權(quán)利要求書： 1.一種應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，其特征在于，沿隧道掌子面邊緣掘進方向設(shè)置加固管棚支護，并在加固管棚支護前增加減震防護，最后進行施工爆破，包括如下具體步驟：S1.深埋隧道地形勘查；

S2.按圖紙要求沿掌子面輪廓線沖鉆安裝孔，鉆孔完成后采用高壓風(fēng)、高壓水清洗，并在安裝內(nèi)安裝導(dǎo)向管后，再用鉆機在導(dǎo)向管內(nèi)頂進小導(dǎo)管；

S3.使用高壓泵向小導(dǎo)管內(nèi)注入單液水泥漿，使泥漿流入破碎的圍巖后與圍巖固結(jié)在一起，從而在掘進方向上一定范圍內(nèi)形成一個棚狀的破碎帶圍巖加固區(qū)；

S4.在掌子面布置炮孔和周邊眼，根據(jù)施工準備階段進行爆破試驗結(jié)果，最后確立各區(qū)域內(nèi)炮孔及周邊眼的爆破參數(shù)和安全裝藥量；

S5.在掌子面位于周邊眼與小導(dǎo)管之間的位置標記減震空孔位置，并垂直掌子面方向沖鉆減震孔，往沖鉆后無殘渣、平直的減震孔內(nèi)裝填無縫鋼管，并在無縫鋼管內(nèi)裝滿阻抗材料；

減震孔孔心之間的曲線距隧道輪廓線的距離，與超前小導(dǎo)管在隧道輪廓線內(nèi)側(cè)的注漿加固范圍保持一致；

S6、開挖爆破施工。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，其特征在于，所述S2步驟中小導(dǎo)管安設(shè)后，用速凝膠封堵孔口間隙，并在小導(dǎo)管附近及工作面噴射砼做為止?jié){墻，待噴射砼強度達到要求時再進行注漿。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，其特征在于，所述S2步驟中小導(dǎo)管采用φ65無縫鋼管，其壁厚4mm、長度10m，管身鉆有φ8mm的出漿孔眼，出漿孔眼的孔間距15cm，且小導(dǎo)管尾部0.7m不鉆孔，尾部焊上φ8鋼筋箍，其頭部5cm長成錐形。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，其特征在于，所述S2步驟中沿掌子面輪廓線均勻布置19個安裝小導(dǎo)管的安裝孔，孔間距100cm，鉆孔深度

10m。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，其特征在于，所述安裝孔的鉆孔水平方向、豎直方向的外插角均為15°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，其特征在于，所述炮孔深度為0.6m，炮孔直徑為40mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，其特征在于，

3 3/a

所述爆破中最大段允許裝藥量控制采用Q＝R (/K) 公式計算，式中為振動帶安全控制標準，按照招標文件和爆破安全規(guī)程標準控制，R為爆源中心到振速控制點距離，K為與爆破技術(shù)、地震波傳播途徑介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，a為爆破振動衰減指數(shù)。

說明書： 一種應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及隧道掘進技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法。

背景技術(shù)[0002] 隨著國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷向中西部推進，中西部地區(qū)地形地貌復(fù)雜，更多的高速公路、高速鐵路會穿山而建，山嶺隧道自然也越來越多。當(dāng)隧道的埋深越來越大，隧道承

受的地應(yīng)力也隨之愈高。破碎帶是由斷層或裂隙密集帶所造成的巖石強烈破碎的地段，是

工程中較為常見的不利地質(zhì)現(xiàn)象。破碎帶的存在對保障隧道工程的施工安全、施工進度構(gòu)

成了嚴峻挑戰(zhàn)，如果無法妥善處置破碎帶問題，輕則拖慢工期、增加成本，重則導(dǎo)致人員傷

亡，項目停工，而且現(xiàn)有的類似施工方案沒有很好的平衡減弱掌子面爆破活動對圍巖加固

區(qū)的造成的震動損傷與加快循環(huán)進尺的方式，若要加快循環(huán)進尺就要加大爆破時炮孔裝藥

量，而炮孔裝藥量增大，則爆破震動就會對圍巖加固區(qū)造成更大的損傷，從而引起圍巖墜石

甚至塌方，導(dǎo)致停工，因此如何實現(xiàn)在破碎帶中既安全又快速的開展施工生產(chǎn)是該工程面

臨的最嚴峻的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容[0003] 本發(fā)明旨在一定程度上解決上述存在的技術(shù)問題，提供一種應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，削弱了爆破活動對圍巖加固區(qū)的造成的震動損傷，既安全又快

速的開展施工生產(chǎn)，保障施工安全。

[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供了一種應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，沿隧道掌子面邊緣掘進方向設(shè)置加固管棚支護，并在加固管棚支

護前增加減震防護，最后進行施工爆破，包括如下具體步驟：

[0005] S1.深埋隧道地形勘查；[0006] S2.按圖紙要求沿掌子面輪廓線沖鉆安裝孔，鉆孔完成后采用高壓風(fēng)、高壓水清洗，并在安裝內(nèi)安裝導(dǎo)向管后，再用鉆機在導(dǎo)向管內(nèi)頂進小導(dǎo)管；

[0007] S3.使用高壓泵向小導(dǎo)管內(nèi)注入單液水泥漿，使泥漿流入破碎的圍巖后與圍巖固結(jié)在一起，從而在掘進方向上一定范圍內(nèi)形成一個棚狀的破碎帶圍巖加固區(qū)；

[0008] S4.在掌子面布置炮孔和周邊眼，根據(jù)施工準備階段進行爆破試驗結(jié)果，最后確立各區(qū)域內(nèi)炮孔及周邊眼的爆破參數(shù)和安全裝藥量；

[0009] S5.在掌子面位于周邊眼與小導(dǎo)管之間的位置標記減震空孔位置，并垂直掌子面方向沖鉆減震孔，往沖鉆后無殘渣、平直的減震孔內(nèi)裝填無縫鋼管，并在無縫鋼管內(nèi)裝滿阻

抗材料；

[0010] S6、開挖爆破施工。[0011] 優(yōu)選的，所述S2步驟中小導(dǎo)管安設(shè)后，用速凝膠封堵孔口間隙，并在小導(dǎo)管附近及工作面噴射砼做為止?jié){墻，待噴射砼強度達到要求時再進行注漿。

[0012] 優(yōu)選的，所述S2步驟中所述小導(dǎo)管采用φ65無縫鋼管，其壁厚4mm、長度10m，管身鉆有φ8mm的出漿孔眼，出漿孔眼的孔間距15cm，且小導(dǎo)管尾部0.7m不鉆孔，尾部焊上φ8鋼

筋箍，其頭部5cm長成錐形。

[0013] 優(yōu)選的，所述S2步驟中沿掌子面輪廓線均勻布置19個安裝小導(dǎo)管的安裝孔，孔間距100cm，鉆孔深度10m。

[0014] 優(yōu)選的，所述安裝孔的鉆孔水平方向、豎直方向的外插角均為15°。[0015] 優(yōu)選的，所述S5步驟中減震孔孔心之間的曲線距隧道輪廓線的距離，與超前小導(dǎo)管在隧道輪廓線內(nèi)側(cè)的注漿加固范圍保持一致。

[0016] 優(yōu)選的，所述炮孔深度為0.6m，炮孔直徑為40mm。[0017] 優(yōu)選的，所述爆破中最大段允許裝藥量控制采用Q＝R3(/K)3/a公式計算，式中為振動帶安全控制標準，按照招標文件和爆破安全規(guī)程標準控制，R為爆源中心到振速控制點

距離，K為與爆破技術(shù)、地震波傳播途徑介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，a為爆破振動衰減指數(shù)。

[0018] 本申請實施例提供的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：[0019] 通過小導(dǎo)管注漿預(yù)加固管棚支護技術(shù)與控制爆破技術(shù)相結(jié)合，即在隧道掌子面邊緣向掘進方向呈一定角度打入若干小導(dǎo)管，然后使用高壓泵向?qū)Ч軆?nèi)注入單液水泥漿。水

泥漿經(jīng)小導(dǎo)管管身分布有注漿孔流入破碎的圍巖后與圍巖固結(jié)在一起，提升了圍巖的完整

性，提高了圍巖的抗壓強度，同時所有小導(dǎo)管注漿固結(jié)以后會在掘進方向上一定范圍內(nèi)形

成一個棚狀的圍巖加固區(qū)，在這種管棚加固區(qū)的保護下，掘進施工的安全性大大增加，再選

擇采用預(yù)裂爆破的綜合微震控制爆破技術(shù)，以盡可能減輕對圍巖和的擾動，維護圍巖自身

穩(wěn)定性，

[0020] 進一步的，在周邊眼與超前小導(dǎo)管之間布置一排密集的減震空孔，使掌子面爆炸產(chǎn)生的初始應(yīng)力波會產(chǎn)生反射和透射現(xiàn)象，顯著削弱了爆破活動對圍巖加固區(qū)的造成的震

動損傷，既可以適當(dāng)?shù)脑黾优诳籽b藥量，提高循環(huán)進尺，加快施工進度，又能削弱爆破震動

給圍巖加固區(qū)造成的損傷，維持圍巖的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保障施工安全。

附圖說明[0021] 此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而

言，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

[0023] 附圖中：[0024] 圖1為本發(fā)明所述應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工流程圖；[0025] 圖2為本發(fā)明所述小導(dǎo)管布置示意圖；[0026] 圖3為本發(fā)明所述炮孔和周邊眼布置示意圖；[0027] 圖4為本發(fā)明所述減震孔布置示意圖；[0028] 圖5為本發(fā)明所述應(yīng)力傳遞示意圖；[0029] 圖6為本發(fā)明所述減震孔結(jié)構(gòu)示意圖。[0030] 附圖標號：1?導(dǎo)向管；2?小導(dǎo)管；3?炮孔；4?周邊眼；5?減震孔；6?無縫鋼管；7?阻抗材料。具體實施方式[0031] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“縱”、“橫”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“頭”、“尾”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系、以特定的方位構(gòu)造和操作，僅是為了便于描述本技術(shù)方

案，而不是指示所指的裝置或元件必須具有特定的方位，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

[0032] 還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”、“設(shè)置”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。當(dāng)一個元件被稱為在另一元件“上”或“下”

時，該元件能夠“直接地”或“間接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一個或更多個居

間元件。術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅是為了便于描述本技術(shù)方案，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)

人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

[0033] 以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)之類的具體細節(jié)，以便透徹理解本發(fā)明實施例。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在沒有這些具體

細節(jié)的其它實施例中也可以實現(xiàn)本發(fā)明。在其它情況中，省略對眾所周知的系統(tǒng)、裝置、電

路以及方法的詳細說明，以免不必要的細節(jié)妨礙本發(fā)明的描述。

[0034] 如圖1所示為本實施例中所述的一種應(yīng)用于高地應(yīng)力深埋隧道破碎帶開挖施工方法，沿隧道掌子面邊緣掘進方向設(shè)置加固管棚支護，并在加固管棚支護前增加減震防護，最

后進行施工爆破，包括如下具體步驟：

[0035] S1.深埋隧道地形勘查；[0036] S2.如圖2所示按圖紙要求沿掌子面輪廓線沖鉆安裝孔，鉆孔完成后采用高壓風(fēng)、高壓水清洗，并在安裝內(nèi)安裝導(dǎo)向管1后，再用鉆機在導(dǎo)向管1內(nèi)頂進小導(dǎo)管2，具體的，小導(dǎo)

管2采用Φ65×4mm無縫鋼管6，先將小導(dǎo)管2一端做成尖形，另一端焊上鋼筋箍，管身在距加

勁箍端0.6m開始鉆Φ8㎜出漿孔，孔間間距按15cmX15cm梅花型布置，施工前在鋼拱架腹板

中，按40cm的環(huán)向間距割出稍大于小導(dǎo)管2孔徑的孔眼，小導(dǎo)管2在鋼拱架之間穿過，小導(dǎo)管

2安設(shè)后，用速凝膠封堵孔口間隙，并在小導(dǎo)管2附近及工作面噴射砼，做為止?jié){墻，待噴射

砼強度達到要求時再進行注漿，其中為充分發(fā)揮機械效能，加快注漿進度，可在小導(dǎo)管2前

安設(shè)分漿器，一次可注入3～5根小導(dǎo)管2；

[0037] 進一步的，所述S2步驟中沿掌子面輪廓線均勻布置19個安裝小導(dǎo)管2的安裝孔，孔間距100cm，鉆孔深度10m，所述安裝孔的鉆孔水平方向、豎直方向的外插角均為15°；

[0038] S3.使用高壓泵向小導(dǎo)管2內(nèi)注入單液水泥漿，其中注漿壓力0.5～1.0Mpa，水泥漿經(jīng)注漿孔流入破碎的圍巖后與圍巖固結(jié)在一起，提升了圍巖的完整性，提高了圍巖的抗壓

強度，所有小導(dǎo)管2注漿固結(jié)以后會在掘進方向上一定范圍內(nèi)形成一個棚狀的圍巖加固區(qū)，

在這種管棚加固區(qū)的保護下，掘進施工的安全性大大增加；

[0039] S4.如圖3所示在掌子面布置炮孔3和周邊眼4，根據(jù)施工準備階段進行爆破試驗結(jié)果，最后確立各區(qū)域內(nèi)炮孔3及周邊眼4的爆破參數(shù)和安全裝藥量，其中，周邊眼4爆破采用

專用光爆炸藥及不耦合裝藥結(jié)構(gòu)；所述炮孔3深度為0.6m，炮孔3直徑為40mm，間隔裝藥，使

爆破振動降低到最低，值得注意的是爆破試驗時需了解爆點的地質(zhì)條件，弄清有無泥夾層、

溶洞以及節(jié)理、裂隙、皺層的發(fā)育程度和走向以確定各爆破參數(shù)特別是最小抵抗線的方向；

[0040] 進一步的，所述爆破中最大段允許裝藥量控制采用Q＝R3(/K)3/a公式計算，式中為振動帶安全控制標準，按照招標文件和爆破安全規(guī)程標準控制，R為爆源中心到振速控制

點距離，K為與爆破技術(shù)、地震波傳播途徑介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，a為爆破振動衰減指數(shù)，

其中K、a需在施工過程中對小藥量爆破實測的數(shù)據(jù)進行回歸分析重新標定，標定前爆破設(shè)

計時K、a則按爆破安全規(guī)程根據(jù)巖層狀況選取，

[0041] S5.如圖4所示在掌子面位于周邊眼4與小導(dǎo)管2之間的位置標記減震空孔位置，并垂直掌子面方向沖鉆減震孔5，如圖6往沖鉆后無殘渣、平直的減震孔5內(nèi)裝填無縫鋼管6，并

在無縫鋼管6內(nèi)裝滿阻抗材料7；

[0042] 具體的，所述S5步驟中減震孔5孔心之間的曲線距隧道輪廓線的距離，與超前小導(dǎo)管2在隧道輪廓線內(nèi)側(cè)的注漿加固范圍保持一致，

[0043] 本實施例中阻抗材料7采用多孔硬質(zhì)泡沫塑料，通過利用應(yīng)力波到達物體邊界或不同波阻抗材料7的界面時，如圖5所示將發(fā)生反射和透射，以及應(yīng)力波可以被多孔材料吸

收的原理,在周邊眼4與超前小導(dǎo)管2之間布置一排密集的減震空孔，當(dāng)掌子面爆炸產(chǎn)生的

初始應(yīng)力波在第一次到達炮孔3壁時會產(chǎn)生反射和透射現(xiàn)象,反射波將無法沿初始方向傳

播，當(dāng)透射的應(yīng)力波穿過炮孔3壁進入無縫鋼管6時會再次發(fā)生反射和透射現(xiàn)象,二次透射

后的應(yīng)力波相當(dāng)一部分會被多孔的硬質(zhì)泡沫塑料所吸收，穿過硬質(zhì)泡沫塑料后的剩余應(yīng)力

波會繼續(xù)再次穿過無縫鋼管6和炮孔3壁,整個爆破應(yīng)力波從產(chǎn)生到傳到注漿加固去的全過

程，初始會經(jīng)歷四次不同材料邊界的反射和透射以及一次多孔硬質(zhì)泡沫塑料的吸收，應(yīng)力

波的能量會被大大降低,如此以來就大幅減輕掌子面爆破活動對注漿加固管棚區(qū)域的爆破

擾動。

[0044] S6、開挖爆破施工。[0045] 本實施方式通過小導(dǎo)管2注漿預(yù)加固管棚支護技術(shù)與控制爆破技術(shù)相結(jié)合，即在隧道掌子面邊緣向掘進方向呈一定角度打入若干小導(dǎo)管2，然后使用高壓泵向?qū)Ч軆?nèi)注入

單液水泥漿。水泥漿經(jīng)小導(dǎo)管2管身分布有注漿孔流入破碎的圍巖后與圍巖固結(jié)在一起，提

升了圍巖的完整性，提高了圍巖的抗壓強度，同時所有小導(dǎo)管2注漿固結(jié)以后會在掘進方向

上一定范圍內(nèi)形成一個棚狀的圍巖加固區(qū)，在這種管棚加固區(qū)的保護下，掘進施工的安全

性大大增加，再選擇采用預(yù)裂爆破的綜合微震控制爆破技術(shù)，以盡可能減輕對圍巖和的擾

動，維護圍巖自身穩(wěn)定性，

[0046] 進一步的，在周邊眼4與超前小導(dǎo)管2之間布置一排密集的減震空孔，使掌子面爆炸產(chǎn)生的初始應(yīng)力波會產(chǎn)生反射和透射現(xiàn)象，顯著削弱了爆破活動對圍巖加固區(qū)的造成的

震動損傷,既可以適當(dāng)?shù)脑黾优诳?裝藥量，提高循環(huán)進尺，加快施工進度，又能削弱爆破震

動給圍巖加固區(qū)造成的損傷，維持圍巖的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保障施工安全。

[0047] 可以理解的，以上實施例僅表達了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制；應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技

術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，可以對上述技術(shù)特點進行自由組合，還可以做

出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍；因此，凡跟本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的

等同變換與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。