一种大断面竖井非爆破大孔径群孔辅助开挖方法与流程

本发明涉及岩土工程，尤其涉及一种大断面竖井非爆破大孔径群孔辅助开挖方法。

背景技术：

近年来，我国地铁等城市地下工程快速发展，如盾构始发井、接收井等均涉及大断面竖井开挖工程。

大断面竖井开挖穿越硬岩或基岩过程中，常规采用爆破方法进行施工。

若竖井周边存在油气管道、古建筑与古迹等不允许爆破振动的环境条件下，则一般采用人工风镐、水磨钻或者小型挖机破岩方式向下开挖，该方法开挖效率低下，很难满足大断面竖井高效开挖的技术要求。采用大孔径群孔辅助开挖技术可以有效提高大断面竖井开挖效率，适用于大断面竖井周边不允许有爆破振动的开挖环境，目前尚未见相关报道。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种大断面竖井非爆破大孔径群孔辅助开挖方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大断面竖井非爆破大孔径群孔辅助开挖方法，包括以下步骤：

1）对待开挖竖井采用潜孔钻机钻孔，将竖井底部岩石钻成孔深一致的群孔；

2）根据挖机的性能将钻成孔深一致的群孔的岩石分为多层，每次破碎一层，具体如下：采用挖机配合破碎锤破碎岩石，破碎岩石凿挖时首先在竖井一侧按照单层破碎深度开挖出临空面，然后分扇逐次向竖井中心点凿打，将岩石破碎；

3）每次破碎一层基岩后进行渣土吊运，开挖的石方采用挖机配合吊车吊运，挖机在井下将岩石破碎锤换成挖斗，将渣土吊运出竖井；

4）重复步骤2)~步骤3)，破岩至步骤1）中潜孔钻机成孔深度；

5）井壁衬砌；

6）重复步骤1)~步骤5)，开挖至设计标高。

按上述方案，所述竖井底部岩石钻成的群孔为均匀分布的群孔。

按上述方案，所述群孔的孔径为110mm~160mm，钻孔布孔间距30~50cm，孔深10m~15m；

按上述方案，所述单层破碎深度控制在0.3m~0.4m。

按上述方案，所述步骤5）中井壁衬砌采用逆作法浇筑竖井衬砌。

按上述方案，所述步骤2）中机械开挖过程中，测量人员通过测量标识出竖井圆心和岩石开挖的圆周，控制欠挖和超挖。

按上述方案，所述圆形竖井衬砌后净断面直径为8.5m~16.0m。

本发明产生的有益效果是：本发明适合竖井周边环境不允许爆破振动的条件下，相比一般机械开挖方法，该方法可以有效提高竖井基岩破岩效率，且施工更加安全。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的施工流程图；

图2是本发明实施例的钻孔平面布置示意图；

图3是本发明实施例的钻孔示意图；

图4是本发明实施例的破岩立面示意图；

图5是本发明实施例的破岩平面示意图；

图6是本发明实施例的渣土吊运示意图；

图7是本发明实施例的一层破岩示意图；

图8是本发明实施例的井壁衬砌示意图；

其中，1-基岩，2-竖井，3-钻孔，4-潜孔钻机，5-挖掘机（破碎锤，挖斗），6-吊车，7-衬砌。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种大断面竖井大孔径群孔辅助开挖方法，主要工序有：步骤1)，潜孔钻钻孔；步骤2)，逐层破岩；步骤3)，渣土吊运；步骤4)，重复步骤2)~步骤3)，破岩至步骤1)中钻孔深度；步骤5)，井壁初衬；步骤6)，重复步骤1)~步骤5)，开挖至设计标高。具体如下：

如图2、图3所示，步骤1)中采用潜孔钻将竖井2底部岩石钻成均匀分布的群孔3，孔径为110mm~160mm，钻孔布孔间距30~50cm，圆形竖井衬砌后净断面直径一般为8.5m~16.0m。

如图4、图5所示，采用小型挖机5（60型~150型履带式挖机）破碎基岩1，凿挖时首先在竖井一侧开挖出临空面，然后分扇逐次向圆心凿打，分扇逐次向圆心凿打如图5所示，按照区域①②③逐次向圆心凿打，岩石破碎单层破碎深度控制在0.3m~0.4m；

如图6所示，渣土吊运，开挖的石方采用挖机（挖斗）配合吊车6吊运，挖机在井下将岩石破碎锤换成挖斗，就将渣土吊运出竖井，方便下一层石方凿挖；

如图7所示，采用挖机继续破碎下一层基岩，重复步骤2)~步骤3)，破岩至步骤1中潜孔钻机成孔深度；

如图8所示，采用逆作法一次浇筑竖井衬砌7（步骤5)）；

重复步骤1)~步骤5)，开挖至设计标高。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。