一、工法成果 “硬巖及上土下巖地層頂管施工工法”獲得2020年安徽省級工法。二、工法簡介 1. 無水段靜態破巖法施工技術。本復合地層頂管施工掘進面靜態爆破孔布置結構,在掘進面斷面中心鉆孔取芯制造臨空面,圍繞臨空面布置多圈靜態爆破孔,采用四周向中間爆破的思路,爆破效果好,施工出渣方便,且對周圍巖石擾動最小。在掘進面斷面高度2/3以下的靜態爆破孔采用向下傾斜15°的布置方式,便于靜態爆破孔的鉆設,且利于靜態爆破劑的填裝,提高靜態爆破劑的填裝成功率從提高了施工效率。將靜態爆破孔的孔距和排距與巖石硬度進行結合考慮,便于各種巖石斷面的靜態爆破。在掘進面截面位置2/3以上采用與掘進面垂直的靜態爆破孔,便于施工,配合袋裝靜態爆破劑的填裝,使經靜態爆破劑的填裝成功率大大提高,在方便施工的同時,破巖效率絲毫不受影響。本實用新型的靜態爆破孔布置結構,孔位布置合理,在靜態爆破時對工作面周圍擾動較小,破巖速度快,效率高,對小斷面敏感地段復合地層頂管施工掘進面的靜態爆破孔的布置具有重要的意義。 2. 含水段液壓劈裂法破巖施工技術。(1)巖土復合斷裂面鉆孔布置。在巖土復合斷裂面采用劈裂發破除巖石時,劈裂順序為從下向上逐層劈裂。先采用取芯鉆機,在掘進面底部150°范圍鉆孔取芯,為上部巖石劈裂造臨空面。在已鉆孔取芯的臨空面上部分層鉆劈裂孔、分層從下向下劈裂。必須采取逐排作業,不得多排同時作業。(2)在全斷面巖石鉆孔布置。掘進斷面直徑按2.8m控制,管道外徑為2.56m,預擴孔0.12m。用巖芯鉆機在斷面中心布掏空孔,孔徑為100mm,即制造出臨空面;第一圈距離斷面中心25cm均勻布置10個孔徑為42mm的鉆孔;第二圈距離斷面中心50cm均勻布置20個孔徑為42的鉆孔;第三圈距離斷面中心75cm布置30個孔徑為42mm的鉆孔;第四圈距離斷面中心1.4m布置56個孔徑為42mm的鉆孔,鉆孔深度為500mm。巖石劈裂破除,首先制造出巖石臨空面,然后采用巖心鉆機圍繞掏心空鉆第一圈孔,再采用劈裂器分裂巖石,分裂巖石的順序由上往下進行,每次分裂采用三槍同時進行,每個空洞的分裂約需要三十秒,分裂完成后,及時用風鎬、撬杠將巖石撥開、搬走,然后按以上順序再進行第二圈、第三圈、及第四圈的破巖施工。修邊、出渣以及頂管底部處理過程中要注意巖體的穩定性,避免傷人,對破巖不夠的斷面,進行修邊,對出現坑面及管床超挖的部分用水泥砂漿找平以符合設計流水標高,確保頂進管節不發生脫節、隆起。 3. 支護系統施工技術。本工程施工過程種會遇到掘進面巖石強度較高,拱頂上部為軟弱土層的復雜地質情況,在這種地質條件下由于巖石強度過高采用機械頂管無法進行施工,只能采用人工掘進配合頂管的方式施工,但在人工掘進配合頂管的掌子面掘進過程中由于拱頂上部為軟弱土層加之人工頂管施工進度較慢,由于頂管施工進出洞口位置開挖量比較大,對周圍巖土體的擾動比較大,在頂管施工進出洞口處容易發生拱頂上部土層松弛、坍塌,從而造成安全事故,施工風險高,給頂管工程施工的工作人員安全構成了威脅;坍塌之后地表極容易出現沉降,嚴重影響施工質量;并且隨著坍塌的發生,土石方工程量增加,工程施工成本進一步增加,大大延長了施工周期。本工程的支護系統施工技術研究有兩種,第一種是洞口內壁的支護系統,第二種是洞口外側的支護系統。