、节约成本，为类似工程施工提供实践经验。。
[0005]本发明采用如下技术方案实现:
一种地下大型洞库工程球柱组合体开挖方法，其特征在于步骤如下:
1)、通道开挖，
采用全断面光面爆破技术，开挖循环进尺2.0m,上通道开挖至罐帽后，以宽5m，高至穹顶边缘线的断面开挖至罐帽的另一侧；下通道开挖至罐室后，在罐室下部开挖出一个球冠形装车空间；
2)、罐帽开挖，
通道开挖进罐室后，从罐帽中心向下开挖竖井，将罐室上下贯通，碴体直接推入竖井，配合扒碴，从下通道用自卸车运至弃碴场；罐帽开挖分上下两部进行，先开挖罐帽上部，边开挖边支护；罐帽上部开挖从中间通道向两侧沿切线环向逐步开挖，每环宽度2m，每环开挖形状为圆柱体，罐顶周边采用光面爆破、控制在2 m的短进尺、弱爆破控制球冠体线型，罐帽下部开挖方法同罐体；
罐帽底面开挖至环梁底面下lm，避免后续开挖罐体时对新浇筑的环梁混凝土造成损伤，且严格控制环梁基岩位置开挖，避免对环梁基岩造成破坏；
3)、罐体开挖，
罐帽开挖、支护完成后，开始进行罐帽壳体施工，待壳体砼强度达到标准值后开始进行罐体开挖；
罐体中间的内岩体采用潜孔钻，逐步从中心向四周辐射开挖的办法，利用中心竖井为爆破临空面，垂直打眼，逐步剥落，并把碴体通过竖井下滑至底部坑道，用大型出碴设备运走，
罐体边缘采用气腿式风钻开挖，利用宽度3.5m环向岩带做为作业平台，周边眼采用光面爆破，垂直打眼，逐层开挖。
[0006]本发明具有如下有益效果
1)、解决地下大型洞库球柱组合体的开挖及出碴难题:地下储油库在全国范围内已停建三十年之久，罐体为圆柱体，罐帽为球冠体，开挖高度较大，施工通道狭窄，且深埋于地下，施工技术相对不成熟，施工工艺复杂，开挖难度较大，出碴运输困难。本文提出了球柱组合体的合理开挖顺序和正确的开挖方案，解决地下洞库的开挖及出碴难题
2)、节约成本:①罐帽分两层开挖，上层开挖时，边开挖边支护，以下层岩面做为施工平台。减少脚手架用量，节约成本33826.8元。
[0007]②、罐体开挖方量约9200 m3，中间直径26m范围内开挖采用潜孔钻，以竖井为临空面沿四周辐射开挖，可节约成本244728元
③、罐帽开挖、支护完成后，进行罐帽壳体施工，可节约成本554209.5元
3)、工期及质量:采用上述开挖技术，解决了地下球柱组合体的开挖、出碴难题，使各道工序间衔接有序，做到了均衡生产，并能开展多工序同步施工、平行作业，使工程工期得到了保障。质量方面，罐帽及柱体开挖成型良好，超欠挖值控制在规范允许偏差范围内，工程质量达到国家施工验收规范合格标准。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为通道开挖进罐室示意图，
图2为图1的a_a断面图，
图3为罐帽开挖示意图，
图4为图3的b-b断面图，
图5为罐体开挖示意图，
图6为图5的c-c断面图。
[0009]图中:1-罐帽部分，2-竖井，3-装车空间，4-上通道，5-下通道，6_环梁基岩，7_罐帽上部开挖，8-罐体下部开挖。
【具体实施方式】
[0010]本发明是位于岩体中的地下大型洞库球柱组合体罐室的开挖方法，特别适用于地下大型储油库球冠形罐帽及圆柱形罐体的开挖。
[0011]实施例:1、地下大型洞库施工现状。
[0012]该工程为地下6个IOOOOm3储油罐，罐室设置上下两条通道，通道断面均为马蹄形，上通道断面为2.8mX 4.36m，下通道断面为4.0mX 3.86m,。罐室及通道围岩等级为II级微风化花岗片麻岩。洞库罐室开挖总高度为23.463 m，罐室罐帽为球冠体，球半径为29.7m，球冠下口直径32.6m，矢高为4.873 m。罐体为高18.59 m、直径31m的圆柱体。周边设宽为0.8 m、高为1.344 m的环梁嵌入基岩内0.8 m。
[0013]由于球冠体与圆柱体组合体较少见，且深埋于地下，施工技术相对不成熟，施工工艺复杂，开挖难度较大；地下洞库罐室开挖石方量较大，约17000 m3，且通道断面狭窄，造成出碴运输困难。
2、采用的技术方案 I)、通道开挖方法
根据设计施工图，罐室设计有上通道及下通道2个工作面，下通道断面为
4.0mX 3.86m,考虑到罐室开挖时的通风排烟，需在通道上方挂设0800mm通风管，通道高度不能满足大型机械通过。上通道断面为2.8mX4.36m,宽度仅能满足人工小型车辆施工。为了最大限度地减少劳力，充分利用机械作业，加快施工进度，在施工下通道时通道底部向下扩挖0.5m，施工上通道时通道宽度向两边各扩挖0.5m。
[0014]通道开挖采用全断面光面爆破技术，开挖循环进尺2.0m。上通道开挖至罐帽后，以宽5m、高至穹顶边缘线的断面开挖至罐帽的另一侧。下通道开挖至罐室后，在罐室下部开挖出一个球半径为15.4 m，球冠下口直径27m，矢高为8 m的球冠形装车空间。详见图1、图2:通道开挖进罐室示意图。
[0015]2)、罐帽开挖方案
通道开挖进罐室后，从罐帽中心向下开挖直径3m的竖井，将罐室上下贯通，以利于罐帽部分石碴从竖井滑至罐底装车空间，碴体直接用Z50装载机推入竖井，160型挖机配合扒碴，从下通道用自卸车运至弃碴场。罐帽开挖分上下两部进行，先开挖罐帽上部(开挖高度
4.873m),以利于拱顶支护，边开挖边支护，保证施工安全。罐帽上部开挖从中间通道向两侧沿切线环向逐步开挖，每环宽度2m，每环开挖形状为圆柱体，圆柱体与球冠形罐顶相交线为圆环，曲率及标高均为定值，罐顶开挖线型控制较易，另外罐顶周边采用光面爆破、短进尺(控制在2 m左右)、弱爆破，以满足球冠体线型控制，确保球冠体开挖成型良好。罐帽下部开挖方法同罐体，见罐体开挖方案。
[0016]罐帽底面开挖至环梁底面下lm，避免后续开挖罐体时对新浇筑的环梁混凝土造成损伤，且应严格控制环梁基岩位置开挖，避免对环梁基岩造成破坏。详见图3、图4:罐帽开挖不意图。
[0017]3)、罐体开挖方案
罐帽开挖、支护完成后，开始进行罐帽壳体施工，如果待罐体开挖完成后再施工罐帽壳体，脚手架用量过大，成本过高。待壳体砼强度达到标准值后开始进行罐体开挖。
[0018]罐体直径为31m，中间直径24m范围内岩体采用潜孔钻，逐步从中心向四周辐射开挖的办法。利用中心竖井为爆破临空面，垂直打眼，逐步剥落，并把碴体通过竖井下滑至底部坑道，用大型出碴设备运走。中间部分利用潜孔钻开挖优点为钻孔深度可一次性钻至需爆破岩体底部，且用药量节省，避免了人工扒碴，省工省时，但需控制钻孔眼距、排距和单次起爆装药量，眼距和排距的控制是为避免爆破出石块过大而产生二次改炮作业，单次起爆装药量的控制是为避免爆破震动和冲击波过大对壳体新浇筑砼造成损伤，同时应加强炮孔堵塞质量，避免产生飞石对壳体造成影响。
[0019]罐体边缘采用气腿式风钻开挖，利用宽度3.5m环向岩带做为作业平台，周边眼采用光面爆破，垂直打眼，逐层开挖。详见图5、6:罐体开挖示意图。
【权利要求】
1.一种地下大型洞库工程球柱组合体开挖方法，其特征在于步骤如下: 1)、通道开挖， 采用全断面光面爆破技术，开挖循环进尺2.0m,上通道开挖至罐帽后，以宽5m，高至穹顶边缘线的断面开挖至罐帽的另一侧；下通道开挖至罐室后，在罐室下部开挖出一个球冠形装车空间； 2)、罐帽开挖， 通道开挖进罐室后，从罐帽中心向下开挖竖井，将罐室上下贯通，碴体直接推入竖井，配合扒碴，从下通道用自卸车运至弃碴场；罐帽开挖分上下两部进行，先开挖罐帽上部，边开挖边支护；罐帽上部开挖从中间通道向两侧沿切线环向逐步开挖，每环宽度2m，每环开挖形状为圆柱体，罐顶周边采用光面爆破、控制在2 m的短进尺、弱爆破控制球冠体线型，罐帽下部开挖方法同罐体； 罐帽底面开挖至环梁底面下lm，避免后续开挖罐体时对新浇筑的环梁混凝土造成损伤，且严格控制环梁基岩位置开挖，避免对环梁基岩造成破坏； 3)、罐体开挖， 罐帽开挖、支护完成后，开始进行罐帽壳体施工，待壳体砼强度达到标准值后开始进行罐体开挖； 罐体中间的内岩体采用潜孔钻，逐步从中心向四周辐射开挖的办法，利用中心竖井为爆破临空面，垂直打眼，逐步剥落，并把碴体通过竖井下滑至底部坑道，用大型出碴设备运走， 罐体边缘采用气腿式风钻开挖，利用宽度3.5m环向岩带做为作业平台，周边眼采用光面爆破，垂直打眼，逐层开挖。
【文档编号】E21D13/02GK103726858SQ201310735392
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月28日 优先权日:2013年12月28日
【发明者】梁志民 申请人:中铁三局集团有限公司, 中铁三局集团第七工程有限公司