本發(fā)明涉及一種硬巖隧道高效施工工法，屬于隧道施工工法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)隧道施工方式主要有兩大類，一類是炮采施工，應(yīng)用在各類隧道工程，存在尺寸超差不受控、施工危險(xiǎn)，破壞生態(tài)環(huán)境等問(wèn)題，且炸藥管控越來(lái)越嚴(yán)格，成本高，效率低。另一類是機(jī)械化施工，分為盾構(gòu)法施工和懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工。前者采用盾構(gòu)機(jī)施工成本高，運(yùn)輸不便，適用于長(zhǎng)距離隧道等大型工程；后者采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)施工，當(dāng)遇到巖石硬度大于50MPa時(shí)，截齒磨損加快，施工效率降低。在機(jī)械化施工逐漸普及，炮采施工逐漸減少的情況下，本施工工法安全可靠、生態(tài)環(huán)保，能有效提高硬巖隧道機(jī)械化施工的施工效率，降低施工成本。

然而，于2015年01月28日公開的一種基于水力切割的硬巖隧道施工方法(公開號(hào)為104314573A)提供了一種硬巖隧道施工工法，沿隧道縱向延伸方向由后至前分多個(gè)節(jié)段施工。這種工法顯然存在局限性，針對(duì)小型斷面的硬巖隧道分節(jié)段施工顯然不可行，水力切割矩形切割塊無(wú)法實(shí)現(xiàn)，且針對(duì)大斷面分節(jié)段施工效率也會(huì)大打折扣。巖石劈裂后進(jìn)行水力切割，要求操作人員離切割面較近，切割滾落的巖石容易砸傷操作人員，存在嚴(yán)重的安全隱患。另外，于2015年02月11日授權(quán)的一種硬巖隧道非爆破開挖掌子面分塊結(jié)構(gòu)(專利號(hào)為204152517)也提供了一種硬巖隧道施工工法，這種工法沿隧道掌子面開挖輪廓線設(shè)有相互咬合重疊的周邊孔，以形成開挖臨空面。首先在鉆相互咬合重疊孔時(shí)，鉆桿容易損壞，孔容易打偏，無(wú)異于增加了施工難度。其次，若沿隧道掌子面開挖輪廓設(shè)有相互咬合重疊的周邊孔，以形成開挖臨空面，顯然要鉆孔數(shù)量多，鉆孔直徑大，若想形成臨空面無(wú)異于大大降低了隧道施工效率。另外，該工法忽略了一個(gè)重要事實(shí)，液壓劈裂機(jī)僅能劈裂出巖石的裂隙，并不能達(dá)到巖石分裂并開挖的效果。

因此，如何安全可靠、生態(tài)環(huán)保且高效率的進(jìn)行硬巖隧道開挖，是本領(lǐng)域人員亟須解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種硬巖隧道高效施工工法，可加快施工進(jìn)度，降低施工成本，提高施工安全性，減少施工環(huán)境污染。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種硬巖隧道高效施工工法，施工工法的具體步驟是：

步驟一、施工準(zhǔn)備：根據(jù)待施工隧道的特點(diǎn)，做好施工前的準(zhǔn)備；

步驟二、開鑿臨空槽：在將要施工的隧道的中央、底部或邊緣任意位置進(jìn)行開槽，形成臨空面；臨空面的寬度尺寸根據(jù)掘進(jìn)機(jī)截割頭尺寸而定，具體為不小于掘進(jìn)機(jī)截割頭直徑尺寸，臨空面的深度應(yīng)不小于液壓劈裂機(jī)的長(zhǎng)度；其中，開設(shè)的槽為臨空槽；

步驟三、鉆分裂孔：在隧道除臨空槽以外的斷面部分，采用液壓鑿巖鉆機(jī)鉆多個(gè)分裂孔，每個(gè)分裂孔的尺寸根據(jù)液壓劈裂機(jī)的要求確定，即需滿足液壓劈裂機(jī)可以正常工作的要求；

步驟四、隧道斷面巖石分裂：使用液壓劈裂機(jī)進(jìn)行隧道斷面巖石分裂；

步驟五、隧道斷面切割：用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道斷面切割。

進(jìn)一步，所述施工前的準(zhǔn)備是指根據(jù)待施工隧道的特點(diǎn)，編制具體施工方案，對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，清理施工現(xiàn)場(chǎng)，并調(diào)試各種操作設(shè)備；操作設(shè)備包括掘進(jìn)機(jī)、液壓鑿巖鉆機(jī)及液壓劈裂機(jī)。

為了提高分裂效率，所述步驟四的隧道斷面巖石分裂可與步驟三的鉆分裂孔同步進(jìn)行。

為了提高液壓劈裂機(jī)的分裂效率，所述步驟四中，可使液壓劈裂機(jī)朝向臨空槽進(jìn)行分裂。

進(jìn)行步驟五的隧道斷面切割后，還需要對(duì)切割落下的渣料進(jìn)行清理，將渣料運(yùn)送出隧道。

優(yōu)選地，采用的掘進(jìn)機(jī)為懸臂式掘進(jìn)機(jī)。當(dāng)然，臨空槽的開設(shè)也可采用其他鑿槽設(shè)備進(jìn)行，不僅限于懸臂式掘進(jìn)機(jī)開挖。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要包括施工準(zhǔn)備、開鑿臨空槽、鉆分裂孔、隧道斷面巖石分裂、隧道斷面切割、出渣等步驟。整個(gè)工法為機(jī)械化施工，工藝操作簡(jiǎn)單、效率高、成本低，解決目前隧道開采采用炮掘安全隱患大的問(wèn)題，其噪音低、粉塵少、安全環(huán)保。同時(shí)解決當(dāng)隧道斷面巖石硬度大時(shí)，直接采用掘進(jìn)機(jī)施工效率低、施工成本高的問(wèn)題。最終，采用掘進(jìn)機(jī)、挖掘機(jī)、液壓鑿巖鉆機(jī)、液壓劈裂機(jī)、裝載機(jī)等設(shè)備對(duì)隧道斷面進(jìn)行掘進(jìn)、鉆孔、巖石分裂和出渣，其施工進(jìn)度快，施工成本低，施工安全性高，施工環(huán)境污染少。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的施工流程圖；

圖2為本發(fā)明鉆分裂孔的分布示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例：

如圖1和圖2所示，一種硬巖隧道高效施工工法，施工工法的具體步驟是：

步驟一、施工準(zhǔn)備：根據(jù)待施工隧道的特點(diǎn)，做好施工前的準(zhǔn)備；

步驟二、開鑿臨空槽：在將要施工的隧道的中央、底部或邊緣開槽，形成臨空面；臨空面的寬度尺寸c根據(jù)掘進(jìn)機(jī)截割頭尺寸而定，具體為不小于掘進(jìn)機(jī)截割頭直徑尺寸，臨空面的深度應(yīng)不小于液壓劈裂機(jī)的長(zhǎng)度，一般不低于500mm，臨空面的長(zhǎng)度不作要求；其中，開設(shè)的槽為臨空槽；

步驟三、鉆分裂孔：在隧道除臨空槽以外的斷面部分，采用液壓鑿巖鉆機(jī)鉆多個(gè)分裂孔，孔與孔之間的左右間隔尺寸a及上下間隔尺寸b均為500mm，也可適當(dāng)增加或減??；每個(gè)分裂孔的尺寸根據(jù)液壓劈裂機(jī)的要求確定，即需滿足液壓劈裂機(jī)可以正常工作的要求，一般孔的直徑不低于40mm，孔的深度不低于800mm；

步驟四、隧道斷面巖石分裂：使用液壓劈裂機(jī)進(jìn)行隧道斷面巖石分裂，為了提高液壓劈裂機(jī)的分裂效率，應(yīng)朝向臨空槽進(jìn)行分裂，該步驟也可與鉆分裂孔同步進(jìn)行；

步驟五、隧道斷面切割：用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道斷面切割。

進(jìn)一步，步驟一的施工準(zhǔn)備主要是指：根據(jù)待施工隧道的特點(diǎn)，編制具體施工方案，對(duì)操作人員進(jìn)行技術(shù)交底，清理施工現(xiàn)場(chǎng)，并調(diào)試各種操作設(shè)備；操作設(shè)備包括掘進(jìn)機(jī)、液壓鑿巖鉆機(jī)及液壓劈裂機(jī)。

進(jìn)行步驟五的隧道斷面切割后，還需要進(jìn)行出渣操作，即對(duì)切割落下的渣料進(jìn)行清理，將渣料運(yùn)送出隧道。其中，渣料的運(yùn)輸科可采用裝載機(jī)實(shí)現(xiàn)。

優(yōu)選地，采用的掘進(jìn)機(jī)為懸臂式掘進(jìn)機(jī)。當(dāng)然，臨空槽的開設(shè)也可采用其他鑿槽設(shè)備進(jìn)行，不僅限于懸臂式掘進(jìn)機(jī)開挖。

此外，考慮到現(xiàn)有的液壓劈裂機(jī)主要有兩種結(jié)構(gòu)，一種是從側(cè)面進(jìn)行劈裂的，一種是帶有分裂楔形塊的。采用前者時(shí)，步驟三中分裂孔的直徑介于分裂部閉合至完全撐開時(shí)的范圍之內(nèi)，分裂孔的深度大于分裂部的長(zhǎng)度；采用后者時(shí)，步驟三中分裂孔的直徑大于分裂楔形塊閉合的直徑，小于其完全撐開時(shí)的直徑，分裂孔的深度大于分裂楔形塊完全伸開時(shí)的長(zhǎng)度。

由上述結(jié)構(gòu)可見(jiàn)，本發(fā)明采用掘進(jìn)機(jī)、挖掘機(jī)、液壓鑿巖鉆機(jī)、液壓劈裂機(jī)、裝載機(jī)等設(shè)備對(duì)隧道斷面進(jìn)行掘進(jìn)、鉆孔、巖石分裂和出渣，工藝操作簡(jiǎn)單、效率高、成本低。整個(gè)工法為機(jī)械化施工，解決了目前隧道開采采用炮掘安全隱患大的問(wèn)題，其噪音低、粉塵少、安全環(huán)保。同時(shí)，解決了當(dāng)隧道斷面巖石硬度大時(shí)，直接采用掘進(jìn)機(jī)施工效率低、施工成本高的問(wèn)題。