隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构的制作方法

1.本实用新型属于隧道施工技术领域中的一种二次衬砌结构拆除方法，具体来讲是隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构。

背景技术：

2.在隧道施工和营运过程中，由工程质量缺陷或不良地质等原因可能导致二次衬砌砼不能抵抗围岩压力产生变形开裂，甚至发生破坏。常用的隧道二衬砼包括素砼和钢筋砼两种结构。当发生破坏需要拆换时，素砼二衬结构内由于无钢筋骨架，破拆相对容易。而拆除钢筋砼二衬时，将由于二衬砼结构内的钢筋骨架牵扯作用而大幅增加作业难度，采用传统的弱松动爆破时对周边初期支护和围岩扰动大，易引发次生灾害；采用破碎头破拆时工效较低且安全风险大。因此，有必要研制一种能降低拆除作业安全风险且能减轻对周边初期支护和围岩扰动的控制爆破拆除技术，确保钢筋砼二衬的安全快速拆除。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，适用于隧道钢筋砼二次衬砌的拆除。
4.本实用新型是这样实现的，构造一种一种隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，其特征在于：以二衬砼施工缝位置划分拆除分段，在二衬两侧拱腰处对称布置拱腰爆破区，拱腰爆破区内布置5个竖直剖面，相邻剖面间距25cm～40cm，每个剖面内拱腰爆破区钻孔平行向上倾斜；在二衬两侧边墙处对称布置边墙爆破区，边墙爆破区内布置4个平剖面，相邻剖面间距25cm～40cm，每个剖面内边墙爆破区钻孔平行向隧道外侧倾斜；拱腰爆破区钻孔内采用不连续间隔装药结构形成第一炮孔，边墙爆破区钻孔同样采用不连续间隔装药结构形成第二炮孔。起爆方向为，由临近二衬砼内侧的炮孔向二衬砼外侧的炮孔逐层起爆。起爆顺序为，先同时起爆两侧拱腰炮孔，沿隧道纵向相邻炮孔延时100ms依次起爆；以炮孔和炮孔的孔口所处横断面计，同一横断面的炮孔起爆后，延时半秒再同时起爆两侧边墙炮孔；其原理在于，采用密集炮孔及不连续间隔装药结构易使爆破区内砼碎块化，砼碎块与钢筋剥离并分别形成拱腰薄弱区和边墙薄弱区，处于非爆区段的拱顶二衬砼凭借自重克服拱腰薄弱区的钢筋支承力下坠，并带动非爆区段的拱墙二衬砼绕边墙薄弱区下挠至二衬砼落地；本方法适用于隧道钢筋砼二次衬砌的拆除。
5.根据本实用新型所述隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，其特征在于；所述拱腰爆破区钻孔和边墙爆破区钻孔与二衬砼内侧壁面的夹角均为30
°
，处于同一剖面的相邻拱腰爆破区钻孔孔口中心距30cm～40cm，处于同一剖面的相邻边墙爆破区钻孔孔口中心距30cm～50cm。
6.根据本实用新型隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，其特征在于；所述拱腰爆破区钻孔和边墙爆破区钻孔的直径为42mm，均不贯穿二衬砼，在孔底留3cm厚度的二衬砼作为保护层。
7.根据本实用新型隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，其特征在于；所述不连续间隔装药结构是采用节段长度为10cm、直径为φ32mm的乳化条状，在距第一炮孔、第二炮孔底端约10cm处安装孔底，第二节与孔底净距40～50cm，其余各节的净距为30～40cm，采用串联并用防水绝缘胶带捆绑于竹条上，以便于安装。孔口用长度不少于20cm的炮泥堵塞。
8.本实用新型在此提供一种隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，适用于隧道钢筋砼二次衬砌的拆除，具有如下优点：
9.（1）隧道两侧的拱腰和边墙处对称设置爆破区，设置的密集炮孔有利于爆破区段内二衬砼的碎块化，并在爆破区内形成薄弱区。
10.（2）倾斜炮孔增加了爆破临空面，采用不连续间隔装药结构且由临近二衬内壁的炮孔向二衬外侧炮孔逐层起爆的方式，有利于逐层破碎砼并实现砼与钢筋的剥离。
11.（3）非爆破区段内的拱顶和拱墙二衬砼受到钢筋骨架牵扯的同时，利用自重克服薄弱区钢筋阻力实现渐进着地，减小对地面冲击力。
12.（4）采用分段延时爆破技术减轻了爆破振动。
13.其原理在于，采用密集炮孔及不连续间隔装药结构易使爆破区内砼碎块化，砼碎块与钢筋剥离并分别形成拱腰薄弱区和边墙薄弱区，处于非爆区段的拱顶二衬砼凭借自重克服拱腰薄弱区的钢筋支承力下坠，并带动非爆区段的拱墙二衬砼绕边墙薄弱区下挠至二衬砼落地。
附图说明
14.图1是隧道横断面上的钢筋砼二衬破拆结构图；
15.图2a是图1的
ⅰ‑ⅰ
剖面图；
16.图2b是图1的
ⅱ‑ⅱ
剖面图；
17.图3是不连续间隔装药结构示意图；
18.图4是爆破后二衬钢筋砼下坠示意图；
19.图5是爆破后二衬钢筋砼着地示意图。
20.其中：拱腰爆破区1，拱腰爆破区钻孔3a，第一炮孔301a；边墙爆破区2，边墙爆破区钻孔3b，第二炮孔301b；拱腰薄弱区401，边墙薄弱区402，拱顶二衬砼501，拱墙二衬砼502，601，602，竹条603，炮泥604，数码电子605。
具体实施方式
21.下面将结合附图1-图5对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.本实用新型在此提供一种隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，如图1-图5所示，可以按照如下方式予以实施；以二衬砼施工缝位置划分拆除分段，在二衬两侧拱腰处对称布置拱腰爆破区1，拱腰爆破区1内布置5个竖直剖面，相邻剖面间距25cm～40cm，每个剖面内拱腰爆破区钻孔3a平行向上倾斜；在二衬两侧边墙处对称布置边墙爆破区2，边墙爆破区2
内布置4个平剖面，相邻剖面间距25cm～40cm，每个剖面内边墙爆破区钻孔3b平行向隧道外侧倾斜。拱腰爆破区钻孔3a内采用不连续间隔装药结构形成第一炮孔301a，边墙爆破区钻孔3b同样采用不连续间隔装药结构形成第二炮孔301b。起爆方向为，由临近二衬砼内侧的炮孔向二衬砼外侧的炮孔逐层起爆。起爆顺序为，先同时起爆两侧拱腰第一炮孔301a，沿隧道纵向相邻第一炮孔301a延时100ms依次起爆；以第一炮孔301a和第二炮孔301b的孔口所处横断面计，同一横断面的第一炮孔301a起爆后，延时半秒再同时起爆两侧边墙第二炮孔301b。
23.本实用新型实施时；如图2a-2b所示，所述拱腰爆破区钻孔3a和边墙爆破区钻孔3b与二衬砼内侧壁面的夹角均为30
°
，处于同一剖面的相邻拱腰爆破区钻孔3a孔口中心距30cm～40cm，处于同一剖面的相邻边墙爆破区钻孔3b孔口中心距30cm～50cm。所述拱腰爆破区钻孔3a和边墙爆破区钻孔3b的直径为42mm，均不贯穿二衬砼，在孔底留3cm厚度的二衬砼作为保护层。
24.本实用新型实施时；如图3所示，所述不连续间隔装药结构6是采用节段长度为10cm、直径为φ32mm的乳化条状601，在距第一炮孔301a、第二炮孔301b底端约10cm处安装孔底601，第二节601与孔底601净距40～50cm，其余各节601的净距为30～40cm，601采用602串联并用防水绝缘胶带捆绑于竹条603上，以便于安装。孔口用长度不少于20cm的炮泥604堵塞。
25.其原理在于，如图1-图5所示，采用密集炮孔及不连续间隔装药结构易使爆破区内砼碎块化，砼碎块与钢筋剥离并分别形成拱腰薄弱区401和边墙薄弱区402，处于非爆区段的拱顶二衬砼501凭借自重克服拱腰薄弱区401的钢筋支承力下坠，并带动非爆区段的拱墙二衬砼502绕边墙薄弱区402下挠至二衬砼落地。
26.本实用新型提供一种隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构及施工方法，适用于隧道钢筋砼二次衬砌的拆除。
27.按照如下方式实施：
28.a，爆破参数设计：根据钢筋砼二衬厚度、砼强度、爆破飞石距离等设计钻孔剖面间距、钻孔孔口中心距、不连续间隔装药结构的净距等参数。
29.b，测量放样：如图1所示，测量放样：在距隧道仰拱回填设计基准面1.0m高度处放样平剖面线，并以该平剖面为基线，在其上方按设计间隔高度再放样3条平剖面线，平剖面均与路线纵坡平行；在距隧道仰拱回填设计基准面3.6m高度位置的二衬砼内侧壁面放样竖直剖面线，并以该竖直剖面线为基线，向隧道中线方向按设计平距再放样4条竖直剖面线。以施工缝分段，由二衬砼一端向另一端方向，在每条剖面线上按设计间距放样钻孔3a和钻孔3b的孔口中心位置。
30.c，钻孔：钻孔：采用液压凿岩台车先沿拱腰爆破区钻孔3a的孔口中心位置垂直二衬砼壁面钻孔约5cm深度，形成倾斜钻孔着力点，再按设计倾角方向钻孔，钻孔直径为42mm，不贯穿二衬砼，在孔底留3cm厚度的二衬砼作为保护层，如图3所示。
31.d，洞内地面减震垫安装：洞内地面铺设一层砂袋作为减震垫层。
32.e，装药结构加工：如图3所示，采用601，每节段601长10cm，直径为φ32mm，重100g。将601节段按设计间隔用602串联并用防水绝缘胶带捆绑于竹条603上。
33.f，装药结构安装：将加工好的装药结构分别安装于炮孔301a和炮孔301b内，孔口用长度不少于20cm的炮泥604堵塞。孔口602的出露长度不少于30cm。
34.g，连接和数码电子：采用微差爆破技术，将602连接数码电子605，数码电子605延时按下述条件设定：其中起爆方向为，由临近二衬内壁的第一炮孔301a、第二炮孔301b分别向二衬外侧的第一炮孔301a、第二炮孔301b逐层起爆；其中起爆顺序为，先同时起爆两侧拱腰第一炮孔301a，沿隧道纵向相邻第一炮孔301a延时100ms依次起爆；以第一炮孔301a和第二炮孔301b的孔口所处横断面计，同一横断面的第一炮孔301a起爆后，延时半秒再同时起爆两侧边墙第二炮孔301b。
35.h，连接和引爆：连接，洞内人员撤离至安全地带并实施警戒后起爆。如图4-图5所示，起爆后，隧道两侧拱腰爆破区1内的二衬砼将首先破碎，砼碎块与钢筋剥离开形成拱腰薄弱区401，此时处于非爆区段的拱顶二衬砼501凭借自重克服拱腰薄弱区401的钢筋支承力下坠；隧道两侧边墙爆破区2内的二衬砼紧随破碎，砼碎块与钢筋剥离开形成边墙薄弱区402，拱顶二衬砼501带动非爆区段的拱墙二衬砼502绕边墙薄弱区402下挠至二衬砼落地。
36.i，衬砌砼破碎及运弃：采用挖掘机配破碎锤破碎已落地的二衬砼和剩余边墙砼，清理砼内钢筋后和砼渣分开装运。
37.本实用新型具有如下改进及优点：
38.其1，隧道两侧的拱腰和边墙处对称设置爆破区，设置的密集炮孔有利于爆破区段内二衬砼的碎块化，并在爆破区内形成薄弱区。
39.其2，倾斜炮孔增加了爆破临空面，采用不连续间隔装药结构且由临近二衬内壁的炮孔向二衬外侧炮孔逐层起爆的方式，有利于逐层破碎砼并实现砼与钢筋的剥离。
40.其3，非爆破区段内的拱顶和拱墙二衬砼受到钢筋骨架牵扯的同时，利用自重克服薄弱区钢筋阻力实现渐进着地，减小对地面冲击力。
41.其4，采用分段延时爆破技术减轻了爆破振动。
42.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，其特征在于：以二衬砼施工缝位置划分拆除分段，在二衬两侧拱腰处对称布置拱腰爆破区（1），拱腰爆破区（1）内布置5个竖直剖面，相邻剖面间距25cm～40cm，每个剖面内拱腰爆破区钻孔（3a）平行向上倾斜；在二衬两侧边墙处对称布置边墙爆破区（2），边墙爆破区（2）内布置4个平剖面，相邻剖面间距25cm～40cm，每个剖面内边墙爆破区钻孔（3b）平行向隧道外侧倾斜；拱腰爆破区钻孔（3a）内采用不连续间隔装药结构形成第一炮孔（301a），边墙爆破区钻孔（3b）同样采用不连续间隔装药结构形成第二炮孔（301b）。2.根据权利要求1所述隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，其特征在于；所述拱腰爆破区钻孔（3a）和边墙爆破区钻孔（3b）与二衬砼内侧壁面的夹角均为30
°
，处于同一剖面的相邻拱腰爆破区钻孔（3a）孔口中心距30cm～40cm，处于同一剖面的相邻边墙爆破区钻孔（3b）孔口中心距30cm～50cm。3.根据权利要求1或2所述隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，其特征在于；所述拱腰爆破区钻孔（3a）和边墙爆破区钻孔（3b）的直径为42mm，均不贯穿二衬砼，在孔底留3cm厚度的二衬砼作为保护层。4.根据权利要求1所述隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，其特征在于；所述不连续间隔装药结构是采用节段长度为10cm、直径为φ32mm的乳化条状（601），在距第一炮孔（301a）、第二炮孔（301b）底端10cm处安装孔底（601），第二节（601）与孔底（601）净距40～50cm，其余各节（601）的净距为30～40cm，（601）采用（602）串联并用防水绝缘胶带捆绑于竹条（603）上，以便于安装；孔口用长度不少于20cm的炮泥（604）堵塞。

技术总结

本实用新型在此提供一种隧道钢筋砼二衬控爆拆除装药结构，其特征在于；在二衬两侧拱腰和边墙处对称布置爆破区段，其中拱腰布置5个竖直剖面，每个剖面内钻孔平行向上倾斜；其中边墙布置4个平剖面，每个剖面内钻孔平行向隧道外侧倾斜。钻孔底留3cm厚砼作保护层，孔内采用不连续间隔装药结构。起爆顺序为，先起爆两侧拱腰炮孔，延时半秒再起爆两侧边墙炮孔，沿隧道纵向相邻炮孔延时100ms。其原理在于，采用密集炮孔及间隔装药结构易使爆破区内砼碎块化，砼碎块与钢筋剥离形成薄弱区；处于非爆区段的拱顶二衬砼克服拱腰薄弱区的钢筋支承力下坠，并带动非爆区段的拱墙绕边墙薄弱区下挠至二衬砼落地。本方法适用于隧道钢筋砼二次衬砌的拆除。衬砌的拆除。衬砌的拆除。