城市浅埋岩层隧道静态爆破施工炮孔药剂压管及施工方法

摘要

本发明公开了一种城市浅埋岩层隧道静态爆破施工炮孔药剂压管及施工方法，属于城市隧道暗挖法施工技术领域。所述炮孔药剂压管包括，周边炮孔药剂压管和中间炮孔药剂压管，周边炮孔药剂压管包括外环压管a与内环压管a，两个碎岩截齿a分别对称分布于外环压管a和内环压管a的外压部上，碎岩截齿a两侧分别对称分布有柔性支托；中间炮孔药剂压管包括，外环压管b和与之滑动连接的内环压管b，外环压管b和内环压管b的外压部上刚性连接对称的四个碎岩截齿b。本发明连接结构简单，操作容易，实现定向碎岩，掘进碎岩效率高，工期短，成本低，安全高效。

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市浅埋岩层隧道静态爆破施工辅助压管及施工方法，属于城市隧道暗挖法施工技术领域。

背景技术

随着我国城市建设的快速发展，越来越多的城市地下隧道工程。城市隧道工程埋深较浅，隧道施工过程中经常穿越临近的道路工程、管线工程及地表建(构)筑等，现有的钻爆法施工不可避免对已有建筑结构安全和周边环境造成影响。现有的静态爆破施工方法施工普遍存在隧道周边轮廓成型难以控制，碎岩能力弱，破岩效果差。

发明内容

为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种碎岩能力强，爆破效率高，没有爆轰波，操作简单，施工方便、能定向爆破的城市浅埋岩层隧道静态爆破施工炮孔药剂压管及施工方法。

本发明的技术方案是：城市浅埋岩层隧道静态爆破施工炮孔药剂压管，包括周边炮孔药剂压管和中间炮孔药剂压管；

所述周边炮孔药剂压管包括，外环压管a和与之滑动连接的内环压管a，外环压管a与内环压管a构成封闭的同心圆周，所述内环压管a通过滑轨a与外环压管a滑动连接，所述滑轨a设有若干滚珠底座a，滚珠底座a上安装滚珠a，外环压管a上设有用于配合滚珠a滚动的凹形导轨槽a，两个碎岩截齿a分别对称分布于外环压管a和内环压管a的外压部上，所述两个碎岩截齿a两侧分别对称分布有柔性支托；

所述中间炮孔药剂压管包括，外环压管b和与之滑动连接的内环压管b，外环压管b与内环压管b构成封闭的同心圆周，所述内环压管b通过对称设计的两个滑轨b与外环压管b滑动连接，每个所述滑轨b设有若干滚珠底座b，滚珠底座b上安装滚珠b，外环压管b上设有用于配合滚珠b滚动的凹形导轨槽b，所述外环压管b和内环压管b的外压部上刚性连接对称的四个碎岩截齿b。

所述滑轨a末端设有滑轨封堵a，所述滑轨b末端设有滑轨封堵b。

所述凹形导轨槽a末端设有凹槽封堵a，所述凹形导轨槽b末端设有凹槽封堵b。

所述碎岩截齿a和碎岩截齿b的长度均为10-12mm。

所述凹形导轨槽a截面呈U型，深度3-5mm，所述深度小于外环压管a壁厚的1/3，所述凹形导轨槽b截面呈U型，深度3-5mm，所述深度小于外环压管b壁厚的1/3。

所述滑轨a行程为炮孔a直径的1/3-1/2，所述滑轨b行程为炮孔b直径的1/3-1/2。

所述柔性支托的长度比碎岩截齿a长度短2-4mm。

所述滚珠底座a、滚珠a数量为四个，所述滚珠底座b、滚珠b数量为四个。

城市浅埋岩层隧道静态爆破施工方法，包括如下步骤：

S1)按照围岩的地质条件及硬度布置钻进钻孔；

S2)对每一个钻进结束的钻孔，进行清理孔内的岩屑和碎石；

S3)根据一次静态爆破施工区域，确定周边炮孔和中间炮孔；

S4)确定破碎剂用量，制备破碎剂浆体；

S5)组装、捆扎固定周边炮孔药剂压管的外环压管a和内环压管a，以及中间炮孔药剂压管的外环压管b和内环压管b；

S6)分别向周边炮孔药剂压管和中间炮孔药剂压管内灌注破碎剂浆体，并封盖；

S7)将封盖的周边炮孔药剂压管和中间炮孔药剂压管分布置入周边炮孔和中间炮孔内，周边炮孔药剂压管的碎岩截齿a的外轮廓线与隧道开挖轮廓线重合；中间炮孔药剂压管的碎岩截齿b的一个方向与爆破的临空面平行、另一方向与临空面垂直。

所述破碎剂为静态破碎剂，成分包括生石灰，所述破碎剂浆体成分包括生石灰和水。

本发明的有益效果是：可滑移组合式静态药压管截齿与内外环压管刚性连接，截齿集中碎岩，柔性支托固定定位，内、外环压管滚珠自由滑动，连接结构简单，操作容易，实现定向碎岩，隧道轮廓成型好，掘进碎岩效率高，工期短，成本低，安全高效。

附图说明

本发明共有附图7幅。

图1为周边炮孔药剂压管结构图；

图2为外环压管a结构图；

图3为内环压管a结构图；

图4为中间炮孔药剂压管结构图；

图5为外环压管b结构图；

图6为内环压管b结构图；

图7为静态爆破时周边炮孔药剂压管和中间炮孔药剂压管分布图。

图中附图标记如下：1.1、炮孔a，1.2、炮孔b，2.1、滑轨a，2.2、滑轨b，3.1、外环压管a，3.2、外环压管b，4.1、内环压管a，4.2、内环压管b，5.1、凹形导轨槽a，5.2、凹形导轨槽b，6.1、凹槽封堵a，6.2、凹槽封堵b，7.1、碎岩截齿a，7.2、碎岩截齿b，8、柔性支托，9.1、滚珠底座a，9.2、滚珠底座b，10.1、滑轨封堵a，10.2、滑轨封堵b，11.1、滚珠a，11.2、滚珠b。

具体实施方式

下面结合附图1-7对本发明做进一步说明：

城市浅埋岩层隧道静态爆破施工炮孔药剂压管，包括周边炮孔药剂压管和中间炮孔药剂压管；

所述周边炮孔药剂压管包括，外环压管a3.1和与之滑动连接的内环压管a4.1，外环压管a3.1与内环压管a4.1构成封闭的同心圆周，所述内环压管a4.1通过滑轨a2.1与外环压管a3.1滑动连接，所述滑轨a2.1设有若干滚珠底座a9.1，滚珠底座a9.1上安装滚珠a11.1，外环压管a3.1上设有用于配合滚珠a11.1滚动的凹形导轨槽a5.1，两个碎岩截齿a7.1分别对称分布于外环压管a3.1和内环压管a4.1的外压部上，所述两个碎岩截齿a7.1两侧分别对称分布有柔性支托8；

所述中间炮孔药剂压管包括，外环压管b3.2和与之滑动连接的内环压管b4.2，外环压管b3.2与内环压管b4.2构成封闭的同心圆周，所述内环压管b4.2通过对称设计的两个滑轨b2.2与外环压管b3.2滑动连接，每个所述滑轨b2.2设有若干滚珠底座b9.2，滚珠底座b9.2上安装滚珠b11.2，外环压管b3.2上设有用于配合滚珠b11.2滚动的凹形导轨槽b5.2，所述外环压管b3.2和内环压管b4.2的外压部上刚性连接对称的四个碎岩截齿b7.2。

所述滑轨a2.1末端设有滑轨封堵a10.1，所述滑轨b2.2末端设有滑轨封堵b10.2。

所述凹形导轨槽a5.1末端设有凹槽封堵a6.1，所述凹形导轨槽b5.2末端设有凹槽封堵b6.2。

所述碎岩截齿a7.1和碎岩截齿b7.2的长度均为10-12mm。

所述凹形导轨槽a5.1截面呈U型，深度3-5mm，所述深度小于外环压管a3.1壁厚的1/3，所述凹形导轨槽b5.2截面呈U型，深度3-5mm，所述深度小于外环压管b3.2壁厚的1/3。

所述滑轨a2.1行程为炮孔a1.1直径的1/3-1/2，所述滑轨b2.2行程为炮孔b1.2直径的1/3-1/2。

所述柔性支托8的长度比碎岩截齿a7.1长度短2-4mm。

所述滚珠底座a9.1、滚珠a11.1数量为四个，所述滚珠底座b9.2、滚珠b11.2数量为四个。

城市浅埋岩层隧道静态爆破施工方法，包括如下步骤：

S1)按照围岩的地质条件及硬度布置钻进钻孔；

S2)对每一个钻进结束的钻孔，进行清理孔内的岩屑和碎石；

S3)根据一次静态爆破施工区域，确定周边炮孔和中间炮孔；

S4)确定破碎剂用量，制备破碎剂浆体；根据一次静态爆破施工区域钻孔数量、深度计算破碎剂、水及外加剂的用量，根据比例和用量将破碎剂、水及添加剂混合搅拌均匀，形成均匀浆体；

S5)组装、捆扎固定周边炮孔药剂压管的外环压管a3.1和内环压管a4.1，以及中间炮孔药剂压管的外环压管b3.2和内环压管b4.2；通过低强度铁丝捆扎固定，底部采用塑料插销与钢底座相连，防治破碎剂浆体外溢；

S6)分别向周边炮孔药剂压管和中间炮孔药剂压管内灌注破碎剂浆体，并封盖；同一区域内压管内同时灌注，同一压管内连续灌注浆体，要满灌压管，灌注完成后，管口采用塑料插销与钢盖封相连，防治破碎剂浆体冲口；

S7)将封盖的周边炮孔药剂压管和中间炮孔药剂压管分布置入周边炮孔和中间炮孔内，周边炮孔药剂压管的碎岩截齿a7.1的外轮廓线与隧道开挖轮廓线重合；中间炮孔药剂压管的碎岩截齿b7.2的一个方向与爆破的临空面平行、另一方向与临空面垂直。确认好方向后，采用黄土炮泥对炮孔进行封堵，封堵长度不小于30cm；

所述破碎剂为静态破碎剂，成分包括生石灰，所述破碎剂浆体成分包括生石灰和水。在所述周边炮孔药剂压管中加入破碎剂和水，破碎剂与水发生化学反应，体积膨胀，使得内环压管沿着滑轨外扩，碎岩截齿进入到炮孔壁岩石内部，柔性支座与炮孔内壁接触，对静压管起到固定和约束作用，定位了碎岩截齿的碎石方向，实现定向碎岩，根据预设的隧道轮廓，在轮廓边缘处设置本周边炮孔药剂压管，并调整好碎岩截齿的碎石方向，这样，碎岩截齿就会沿设定的碎石方向进行碎石作业，形成隧道轮廓，保证了隧道开挖轮廓的准确性。本周边炮孔药剂压管孔内最大强度可达40-60MPa，工程岩体强度约为10-30Mpa，碎岩截齿7的存在大大增加了碎岩应力集中，明显地增强了静态爆破碎岩效率，提高了隧道掘进效率，大大缩短掘进工期，降低了隧道掘进成本，同时具有安全高效的特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。