本發明屬于交通隧道工程，特別涉及一種大斷面硬巖隧道掏槽結構及方法。

背景技術：

1、目前在大斷面的硬巖隧道掏槽施工中由于此類圍巖飽和單軸抗壓強度至少在30mpa以上，掏槽槽腔內只布置左右斜掏槽孔而使鉆孔爆破的掘進效率較低，掘進進尺小，一般在3.6m以下，在工程作業上不能滿足預期的施工效果，使施工進度推遲于流水安排期限，降低施工速度。

2、為了解決在此類大斷面硬巖隧道因掏槽效率不夠而影響掘進程度的問題，我們提出一種大斷面硬巖隧道掏槽結構及方法。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種大斷面硬巖隧道掏槽結構，布設于隧道掌子面的掏槽孔，所述掏槽孔包括沿隧道中心線左右對稱布設的左掏槽孔組和右掏槽孔組，沿隧道中心線由上至下依次布設的上掏槽孔組、下二掏槽孔組和下一掏槽孔組，所述上掏槽孔組、下一掏槽孔組和下二掏槽孔組均位于左掏槽孔組與右掏槽孔組之間。

2、優選的，所述左掏槽孔組和右掏槽孔組具有分別沿豎向布設的多個左掏槽孔和右掏槽孔，所述左掏槽孔和右掏槽孔的孔道鉆孔方向分別向隧道中心線傾斜，所述上掏槽孔組和下一掏槽孔組分別沿垂直掌子面方向布設上掏槽孔和下一掏槽孔，所述上掏槽孔組和下一掏槽孔組分別沿水平方向布設多個上掏槽孔和下一掏槽孔，左掏槽孔組、右掏槽孔組、上掏槽孔組和下一掏槽孔組圍合形成三棱柱結構。

3、優選的，所述下二掏槽孔組沿垂直掌子面方向布設下二掏槽孔，下二掏槽孔組沿水平方向布設多個下二掏槽孔，所述下二掏槽孔組位于靠近下一掏槽孔組的一側。

4、優選的，所述左掏槽孔的數量為11個，左掏槽孔與掌子面的夾角為52°，所述右掏槽孔的數量為11個，右掏槽孔與掌子面的夾角為52°，左掏槽孔和右掏槽孔的長度均為5060mm，所述左掏槽孔和右掏槽孔的垂直掌子面的長度均為4000mm。

5、優選的，所述上掏槽孔組布設5個上掏槽孔，所述下一掏槽孔組布設5個下一掏槽孔，所述下二掏槽孔組布設4個下二掏槽孔，上掏槽孔組、下一掏槽孔組和下二掏槽孔組分別沿隧道中心線對稱布設，并且沿隧道中心線向遠離隧道中心線的方向，上掏槽孔的長度逐漸減小、下一掏槽孔的長度逐漸減小、下二掏槽孔的長度逐漸減小。

6、優選的，所述下一掏槽孔組和下二掏槽孔組在水平面的投影上，下一掏槽孔與下二掏槽孔交替均勻布設，并且由隧道中心線向遠離隧道中心線方向，第一掏槽孔和第二掏槽孔的長度依次減小。

7、優選的，所述上掏槽孔的長度由左至右依次為1500mm、2500mm、3500mm、2500mm和1500mm；所述下一掏槽孔的長度由左至右依次為1500mm、2500mm、3500mm、2500mm和1500mm；所述下二掏槽孔的長度由左至右依次為1000mm、2000mm、2000mm和1000mm。

8、本發明的另一目的在于提供一種大斷面硬巖隧道掏槽方法，采用上述大斷面硬巖隧道掏槽結構，包括以下步驟：

9、s1.隧道中心線兩側的掌子面對稱鉆孔形成左掏槽孔組和右掏槽孔組，左掏槽孔和右掏槽孔的鉆孔方向分別向隧道中心線傾斜；

10、s2.位于隧道中心線上部沿垂直掌子面方向鉆孔形成上掏槽孔組，位于隧道中心線下部沿垂直掌子面方向鉆孔形成下一掏槽孔組；

11、s3.在上掏槽孔組與下一掏槽孔組之間沿垂直掌子面方向鉆孔形成下二掏槽孔組；

12、s4.各掏槽孔爆破后，左掏槽孔組處形成左破裂縫，右掏槽孔組處形成右破裂縫，上掏槽孔組處形成上破裂縫，下一掏槽孔組處形成下一破裂縫，下二掏槽孔組處形成下二破裂縫，左破裂縫、右破裂縫、上破裂縫和下一破裂縫圍合形成三棱柱狀的槽腔結構，下一破裂縫與下二破裂縫之間的前部巖體形成破碎帶失去支撐力，槽腔內巖體塊在自重作用下翻轉塌落，即可達到預期的掏槽效果。

13、優選的，步驟s4中爆破順序包括：

14、第一步，左掏槽孔組和右掏槽孔組爆破；

15、第二步，上掏槽孔組爆破；

16、第三部，下一掏槽孔組和下二掏槽孔組爆破。

17、本發明具有以下有益效果：

18、本發明提出一種大斷面硬巖隧道掏槽結構及方法，在掌子面布設掏槽孔，左掏槽孔組、右掏槽孔組、上掏槽孔組和下一掏槽孔組組合形成三棱柱槽腔結構，并在下一掏槽孔組的上方布設下二掏槽孔組，首先，左掏槽孔組爆破形成左破裂縫，右掏槽孔組爆破形成右破裂縫，然后，上掏槽孔組爆破形成上破裂縫，最后，下一掏槽孔組和下二掏槽孔組爆破形成下一破裂縫和下二破裂縫，并且下一破裂縫與下二破裂縫之間的前部巖體形成破碎帶，失去支撐力，破碎帶上方的硬巖體在自重和巖石間作用力下，容易失穩倒轉，有利于掏槽區的充分爆破成型，本發明的大斷面硬巖隧道掏槽結構的掘進進尺可達4m，有助于提升大斷面隧道的掘進效率。

技術特征：

1.一種大斷面硬巖隧道掏槽結構，其特征在于，布設于隧道掌子面的掏槽孔，所述掏槽孔包括沿隧道中心線左右對稱布設的左掏槽孔組和右掏槽孔組，沿隧道中心線由上至下依次布設的上掏槽孔組、下二掏槽孔組和下一掏槽孔組，所述上掏槽孔組、下一掏槽孔組和下二掏槽孔組均位于左掏槽孔組與右掏槽孔組之間。

2.如權利要求1所述的大斷面硬巖隧道掏槽結構，其特征在于，所述左掏槽孔組和右掏槽孔組具有分別沿豎向布設的多個左掏槽孔和右掏槽孔，所述左掏槽孔和右掏槽孔的孔道鉆孔方向分別向隧道中心線傾斜，所述上掏槽孔組和下一掏槽孔組分別沿垂直掌子面方向布設上掏槽孔和下一掏槽孔，所述上掏槽孔組和下一掏槽孔組分別沿水平方向布設多個上掏槽孔和下一掏槽孔，左掏槽孔組、右掏槽孔組、上掏槽孔組和下一掏槽孔組圍合形成三棱柱結構。

3.如權利要求2所述的大斷面硬巖隧道掏槽結構，其特征在于，所述下二掏槽孔組沿垂直掌子面方向布設下二掏槽孔，下二掏槽孔組沿水平方向布設多個下二掏槽孔，所述下二掏槽孔組位于靠近下一掏槽孔組的一側。

4.如權利要求3所述的大斷面硬巖隧道掏槽結構，其特征在于，所述左掏槽孔的數量為11個，左掏槽孔與掌子面的夾角為52°，所述右掏槽孔的數量為11個，右掏槽孔與掌子面的夾角為52°，左掏槽孔和右掏槽孔的長度均為5060mm，所述左掏槽孔和右掏槽孔的垂直掌子面的長度均為4000mm。

5.如權利要求3所述的大斷面硬巖隧道掏槽結構，其特征在于，所述上掏槽孔組布設5個上掏槽孔，所述下一掏槽孔組布設5個下一掏槽孔，所述下二掏槽孔組布設4個下二掏槽孔，上掏槽孔組、下一掏槽孔組和下二掏槽孔組分別沿隧道中心線對稱布設，并且沿隧道中心線向遠離隧道中心線的方向，上掏槽孔的長度逐漸減小、下一掏槽孔的長度逐漸減小、下二掏槽孔的長度逐漸減小。

6.如權利要求5所述的大斷面硬巖隧道掏槽結構，其特征在于，所述下一掏槽孔組和下二掏槽孔組在水平面的投影上，下一掏槽孔與下二掏槽孔交替均勻布設，并且由隧道中心線向遠離隧道中心線方向，第一掏槽孔和第二掏槽孔的長度依次減小。

7.如權利要求6所述的大斷面硬巖隧道掏槽結構，其特征在于，所述上掏槽孔的長度由左至右依次為1500mm、2500mm、3500mm、2500mm和1500mm；所述下一掏槽孔的長度由左至右依次為1500mm、2500mm、3500mm、2500mm和1500mm；所述下二掏槽孔的長度由左至右依次為1000mm、2000mm、2000mm和1000mm。

8.一種大斷面硬巖隧道掏槽方法，采用上述權利要求1-7任一項所述的大斷面硬巖隧道掏槽結構，其特征在于，包括以下步驟：

9.如權利要求8所述的大斷面硬巖隧道掏槽方法，其特征在于，步驟s4中爆破順序包括：

技術總結
本發明屬于交通隧道工程技術領域，公開一種大斷面硬巖隧道掏槽結構及方法，在掌子面鉆孔形成左掏槽孔組、右掏槽孔組、上掏槽孔組和下一掏槽孔組，各掏槽孔組組成三棱柱槽腔結構，下一掏槽孔組的上方設置下二掏槽孔組，爆破后，下一掏槽孔組與下二掏槽孔組之間的前部巖體形成破碎帶，失去支撐力，位于破碎帶上方的硬巖體在自重和巖石間作用力下，容易失穩倒轉，有利于掏槽區的充分爆破成型，提升作業效率。

技術研發人員：陳小輝,郭斌,劉利江,張思諾,陽帆,趙蒙,陳小淼,謝飛鴻,朱兆榮,吳紅剛,趙守全,石龍,楊香英,喬紅彥,隆仁燕,陳佳,周瑜,李勇,熊軍,郭凱
受保護的技術使用者：中鐵十一局集團第五工程有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24