一种小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法与流程

本发明涉及一种隧道超欠挖方法，特别是一种小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法。

背景技术：

目前，在小断面水利凝灰岩隧洞（城门洞形为4500*4950㎜）采用钻爆施工时，由于掏槽角度、开口范围、辅助孔层数和角度、炮孔封堵质量经常存在问题，导致隧洞超欠挖控制质量较差，喷射混凝土超耗严重。这种现象，不但造成施工成本加大，效益流失，还带来了循环时间增大，施工安全问题突出等系列问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供能有效控制隧洞超欠挖质量的小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法，包括如下步骤：1）掏槽角度和开口范围的确定；2）辅助孔布置及角度控制；3）钻孔质量控制；4）炮孔封堵质量控制。

其中，在所述步骤1）中，掏槽角度和开口范围的确定通过如下计算公式进行：

b槽=2（l+⊿l）ctanα+b

其中，b槽为楔形掏槽孔开口水平距离；l为掏槽孔孔底至掌子面的垂直距离；⊿l为掏槽孔超深；b为掏槽孔孔底间距；α为70º～75º。

进一步描述，在所述步骤2）中，辅助孔布置及角度控制采用如下步骤：

①掏槽孔到周边孔之间，对辅助孔分层依次布置，至少设置2-3层辅助孔；

②自楔形掏槽孔开始至周边光爆孔，每层（圈）炮孔角度，从内向外逐步调整，最外侧周边光爆孔按照设计要求保持一定的外插角度；

③周边孔孔间距为350-400㎜，其中，个别软弱围岩处适当钻孔加密或增设空孔；

④内圈孔到周边孔的光爆层厚度控制在400mm～450㎜，且同一循环光爆层厚度保持一致。

其中，在所述步骤3）中，钻孔前，需对所有孔位进行测量定位；其中，掏槽孔和辅助孔孔口间距误差控制在±50㎜范围内，孔底间距误差控制在±50㎜范围内；周边孔间距误差确保在±50㎜范围内，且周边孔孔底尽量落于同一平面。

其中，在所述步骤4）中，炮孔封堵采用水泥炮或聚氨酯材料进行；

实施爆破时，掏槽孔和辅助孔，采用较大直径药卷或采用2号乳化炸药，装药时将药卷压至炮孔中下部，周边孔采用间隔装药；

掏槽孔和辅助孔封堵时，封堵材料接触到炸药药卷，采用水炮泥封堵时，封堵长度保证不少于掏槽孔和辅助孔自身长度的20%；采用聚氨酯材料封堵时，封堵长度至少保证400㎜；周边孔封堵时，封堵材料置于孔口，封堵长度不大于周边孔孔间距。

由于采用了上述技术方案，本发明具有操作简单快速、安全可靠的优点，采用它有效降低隧洞平均线性超挖，提高了循环进尺，减少了炸药单耗量，节约了施工成本，提升了经济效益，同时，还保障了隧道的安全和质量。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本发明的掏槽孔结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1：如图1所示，一种小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法，包括如下步骤：1）掏槽角度和开口范围的确定；2）辅助孔布置及角度控制；3）钻孔质量控制；4）炮孔封堵质量控制。

其中，在所述步骤1）中，掏槽角度和开口范围的确定通过如下计算公式进行：

b槽=2（l+⊿l）ctanα+b

其中，b槽为楔形掏槽孔开口水平距离；l为掏槽孔孔底至掌子面的垂直距离；⊿l为掏槽孔超深；b为掏槽孔孔底间距；α为70º～75º；

经过反复试验，开口范围为1800mm，硬岩的取值为250mm～300mm。

其中，在所述步骤2）中，辅助孔布置及角度控制采用如下步骤：

①掏槽孔到周边孔之间，对辅助孔分层依次布置，至少设置2层辅助孔；

②自楔形掏槽孔开始至周边光爆孔，每层（圈）炮孔角度，从内向外逐步调整，最外侧周边光爆孔按照设计要求保持一定的外插角度；

③周边孔孔间距为350-400㎜（个别软弱围岩处适当钻孔加密）；

④内圈孔到周边孔的光爆层厚度控制在400mm～450㎜，且同一循环光爆层厚度保持一致。

其中，掏槽孔角度选择为70º～75º，第一层辅助孔角度选择为80º～85º，内圈孔选择为接近90º；

经过反复试验，周边孔间距由原来450㎜调整至400㎜。

进一步，在所述步骤3）中，钻孔前，需对所有孔位进行测量定位；其中，掏槽孔和辅助孔孔口间距误差控制在±50㎜范围内，孔底间距误差控制在±50㎜范围内；周边孔间距误差确保在±50㎜范围内，且周边孔孔底尽量落于同一平面。

其中，在所述步骤4）中，炮孔封堵采用水泥炮或聚氨酯材料进行；

实施爆破时，掏槽孔和辅助孔，采用较大直径药卷或采用2号乳化炸药，装药时将药卷压至炮孔中下部，周边孔采用间隔装药；

掏槽孔和辅助孔封堵时，封堵材料接触到炸药药卷，采用水炮泥封堵时，封堵长度保证不少于掏槽孔和辅助孔自身长度的20%；采用聚氨酯材料封堵时，封堵长度至少保证400㎜；周边孔封堵时，封堵材料置于孔口，封堵长度不大于周边孔孔间距。

通过上述方法，本发明隧洞平均线性超挖由原来的110㎜，降低到70㎜；喷射混凝土超耗由原来的80-110%以上，降低到50-70%左右。隧洞循环进尺原来为2100-2300㎜，提高到每一循环进尺为2300-2600㎜。隧洞超欠挖控制前，每一循环炸药消耗量为78千克，控制后，每一循环炸药单耗消耗量为66千克，炸药单耗节约成本15%。

技术特征：

1.一种小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法，其特征是，包括如下步骤：1）掏槽角度和开口范围的确定；2）辅助孔布置及角度控制；3）钻孔质量控制；4）炮孔封堵质量控制。

2.如权利要求1所述的小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法，其特征是，在所述步骤1）中，掏槽角度和开口范围的确定通过如下计算公式进行：

b槽=2（l+⊿l）ctanα+b

其中，b槽为楔形掏槽孔开口水平距离；l为掏槽孔孔底至掌子面的垂直距离；⊿l为掏槽孔超深；b为掏槽孔孔底间距；α为70º～75º。

3.如权利要求2所述的小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法，其特征是，在所述步骤2）中，辅助孔布置及角度控制采用如下步骤：

①掏槽孔到周边孔之间，对辅助孔分层依次布置，至少保证2-3层辅助孔；

②自楔形掏槽孔开始至周边光爆孔，每层（圈）炮孔角度，从内向外逐步调整，最外侧周边光爆孔按照设计要求保持一定的外插角度；

③周边孔间距为350-400㎜；

④内圈孔到周边孔的光爆层厚度控制在400mm～450㎜，且同一循环光爆层厚度保持一致。

4.如权利要求3所述的小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法，其特征是：在所述步骤3）中，钻孔前，需对所有孔位进行测量定位；其中，掏槽孔和辅助孔孔口间距误差控制在±50㎜范围内，孔底间距误差控制在±50㎜范围内；周边孔间距误差确保在±50㎜范围内，且周边孔孔底尽量落于同一平面。

5.如权利要求4所述的小断面凝灰岩隧洞超欠挖控制方法，其特征是：在所述步骤4）中，炮孔封堵采用水泥炮或聚氨酯材料进行；

实施爆破时，掏槽孔和辅助孔，采用较大直径药卷或采用2号乳化炸药，装药时将药卷压至炮孔中下部，周边孔采用间隔装药；

掏槽孔和辅助孔封堵时，封堵材料接触到炸药药卷，采用水炮泥封堵时，封堵长度保证不少于掏槽孔和辅助孔自身长度的20%；采用聚氨酯材料封堵时，封堵长度至少保证400㎜；周边孔封堵时，封堵材料置于孔口，封堵长度不大于周边孔孔间距。

技术总结
本发明公开了一种小断面水利凝灰岩隧洞超欠挖控制方法，包括如下步骤：1）掏槽角度和开口范围的确定；2）辅助孔布置及角度控制；3）钻孔质量控制；4）炮孔封堵质量控制。本发明具有操作简单快速、安全可靠的优点，采用它有效降低隧洞平均线性超挖，提高了循环进尺，减少了炸药单耗量，节约了施工成本，提升了经济效益，同时，还保障了隧道的安全和质量。

技术研发人员：张海波;张凤海;白涛;传兴风;伍洋
受保护的技术使用者：中铁十八局集团有限公司;中铁十八局集团隧道工程有限公司
技术研发日：2021.01.26
技术公布日：2021.05.11