隧道非爆破開挖施工技術(shù)實踐

隧道非爆破開挖施工技術(shù)實踐建筑與交通建設(shè)中，存在各種條件的隧道，傳統(tǒng)的隧道施工技術(shù)難以滿足時代發(fā)展下施工的需要，因此出現(xiàn)很多新型的隧道施工技術(shù)，如非爆破法開挖。這種方式是在周邊的環(huán)境不利于爆破的情況下，通過機(jī)械與人工開挖隧道。一、 工程概述某市南山路KO+780隧道周圍300米范圍內(nèi)存在大量居民和工廠，以及存在高壓線塔，由于這些設(shè)施的存在，工程難以施行爆破，一方面是由于這些設(shè)備對爆破振動非常敏感，一方面是由于這拆除和遷改這些設(shè)備費用很高，如果采取爆破將面臨極大的安全問題。KO+780隧道為雙灤拱暗挖隧道，長度為162M，經(jīng)過地段的的地理情況為山陵，隧道最大埋深度為24M，屬于淺埋偏壓隧道。隧道進(jìn)口上方有兩座高壓電塔，一座電塔距離隧道的凈距離為8.70M，埋深22M。另外一座高壓電塔與隧道的凈距離為3.42M，隧道埋深1.84M。本工程的地質(zhì)情況為，隧道穿越地區(qū)的地質(zhì)基本上屬于全風(fēng)化與半風(fēng)化混合花崗巖，全風(fēng)化層堅硬土狀和強(qiáng)風(fēng)化硬土，半巖半土狀等，局部地質(zhì)是混合花崗巖殘積砂質(zhì)黏土，中風(fēng)化混合花崗巖，很大部分巖土層遇到水就會軟化，崩解，巖石質(zhì)地軟強(qiáng)度低，應(yīng)該要加強(qiáng)保護(hù)，防止冒頂和坍塌。局部地下水滲流還要考慮排水措施。二、 隧道開挖方案隧道開挖方案設(shè)計為以中導(dǎo)洞為主要方向，中導(dǎo)洞以隧道進(jìn)口側(cè)向隧道出口側(cè)方向開挖，單向掘進(jìn)。隧道兩側(cè)導(dǎo)坑為輔助施工方向。中導(dǎo)洞貫通之后由隧道進(jìn)口側(cè)向隧道出口側(cè)面，澆筑中隔墻。等隧道進(jìn)口段中隔墻砼滿足設(shè)計強(qiáng)度之后，中隔墻頂部與側(cè)邊間隙回填密實之后由進(jìn)口側(cè)，朝著隧道出口側(cè)面對隧道主動開挖施工。（一）施工結(jié)構(gòu)隧道洞身全身為全V級圍巖，使用三導(dǎo)洞法對隧道施工，中導(dǎo)洞與中隔墻、后左右兩側(cè)壁導(dǎo)洞預(yù)留核心土的施工順序，按照一定的開挖順序開挖：首先是中導(dǎo)洞開挖、中隔墻澆筑、左線洞側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖、左線洞主體上臺階預(yù)留核心土開挖、核心土開挖和左線洞主體下臺階開挖、左線洞仰拱澆筑、左線洞襯砌，右線洞側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖、右線洞主體上臺階預(yù)留核心土開挖、核心土開挖、右線洞主體下臺階開挖、右線洞仰拱澆筑、右線洞襯砌。1、 開挖施工難點分析隧道施工難點體現(xiàn)在隧道埋深前、偏壓以及隧道周圍有很多居民居住，還有很多工廠，如果采取爆破振動會影響到居民的生產(chǎn)和生活。施工風(fēng)險高，貫穿高壓電塔。為了減少擾動和地表沉降，開挖禁止爆破。堅硬土層與軟巖層使用銑挖法進(jìn)行施工，比較堅硬巖層在開挖前，使用液壓鉆造90MM劈裂孔供劈裂機(jī)劈裂后在使用液壓錘破碎。（1）劈裂施工工藝首先使用具有臨空面的巖石或是有夾層的巖石部分開始劈裂，逐漸向巖層中遞進(jìn)。（2）打孔，使用液壓潛孔鉆在巖石上鉆垂直孔，孔距離最好在30CM?40CM內(nèi)，深度和孔徑分別為120CM與90CM。插入劈裂槍后使用劈裂槍將巖石分裂，確?；钊咳肟讖綖?0CM的孔內(nèi)。啟動電源之后換動手動換向閥到藍(lán)色油管進(jìn)油，活塞伸出后孔內(nèi)生產(chǎn)側(cè)向臨空面方向的推力，巖石出現(xiàn)分裂情況。液壓油壓力顯示達(dá)到120MPA就表示劈裂工作完成，回油活塞收縮進(jìn)行循環(huán)。破壞巖層結(jié)構(gòu)之后使用破碎錘破碎，挖掘機(jī)清理渣將其運往外面。2、 施工準(zhǔn)備施工使用設(shè)備、水、電力、施工人員、機(jī)械等在施工前應(yīng)該要做好準(zhǔn)備，在開挖之前，要完成地質(zhì)預(yù)報工作。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報明確掌子面前方100?150M范圍內(nèi)巖體的實際情況，確定巖層級別，以此優(yōu)化施工設(shè)計方案。銑挖機(jī)挖下的顆粒比較細(xì)，會造成隧道內(nèi)粉層增加。所以使用銑挖機(jī)挖掘的時候可以先灑水降低粉層，在銑挖過程中通風(fēng)來改善施工的環(huán)境。機(jī)械設(shè)備選擇要根據(jù)隧道設(shè)計的土層情況、土層分層情況和工程的總體特征：①巖石風(fēng)化屬于中級，混合花崗巖成短柱或者是碎塊狀，接力和裂隙發(fā)育，巖質(zhì)硬，承載力0.2MPA，抗壓強(qiáng)度為35.8?38.5。全強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖呈堅硬土狀和半巖半土狀，局部碎石狀承載力為300?500MPA，飽和單軸抗壓強(qiáng)度為6.7?11.6MPA。根據(jù)巖石的實際情況選擇特定型號的銑挖機(jī)器，另外配置兩臺縱向銑挖機(jī)器作為狹窄地段挖掘使用。（二）施工中導(dǎo)洞開挖采取從中間向周圍、從下往上、從質(zhì)地堅硬的地質(zhì)到柔軟的地質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)變，根據(jù)圍巖情況確定開挖尺寸，拱腳處開挖有專業(yè)人員指揮。預(yù)留10?20CM避免超挖，使用厚風(fēng)鎬鑿除。銑挖的時候要注意使用切削鼓碰撞和銑挖成形。中導(dǎo)洞與左右兩側(cè)壁和主洞頂部硬土層等合適部位采取知己銑挖機(jī)切削施工。中導(dǎo)洞巖層比較后且堅硬，抗壓強(qiáng)度達(dá)到30MPA以上，地段采用劈裂法開挖，劈裂法以高壓油作為主要動力能源，使用斜契原理在油壓作用下劈裂力度得到幾百噸，從而劈開巖石。液壓破碎錘適合在有裂縫和有層理分明的底層，層理與節(jié)理之間有軟弱層夾層方便開挖，由于中導(dǎo)洞下部巖石比較堅硬，銑挖效率會非常低且消耗刀片，所以底部4M以下使用液壓潛孔鉆造孔，巖石劈裂機(jī)劈裂在使用歲破錘施工，每循環(huán)1.2M中導(dǎo)洞拱部使用銑挖機(jī)器進(jìn)行輪廓修正，在拱腳與隧道底部等位置使用人工配合的方式進(jìn)行施工。側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖銑挖方式運用在中導(dǎo)洞開挖，由于上臺階洞室比較小，銑挖機(jī)臂伸展需要保留好足夠的長度，開挖上臺階超過下臺階5M左右，銑挖修整完成之后駕駛工作地面，人工風(fēng)鎬鑿除頂部與死角位置，再利用小型挖掘機(jī)裝土往外運輸。側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖銑挖操作的時候，挖除預(yù)留上坡道附近的巖石，在緩慢向周邊靠近，由下向上開挖。上坡道沿著坡道從下向上銑挖，仰拱以上部位開挖自下而上。開挖之后應(yīng)該要盡快做初期指出，封閉成環(huán)。低洼處碎石回填，保證車道平整。側(cè)壁導(dǎo)坑下臺階先使用巖石劈裂再使用液壓破碎錘破裂。主體上臺階開挖與側(cè)壁導(dǎo)坑上臺階開挖類似，上臺階銑挖修整后退到下臺階銑挖，完成后人工風(fēng)鎬鑿除修整，再使用小型挖掘機(jī)裝土外運。主體下臺階劈裂機(jī)劈裂、液壓破碎錘破碎進(jìn)行。圍巖支護(hù)施工有很強(qiáng)的必要性，在銑挖機(jī)施工中堅持支護(hù)的強(qiáng)度，堅持強(qiáng)支護(hù)和早封閉的原則。循環(huán)掘進(jìn)是銑挖機(jī)在開挖完成之后，機(jī)器退出工作面，清理渣、出渣等，等待錨支護(hù)工作完成，再次進(jìn)行掘進(jìn)工作。（三）機(jī)械選擇對于不同巖層的厚度與硬度，銑挖刀片磨耗率、施工作業(yè)空間大小不一都需要采取不同的機(jī)械組合進(jìn)行。鉆孔采用兩臺履帶式液壓潛孔鉆，巖石劈裂