本發(fā)明涉及一種城市淺埋巖層隧道靜態(tài)爆破施工輔助壓管及施工方法，屬于城市隧道暗挖法施工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，越來越多的城市地下隧道工程。城市隧道工程埋深較淺，隧道施工過程中經(jīng)常穿越臨近的道路工程、管線工程及地表建(構(gòu))筑等，現(xiàn)有的鉆爆法施工不可避免對已有建筑結(jié)構(gòu)安全和周邊環(huán)境造成影響。現(xiàn)有的靜態(tài)爆破施工方法施工普遍存在隧道周邊輪廓成型難以控制，碎巖能力弱，破巖效果差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種碎巖能力強，爆破效率高，沒有爆轟波，操作簡單，施工方便、能定向爆破的城市淺埋巖層隧道靜態(tài)爆破施工炮孔藥劑壓管及施工方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：城市淺埋巖層隧道靜態(tài)爆破施工炮孔藥劑壓管，包括周邊炮孔藥劑壓管和中間炮孔藥劑壓管；

所述周邊炮孔藥劑壓管包括，外環(huán)壓管a和與之滑動連接的內(nèi)環(huán)壓管a，外環(huán)壓管a與內(nèi)環(huán)壓管a構(gòu)成封閉的同心圓周，所述內(nèi)環(huán)壓管a通過滑軌a與外環(huán)壓管a滑動連接，所述滑軌a設(shè)有若干滾珠底座a，滾珠底座a上安裝滾珠a，外環(huán)壓管a上設(shè)有用于配合滾珠a滾動的凹形導(dǎo)軌槽a，兩個碎巖截齒a分別對稱分布于外環(huán)壓管a和內(nèi)環(huán)壓管a的外壓部上，所述兩個碎巖截齒a兩側(cè)分別對稱分布有柔性支托；

所述中間炮孔藥劑壓管包括，外環(huán)壓管b和與之滑動連接的內(nèi)環(huán)壓管b，外環(huán)壓管b與內(nèi)環(huán)壓管b構(gòu)成封閉的同心圓周，所述內(nèi)環(huán)壓管b通過對稱設(shè)計的兩個滑軌b與外環(huán)壓管b滑動連接，每個所述滑軌b設(shè)有若干滾珠底座b，滾珠底座b上安裝滾珠b，外環(huán)壓管b上設(shè)有用于配合滾珠b滾動的凹形導(dǎo)軌槽b，所述外環(huán)壓管b和內(nèi)環(huán)壓管b的外壓部上剛性連接對稱的四個碎巖截齒b。

所述滑軌a末端設(shè)有滑軌封堵a，所述滑軌b末端設(shè)有滑軌封堵b。

所述凹形導(dǎo)軌槽a末端設(shè)有凹槽封堵a，所述凹形導(dǎo)軌槽b末端設(shè)有凹槽封堵b。

所述碎巖截齒a和碎巖截齒b的長度均為10-12mm。

所述凹形導(dǎo)軌槽a截面呈U型，深度3-5mm，所述深度小于外環(huán)壓管a壁厚的1/3，所述凹形導(dǎo)軌槽b截面呈U型，深度3-5mm，所述深度小于外環(huán)壓管b壁厚的1/3。

所述滑軌a行程為炮孔a直徑的1/3-1/2，所述滑軌b行程為炮孔b直徑的1/3-1/2。

所述柔性支托的長度比碎巖截齒a長度短2-4mm。

所述滾珠底座a、滾珠a數(shù)量為四個，所述滾珠底座b、滾珠b數(shù)量為四個。

城市淺埋巖層隧道靜態(tài)爆破施工方法，包括如下步驟：

S1)按照圍巖的地質(zhì)條件及硬度布置鉆進鉆孔；

S2)對每一個鉆進結(jié)束的鉆孔，進行清理孔內(nèi)的巖屑和碎石；

S3)根據(jù)一次靜態(tài)爆破施工區(qū)域，確定周邊炮孔和中間炮孔；

S4)確定破碎劑用量，制備破碎劑漿體；

S5)組裝、捆扎固定周邊炮孔藥劑壓管的外環(huán)壓管a和內(nèi)環(huán)壓管a，以及中間炮孔藥劑壓管的外環(huán)壓管b和內(nèi)環(huán)壓管b；

S6)分別向周邊炮孔藥劑壓管和中間炮孔藥劑壓管內(nèi)灌注破碎劑漿體，并封蓋；

S7)將封蓋的周邊炮孔藥劑壓管和中間炮孔藥劑壓管分布置入周邊炮孔和中間炮孔內(nèi)，周邊炮孔藥劑壓管的碎巖截齒a的外輪廓線與隧道開挖輪廓線重合；中間炮孔藥劑壓管的碎巖截齒b的一個方向與爆破的臨空面平行、另一方向與臨空面垂直。

所述破碎劑為靜態(tài)破碎劑，成分包括生石灰，所述破碎劑漿體成分包括生石灰和水。

本發(fā)明的有益效果是：可滑移組合式靜態(tài)藥壓管截齒與內(nèi)外環(huán)壓管剛性連接，截齒集中碎巖，柔性支托固定定位，內(nèi)、外環(huán)壓管滾珠自由滑動，連接結(jié)構(gòu)簡單，操作容易，實現(xiàn)定向碎巖，隧道輪廓成型好，掘進碎巖效率高，工期短，成本低，安全高效。

附圖說明

本發(fā)明共有附圖7幅。

圖1為周邊炮孔藥劑壓管結(jié)構(gòu)圖；

圖2為外環(huán)壓管a結(jié)構(gòu)圖；

圖3為內(nèi)環(huán)壓管a結(jié)構(gòu)圖；

圖4為中間炮孔藥劑壓管結(jié)構(gòu)圖；

圖5為外環(huán)壓管b結(jié)構(gòu)圖；

圖6為內(nèi)環(huán)壓管b結(jié)構(gòu)圖；

圖7為靜態(tài)爆破時周邊炮孔藥劑壓管和中間炮孔藥劑壓管分布圖。

圖中附圖標記如下：1.1、炮孔a，1.2、炮孔b，2.1、滑軌a，2.2、滑軌b，3.1、外環(huán)壓管a，3.2、外環(huán)壓管b，4.1、內(nèi)環(huán)壓管a，4.2、內(nèi)環(huán)壓管b，5.1、凹形導(dǎo)軌槽a，5.2、凹形導(dǎo)軌槽b，6.1、凹槽封堵a，6.2、凹槽封堵b，7.1、碎巖截齒a，7.2、碎巖截齒b，8、柔性支托，9.1、滾珠底座a，9.2、滾珠底座b，10.1、滑軌封堵a，10.2、滑軌封堵b，11.1、滾珠a，11.2、滾珠b。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1-7對本發(fā)明做進一步說明：

城市淺埋巖層隧道靜態(tài)爆破施工炮孔藥劑壓管，包括周邊炮孔藥劑壓管和中間炮孔藥劑壓管；

所述周邊炮孔藥劑壓管包括，外環(huán)壓管a3.1和與之滑動連接的內(nèi)環(huán)壓管a4.1，外環(huán)壓管a3.1與內(nèi)環(huán)壓管a4.1構(gòu)成封閉的同心圓周，所述內(nèi)環(huán)壓管a4.1通過滑軌a2.1與外環(huán)壓管a3.1滑動連接，所述滑軌a2.1設(shè)有若干滾珠底座a9.1，滾珠底座a9.1上安裝滾珠a11.1，外環(huán)壓管a3.1上設(shè)有用于配合滾珠a11.1滾動的凹形導(dǎo)軌槽a5.1，兩個碎巖截齒a7.1分別對稱分布于外環(huán)壓管a3.1和內(nèi)環(huán)壓管a4.1的外壓部上，所述兩個碎巖截齒a7.1兩側(cè)分別對稱分布有柔性支托8；

所述中間炮孔藥劑壓管包括，外環(huán)壓管b3.2和與之滑動連接的內(nèi)環(huán)壓管b4.2，外環(huán)壓管b3.2與內(nèi)環(huán)壓管b4.2構(gòu)成封閉的同心圓周，所述內(nèi)環(huán)壓管b4.2通過對稱設(shè)計的兩個滑軌b2.2與外環(huán)壓管b3.2滑動連接，每個所述滑軌b2.2設(shè)有若干滾珠底座b9.2，滾珠底座b9.2上安裝滾珠b11.2，外環(huán)壓管b3.2上設(shè)有用于配合滾珠b11.2滾動的凹形導(dǎo)軌槽b5.2，所述外環(huán)壓管b3.2和內(nèi)環(huán)壓管b4.2的外壓部上剛性連接對稱的四個碎巖截齒b7.2。

所述滑軌a2.1末端設(shè)有滑軌封堵a10.1，所述滑軌b2.2末端設(shè)有滑軌封堵b10.2。

所述凹形導(dǎo)軌槽a5.1末端設(shè)有凹槽封堵a6.1，所述凹形導(dǎo)軌槽b5.2末端設(shè)有凹槽封堵b6.2。

所述碎巖截齒a7.1和碎巖截齒b7.2的長度均為10-12mm。

所述凹形導(dǎo)軌槽a5.1截面呈U型，深度3-5mm，所述深度小于外環(huán)壓管a3.1壁厚的1/3，所述凹形導(dǎo)軌槽b5.2截面呈U型，深度3-5mm，所述深度小于外環(huán)壓管b3.2壁厚的1/3。

所述滑軌a2.1行程為炮孔a1.1直徑的1/3-1/2，所述滑軌b2.2行程為炮孔b1.2直徑的1/3-1/2。

所述柔性支托8的長度比碎巖截齒a7.1長度短2-4mm。

所述滾珠底座a9.1、滾珠a11.1數(shù)量為四個，所述滾珠底座b9.2、滾珠b11.2數(shù)量為四個。

城市淺埋巖層隧道靜態(tài)爆破施工方法，包括如下步驟：

S1)按照圍巖的地質(zhì)條件及硬度布置鉆進鉆孔；

S2)對每一個鉆進結(jié)束的鉆孔，進行清理孔內(nèi)的巖屑和碎石；

S3)根據(jù)一次靜態(tài)爆破施工區(qū)域，確定周邊炮孔和中間炮孔；

S4)確定破碎劑用量，制備破碎劑漿體；根據(jù)一次靜態(tài)爆破施工區(qū)域鉆孔數(shù)量、深度計算破碎劑、水及外加劑的用量，根據(jù)比例和用量將破碎劑、水及添加劑混合攪拌均勻，形成均勻漿體；

S5)組裝、捆扎固定周邊炮孔藥劑壓管的外環(huán)壓管a3.1和內(nèi)環(huán)壓管a4.1，以及中間炮孔藥劑壓管的外環(huán)壓管b3.2和內(nèi)環(huán)壓管b4.2；通過低強度鐵絲捆扎固定，底部采用塑料插銷與鋼底座相連，防治破碎劑漿體外溢；

S6)分別向周邊炮孔藥劑壓管和中間炮孔藥劑壓管內(nèi)灌注破碎劑漿體，并封蓋；同一區(qū)域內(nèi)壓管內(nèi)同時灌注，同一壓管內(nèi)連續(xù)灌注漿體，要滿灌壓管，灌注完成后，管口采用塑料插銷與鋼蓋封相連，防治破碎劑漿體沖口；

S7)將封蓋的周邊炮孔藥劑壓管和中間炮孔藥劑壓管分布置入周邊炮孔和中間炮孔內(nèi)，周邊炮孔藥劑壓管的碎巖截齒a7.1的外輪廓線與隧道開挖輪廓線重合；中間炮孔藥劑壓管的碎巖截齒b7.2的一個方向與爆破的臨空面平行、另一方向與臨空面垂直。確認好方向后，采用黃土炮泥對炮孔進行封堵，封堵長度不小于30cm；

所述破碎劑為靜態(tài)破碎劑，成分包括生石灰，所述破碎劑漿體成分包括生石灰和水。在所述周邊炮孔藥劑壓管中加入破碎劑和水，破碎劑與水發(fā)生化學反應(yīng)，體積膨脹，使得內(nèi)環(huán)壓管沿著滑軌外擴，碎巖截齒進入到炮孔壁巖石內(nèi)部，柔性支座與炮孔內(nèi)壁接觸，對靜壓管起到固定和約束作用，定位了碎巖截齒的碎石方向，實現(xiàn)定向碎巖，根據(jù)預(yù)設(shè)的隧道輪廓，在輪廓邊緣處設(shè)置本周邊炮孔藥劑壓管，并調(diào)整好碎巖截齒的碎石方向，這樣，碎巖截齒就會沿設(shè)定的碎石方向進行碎石作業(yè)，形成隧道輪廓，保證了隧道開挖輪廓的準確性。本周邊炮孔藥劑壓管孔內(nèi)最大強度可達40-60MPa，工程巖體強度約為10-30Mpa，碎巖截齒7的存在大大增加了碎巖應(yīng)力集中，明顯地增強了靜態(tài)爆破碎巖效率，提高了隧道掘進效率，大大縮短掘進工期，降低了隧道掘進成本，同時具有安全高效的特點。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。