一种节理裂隙发育岩体的开挖方法与流程

本发明涉及石方开挖工程技术领域，具体涉及一种节理裂隙发育岩体的开挖方法。

背景技术：

在各类工程石方开挖过程中，经常会遇到在节理裂隙发育岩体内有重要保留部位的情况，由于岩石单体强度高，要采用爆破的方式进行开挖，爆破过程中就不可避免的对保留部位造成破坏，开挖成型不能满足预期效果，同时后续处理难度角度、处理成本较高，因此采用新的施工方法是必要的。

为此，中国专利文献cn105737697b公开了一种适用于节理发育岩体的轮廓爆破方法，该方法先在待开挖区域钻设爆破孔，然后在爆破孔内安装炸药，利用水泥浆填充节理发育岩体中节理、裂缝和爆破孔，然后利用现场的岩渣对爆破孔和节理发育岩体中的裂缝进行堵塞，在水泥浆初凝之前实施爆破，实现对节理发育岩体的轮廓爆破，但是由于该方案采用整体爆破，其爆炸震动强度较大，且对岩石保留部位的保护措施较为简单，爆破产生的爆轰波依旧会对岩石的保留部位造成较大的破坏。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的在对节理裂隙发育岩体开挖时，爆破震动强度较大，对保留部分造成较大的破坏的缺陷，从而提供一种节理裂隙发育岩体的开挖方法。

本发明提供了一种节理裂隙发育岩体的开挖方法，包括以下步骤：通过在水平方向设置加固结构对待开挖岩体区域进行一次保护，然后对加固后的待开挖岩体区域进行水平方向上的一次爆破，继而对一次爆破后的待开挖岩体区域沿水平方向灌注混凝土进行二次保护，待灌注的混凝土满足设定强度后，对待开挖岩体区域进行竖直方向上的二次爆破，完成开挖。

优选的是，在二次爆破前还包括对待开挖岩体区域进行竖直方向上的加固的步骤。

优选的是，还包括在进行竖直方向上的加固前先对待开挖岩体区域沿竖直方向进行开挖，开挖后预留第一保护层的步骤。

优选的是，对待开挖岩体区域进行竖直方向上的加固的具体步骤为：在第一保护层的裂隙切割区域上打设玻璃纤维锚杆。

优选的是，玻璃纤维锚杆与第一保护层斜交。

优选的是，在水平方向对待开挖岩体区域设置加固结构的具体步骤为：先在待开挖岩体区域的第二保护层上打孔，然后在孔中注装玻璃纤维锚杆。

优选的是，玻璃纤维锚杆与待开挖岩体区域的第二保护层的裂隙面斜交。

优选的是，玻璃纤维锚杆伸入第二保护层中的长度为4￣5m。

优选的是，对一次爆破后的岩体区域沿水平方向灌注混凝土的具体步骤为：先沿水平方向在爆破后的岩体区域设置砂浆锚杆，然后铺设钢筋层，再浇注混凝土。

优选的是，一次爆破和二次爆破均为光面爆破。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的节理裂隙发育岩体的开挖方法，通过在水平方向设置加固结构对待开挖岩体区域进行一次保护，然后对加固后的所述待开挖岩体区域进行水平方向上的一次爆破，继而对一次爆破后的待开挖岩体区域沿水平方向灌注混凝土进行二次保护，待灌注的混凝土满足设定强度后，对所述待开挖岩体区域进行竖直方向上的二次爆破，完成开挖，通过一次保护来加强保留区域岩石的整体性，通过二次保护来增加节理裂隙发育岩石的表面完整性，在开挖过程中采用分层剥离的方法，这样在一次爆破和二次爆破时节理裂隙发育岩石内部的应力就会分区逐步释放，同时配合一次保护和二次保护，能够极大降低爆破对节理裂隙发育岩体的扰动，达到预期要求。

2.本发明提供的节理裂隙发育岩体的开挖方法，在二次爆破前还包括对所述待开挖岩体区域进行竖直方向上的加固的步骤，通过进一步对节理裂隙发育岩石侧面的保护，加强保留区域岩石的整体性，从而更有效的保证了保留区域岩石的成型质量。

3.本发明提供的节理裂隙发育岩体的开挖方法，玻璃纤维锚杆与第一保护层和第二保护层均为斜交。这样可以有效减少在爆破时沿裂隙方向产生的作用力，进而保证保留区域岩石的整体性。

4.本发明提供的节理裂隙发育岩体的开挖方法，先沿水平方向在爆破后的岩体区域设置砂浆锚杆，然后铺设钢筋层，再浇注混凝土。砂浆锚杆、钢筋层和混凝土层三者共同作用，对保留区域岩石进行加固，最大程度上降低了爆破产生的扰动。

附图说明

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

图1为本发明提供的实施方式中一次爆破前的岩体区域示意图；

图2为本发明提供的实施方式中二次爆破前的岩体区域示意图。

附图标记说明：1、待开挖岩体区域；2、保留区域；3、第一保护层；4、玻璃纤维锚杆；5、砂浆锚杆；6、盖板钢筋混凝土保护区；7、第二保护层。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

混凝土强度等级按《混凝土强度检验评定标准》(gb/t50107—2010)的标准。

如图1和2所示的节理裂隙发育岩体的开挖方法的一种具体方式，包括以下步骤：在水平方向，即待开挖岩体区域1的上方约2.0m厚的第二保护层7上设置加固结构对待开挖岩体区域1进行一次保护。然后对加固后的待开挖岩体区域1采用手风钻进行水平造孔，进行水平方向上的一次光面爆破。继而对一次光面爆破后的待开挖岩体区域1沿水平方向灌注混凝土进行二次保护。待灌注的混凝土强度等级达到c20后，对待开挖岩体区域1进行竖直方向上的二次光面爆破，完成开挖。通过一次保护来加强保留区域2岩石的整体性，通过二次保护来增加节理裂隙发育岩石的表面完整性，在开挖过程中采用分层剥离的方法，将节理裂隙发育岩石内部的应力分区逐步释放，同时配合一次保护和二次保护，能够极大降低爆破对节理裂隙发育岩体的扰动。

在二次爆破前还包括对待开挖岩体区域1进行竖直方向上的加固的步骤，和在进行竖直方向上的加固前先对待开挖岩体区域1沿竖直方向进行开挖，开挖后预留第一保护层3的步骤。具体步骤为：在保留区域2外侧竖直方向预留5m厚的第一保护层3，待水平方向灌注的混凝土强度等级达到c20后，对第一保护层3进行第一次开挖，开挖后预留2m厚的第一保护层3，在预留的第一保护层3的裂隙切割区域上打设φ25，长度为4.5m的玻璃纤维锚杆4，玻璃纤维锚杆4与第一保护层3斜交，即玻璃纤维锚杆4的轴向与岩体内的裂隙延伸方向成一个较大的角度，从而尽量减少爆破产生的力沿裂隙延伸方向扩散，造成对保留区域的较大破坏，且玻璃纤维锚杆4伸入第一保护层3中的长度为4.5m。

通过进一步对节理裂隙发育岩石侧面的保护，来加强保留区域2岩石的整体性，从而更有效的保证了保留区域2岩石的成型质量。对竖直方向进行多次开挖，进一步减少单次爆破的用药量，降低爆破对节理裂隙岩体保留区域2的干扰。

在水平方向对待开挖岩体区域1设置加固结构的具体步骤为：先在待开挖岩体区域1的第二保护层7上打孔，孔的延伸方向与第二保护层7的裂隙延伸方向成较大角度；然后在孔中注装φ25，长度为4.5m的玻璃纤维锚杆4，玻璃纤维锚杆4与待开挖岩体区域1的第二保护层7的裂隙面斜交，玻璃纤维锚杆4伸入第二保护层7中的长度为4.5m。

对一次爆破后的岩体区域沿水平方向灌注混凝土的具体步骤为：先沿水平方向在爆破后的岩体区域设置φ25，l＝4.5m＠1.0＊1.0m，外露1m，弯折0.5m带弯钩砂浆锚杆5，然后布置规格为φ25＠180mm的双层双向结构钢筋，结构钢筋底筋部位厚度20cm，结构钢筋其余部位均为5cm，并浇筑强度等级为c30的二级配盖板混凝土，厚50cm，形成盖板钢筋混凝土保护区6。

作为替代的实施例，在水平方向对待开挖岩体区域1设置加固结构的具体步骤为：先在待开挖岩体区域1的第二保护层7上打孔，然后在孔中灌注混凝土浆，形成加固结构。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。