CN105443133A - 一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置和方法 - Google Patents

一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置,包括弹架和聚能药包,弹架开设弹孔并固定安装聚能药包,聚能药包的前方发射端朝向弹架外而后方引爆端连接导爆索,导爆索的引火端从弹架的上端引出。方法是在岩石上钻孔,炮孔直径40~130mm,将聚能装药装置置于炮孔中,孔网参数30~100cm,炮孔布孔方式为方形、梅花形或其它形式,聚能药包单耗0.5~8.0Kg/m3,线装药密度300g/m-1500g/m。本发明可以在非开挖施工过程中遇到地下岩石时提前处理,或者轨道盾构遇到刀盘前遗漏的岩石时破碎岩石,使岩石块度达到施工要求,简单易行,安全快捷,降低***振动和避免地面***,减小对地下及地面建(构)筑物的振动破坏效应及对地面***的直接破坏。

Description

一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置和方法
技术领域
本发明涉及一种地下岩石***技术及施工方法,尤其是能破碎地铁盾构过程中遇到的坚硬孤石及突出岩石,具体涉及一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置和方法。
背景技术
非开挖是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段,通过导向、定向钻进等方式在地表极小部分开挖的情况下,敷设、更换和修复各种地下管线的施工新技术,不会阻碍交通,不会破坏绿地和植被,不会影响商店、医院、学校和居民的正常生活和工作秩序,解决了传统开挖施工对居民生活的干扰,对交通、环境和周边建筑物基础的破坏和不良影响,因此具有较高的社会经济效果。按施工技术可分为顶管法、微型隧道法、水平定向钻进(如盾构法)、夯管法和潜孔锤施工法等。
盾构法施工属于非开挖施工其中一种,该工艺具有施工速度快、安全性好和施工作业劳动强度低等特点,在我国目前的地铁施工过程中已经越来越多的被广泛使用。厦门拟建多条地铁线,经勘探,厦门轨道交通部分线路位于软弱地层(Ⅳ~Ⅴ级岩土、淤泥、流沙带等)中,这类线路将采用盾构法施工。但是,厦门这类软弱地层中往往存在大量的形状各异、大小不一、强度不等的孤石和突出岩石,这些孤石和突出岩石将给盾构施工造成极大的困扰。在这类地层中掘进效率低,刀盘刀具磨损严重,易产生卡刀、斜刀、掉刀、刀具偏磨等,还会造成隧道轴线偏离,从而不得不对设计做出变更,若土质松软,固定不住孤石,不能产生足够的破碎反力,孤石就会随着土体的破坏而移动或被刀具弹开,或者会在刀盘前面循环,增加对土体的扰动,造成地表沉降过大等安全隐患。
盾构设备能自动处理块石,但其最大尺寸一般不大于30cm;否则必须采用传统的开舱或地面处理方法,但往往有较大的局限性。例如,采用传统的地面开挖取石、冲击锤破碎,不仅费用昂贵,而且时间很长,如开挖取石通常需要3~6个月,更何况地铁一般在繁华都市中地下穿行,而地面建筑物密集、人员车辆穿流不断,地下也有各种市政管线,根本就不允许大面积开挖或大面积占用施工场地,显然这些方法不宜采用,因此在盾构施工法的地铁施工中,盾构岩石的***预处理被普遍采纳。
发明内容
本发明的目的是提供一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置和方法,它不仅能提前预处理地下岩石,使岩石块度达到施工要求,而且能有效降低***振动和避免地面***,减小对地下及地面建(构)筑物的振动破坏效应及对地面***的直接破坏。
为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置,包括弹架和聚能药包,弹架为中空管,弹架上开设若干弹孔,弹孔中固定安装聚能药包,聚能药包的前方发射端朝向弹架外,聚能药包的后方引爆端连接导爆索,导爆索的引火端从弹架的上端引出。
所述弹架上的弹孔是径向贯通于弹架。
所述弹孔的孔缘对应聚能药包的发射端形成卡片。
所述弹孔的孔缘对应聚能药包的发射端形成弧形孔。
所述弹孔对应聚能药包的引爆端呈椭圆形。
所述弹架上开设若干排弹孔,弹孔在轴向上排列相互交错,可根据需要调节相应相位,弹孔在径向上相互垂直。
一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***方法,在岩石上钻孔,根据岩石的坚硬程度,岩石炮孔直径取40~130mm,将上述聚能装药装置置于炮孔中作业。
所述岩石炮孔的孔网参数即孔距和排距范围取30~100cm,可根据需要作相关排列,如坚硬岩石孔距*排距取30*30cm或40*30cm等,软弱岩石孔距*排距取100*100cm或100*80cm等,孔网参数可根据需要作相应调整。
所述聚能装药装置的聚能药包单耗根据岩石的坚硬程度,取值范围在0.5~8.0Kg/m3之间。
所述炮孔布置方式:若单排,则为直线布孔;若多排,则为方形布孔、梅花形布孔或其它布孔方式。
所述聚能装药装置的聚能药包线装药密度,根据岩石的坚硬程度,取300g/m-1500g/m。
采用上述方案后,本发明可以在非开挖施工过程中遇到岩石时提前处理,或者轨道盾构遇到刀盘前遗漏的岩石时破碎岩石,而不破坏盾构设备及其它地下设施设备,简单易行,安全快捷。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图;
图2是本发明实施例一的组合剖视图;
图3是本发明实施例一的弹孔正视图;
图4是本发明实施例二的弹孔正视图;
图5是炮孔的布置图一;
图6是炮孔的布置图二。
标号说明
弹架10,弹孔11,弧形孔12,卡片13;
射孔弹20,发射端21,引爆端22;
导爆索30,引火端31。
具体实施方式
本发明是利用聚能药包的聚能效应使得***能量集中起来以提高***对岩石的局部破坏,通过局部破坏岩石使裂隙相互贯通从而达到***范围内的岩石全部破碎。方法为通过在地表钻探一定直径的炮孔,以合理的布孔方式,适当的孔网参数及线装药密度将聚能药包置入炮孔***,使地下岩石破碎以达到要求。这里聚能药包以射孔弹20为例做说明。
如图1至图4所示,本发明揭示的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***技术,***参数包括炮孔直径,孔网参数,布孔方式,聚能药包装配及分配方式、线装药密度等,聚能药包这里以射孔弹20为例做说明,包括弹架10和射孔弹20。
弹架10为中空管,弹架10上开设若干弹孔11。图中所示的较佳实施例,在弹架10上开设两排弹孔11,每排弹孔11沿弹架10的轴向排列,两排弹孔11在轴向相互交错,两排弹孔11在径向相互垂直,可根据需要调整弹孔11的轴向个数和径向个数,以及弹孔11在径向和轴向的角度,使弹孔11呈现各种布置设计。
射孔弹20固定安装在弹孔11中。射孔弹20的前方发射端21朝向弹架10外,射孔弹20的后方引爆端22连接导爆索30。为了方便射孔弹20的安装固定,弹孔11以径向贯通于弹架10;弹孔11的孔缘对应射孔弹20的发射端21形成弧形孔12(实施例一),通过按压弧形孔12,可以使弹孔11的孔缘变形而固定住射孔弹20,或者弹孔11的孔缘对应射孔弹20的发射端21形成卡片13(实施例二),通过按压卡片13,也可以使弹孔11的孔缘变形而固定住射孔弹20;弹孔11对应射孔弹20的引爆端22呈椭圆形。
导爆索30的引火端31从弹架10的上端引出。
本发明揭示的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***方法,是当遇到地下岩石时,通过在岩石上钻孔,根据岩石的坚硬程度,岩石炮孔直径取40~130mm,将上述聚能装药装置置于炮孔中作业。岩石炮孔的孔网参数即孔距和排距范围取30~100cm,可根据需要作相关排列,如坚硬岩石孔距*排距取30*30cm或40*30cm等,软弱岩石孔距*排距取100*100cm或100*80cm等,孔网参数可根据需要作相应调整。所述聚能装药装置的聚能药包单耗根据岩石的坚硬程度,取值范围在0.5~8.0Kg/m3之间。所述炮孔布置方式:若单排,则为直线布孔;若多排,则为方形布孔、梅花形布孔或其它布孔方式。如图5是梅花形布孔,图6是方形布孔,其中,d为炮孔直径,a为孔距,b为排距。所述聚能装药装置的聚能药包线装药密度,根据岩石的坚硬程度,取300g/m-1500g/m。将聚能药包(射孔弹20)组装入弹架10后,将弹架10装入炮孔,射孔弹20根据需要调整相位及个数多少(药量)。本发明通过聚能射流击穿岩石,使岩石产生裂纹甚至破碎,或者使邻近炮孔的射孔弹20在***时产生的射流相互贯通,击碎岩石,使岩石块度达到施工要求,而不引起地面建(构)筑物破坏。
聚能药包(射孔弹20为例)运用时,具体按如下步骤进行操作。
一、确认射孔弹20的型号与相对应弹架10的弹孔11正确配对。
二、准备弹架10。取出待装配的弹架10放在工作台上,把弹架10放在工作台易于操作的位置。
三、准备射孔弹20。取出整箱的射孔弹20放在靠近待装配弹架10附近的工作台上,备用。
四、截取导爆索30。取出相应规格的导爆索30并用专用剪刀截取成适当的长度。
五、装配射孔弹20。把导爆索30从弹架10上端引出,预留合适的长度,取出一发射孔弹20正确地装入弹架10上端的第一个弹孔11内,旋转射孔弹20,使射孔弹20引爆端22上所用固定导爆索30的小槽与导爆索30沿弹架10的缠绕方向一致,把导爆索30引入射孔弹20的小槽内并用射孔弹20上的压销压紧,借助螺丝刀用弹孔11边缘压住射孔弹20的引爆端22边缘,压紧。同样,将射孔弹20的发射端21边缘压紧,固定牢固。按导爆索30走向把弹架10旋转一相位的角度,自然拉紧导爆索30,同样方法装入第二发及后续的射孔弹20,直到装满整个弹架10为止。射孔弹20不得漏装、错装、多装,导爆索30要自然拉紧,不能太松或太紧。然后把导爆索30从弹架10上端引出。
六、装配***。根据试验和施工要求装配相应型号***,且保证导爆索30和起爆***联接可靠。
本发明主要用聚能装药***技术破碎非开挖施工中地下岩石而非传统的岩石开挖技术,包括相应***参数(炮孔直径、孔网参数、***单耗、布孔方式、聚能药包装配及分配方式、线装药密度等),射孔弹仅为本发明的具体实施例,并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化,均落入本案的保护范围。

Claims (10)

1.一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置,其特征在于:包括弹架和聚能药包,弹架为中空管,弹架上开设若干弹孔,弹孔中固定安装聚能药包,聚能药包的前方发射端朝向弹架外,聚能药包的后方引爆端连接导爆索,导爆索的引火端从弹架的上端引出。
2.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置,其特征在于:所述弹架上的弹孔是径向贯通于弹架。
3.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置,其特征在于:所述弹孔的孔缘对应聚能药包的发射端形成卡片。
4.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置,其特征在于:所述弹孔的孔缘对应聚能药包的发射端形成弧形孔。
5.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置,其特征在于:所述弹孔对应聚能药包的引爆端呈椭圆形。
6.如权利要求1所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***装置,其特征在于:所述弹架上开设若干排弹孔,弹孔在轴向上排列相互交错,弹孔在径向上相互垂直。
7.一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***方法,其特征在于:在岩石上钻孔,岩石炮孔直径取40~130mm,将如权利要求1所述的聚能装药装置置于炮孔中作业。
8.如权利要求7所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***方法,其特征在于:所述岩石炮孔的孔网参数即孔距和排距范围取30~100cm;所述炮孔布置方式:若单排,则为直线布孔;若多排,则为方形布孔、梅花形布孔或其它布孔方式。
9.如权利要求7所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***方法,其特征在于:所述聚能装药装置的聚能药包单耗取值范围在0.5~8.0Kg/m3之间。
10.如权利要求7所述的一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药***方法,其特征在于:所述聚能装药装置的聚能药包线装药密度取300g/m-1500g/m。
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