隧道爆破施工技術培訓2

深圳地鐵5號線施工技術培訓中鐵南方投資發(fā)展有限公司2009年4月18日隧道爆破

——隧道爆破技術與施工目錄隧道爆破常識1隧道爆破設計2光面爆破和預裂爆破3鉆爆施工4深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列一、隧道爆破常識只有一個自由面（臨空面）；炮眼深度受到一定限制，這是與隧道圍巖條件、打眼機械工具、爆破技術等有關系；受隧道圍巖條件的控制，爆破參數(shù)主要取決于圍巖級別；還取決于開挖方法與斷面大??；鉆孔、裝藥、引爆都在較惡劣的條件下進行；隧道爆破、炮眼比較集中，1.5-2個/m2；多采用類比法設計，計算簡單。不象洞室爆破、拆除爆破等要進行較復雜的計算和藥包的布置。1.1隧道爆破的特點：深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破常識（2）炮眼直徑：常采用φ32—φ45mm鉆孔，采用液壓臺車液壓鉆機時，鉆孔一般為φ48mm、φ63mm、φ76mm和大中空孔φ102mm、φ152mm。炮眼深度淺孔——1-3m；手持式風鉆、液壓鉆；深孔——3-5m；鉆孔臺車、液壓鉆；超深孔——>5m；鉆孔臺車、液壓鉆。 即是通用的“鐵路隧道圍巖分級”，而不是按巖土可爆性分級分類的。一般Ⅴ、Ⅵ級圍巖不用鉆爆法。1.2炮眼直徑與炮眼深度1.3隧道爆破設計所依據(jù)的圍巖分級深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破常識（3）1.4炮眼的種類和作用掏槽眼：針對隧道爆破只有一個臨空面的特點，為提高爆破效果，先在開挖斷面的適當位置，布置一些裝藥量較多的炮眼，先行爆破，炸出一個槽腔，為后續(xù)炮眼的爆破創(chuàng)造新的“臨空面”。輔助眼：位于掏槽眼與周邊眼之間的炮眼，統(tǒng)稱為輔助眼。其作用是擴大掏槽眼炸出的槽腔，為后續(xù)和周邊眼爆破創(chuàng)造“臨空面”。常把靠近掏槽眼的炮眼并有擴大掏槽作用的炮眼，又稱為“輔助掏槽眼”或“擴槽眼”；常把靠近周邊眼的一排炮眼，稱為“內(nèi)圈眼”。周邊眼：沿隧道周邊布置的炮眼，稱為周邊眼。其作用是炸出較平整光滑的隧道斷面輪廓。按其所在不同位置，又可分為“幫眼”、“頂拱眼”、“底板眼”。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破常識（4）1.5隧道鉆眼機械設備與裝藥設備多使用手持式風鉆，或?qū)L鉆設置于臺架上；正推廣使用手持液壓鉆機。重點工程中，全液壓鑿孔巖臺車，有二臂、三臂和四臂臺車，輪式和軌行式兩種走行方式；國外：電子計算機控制的全自動鉆孔臺車（鑿巖臺車）。目前，工地裝藥仍以手工操作為主，很少使用裝藥機。裝藥機應該提倡使用，也是應該大力推廣的操作方法。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破常識（5）1.6炮眼布置測量設備在掌子面布孔，是鉆爆作業(yè)的第一道工序，以前完全是靠已有的中線、水平點，采用人工操作，用紅油漆畫出隧道輪廓線的方法。采用激光指向儀控制隧道輪廓的方法較為先進，可以利用激光光斑，再畫出炮眼位置。目前此法已廣泛應用。采用“斷面儀”布炮眼的方法最為先進，現(xiàn)在已經(jīng)在少數(shù)工點應用。使用激光指向儀和斷面儀布眼，控制輪廓線準確，為隧道爆破取得良好效果的第一道工序的保證。這樣才能減少超、欠挖。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破常識（6）1.7常用的隧道爆破器材藥卷：二號巖石炸藥卷二號巖石乳化炸藥卷低爆速光面爆破炸藥卷雷管：導爆管毫秒雷管；導爆管1/4秒和半秒級雷管;電雷管起爆藥卷——裝有雷管的藥卷叫做起爆藥卷深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破常識（7）1.8隧道爆破有害效應爆破沖擊波，應注意其對人對物的傷害。爆破振動，應注意其對建筑物、對隧道襯砌的破壞。爆破飛石，應注意其對人對物的傷害。爆破有害氣體，應注意其對人的傷害。爆破噪音，應注意對人的傷害。爆破粉塵，應注意其對人的傷害。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列二、隧道爆破設計2.1地隧道爆破設計的依據(jù)工程地質(zhì)條件（圍巖級別）；開挖方法；開挖斷面；掘進循環(huán)進尺；鉆眼機具；爆破器材；施工隊伍的操作技術；周圍環(huán)境，尤其是城市隧道，更要考慮環(huán)境因素。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（2）利用經(jīng)驗參數(shù)，利用數(shù)理統(tǒng)計出來的參數(shù)，作為設計參數(shù)。工程類比方法工程地質(zhì)條件；斷面大?。皇褂玫谋破鞑?，尤其是炸藥種類與藥徑；爆破效果。作一些簡單的計算炮眼個數(shù)；裝藥量與單耗、裝藥集中度等。2.2隧道爆破設計的方法與內(nèi)容深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（3）要有炮眼布置圖：包括掏槽眼、輔助眼、周邊眼。掏槽眼較復雜時，應繪制大樣圖。圖中要標明起爆先后順序和雷管的布置。一般有正面圖與剖面圖即可。要有鉆孔、裝藥表，標明和表達出鉆孔名稱、鉆孔直徑、鉆孔深度、角度、裝藥量、延時雷管段數(shù)（段別）、開挖斷面、開挖進尺、炮眼利用率、炸藥總重、單耗（kg/m3）、雷管單耗（個/m3）。要有簡單扼要的說明，包括工程地質(zhì)條件、鉆孔、裝藥、堵塞要求、安全技術措施以及經(jīng)濟技術指標等。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（4）斜眼掏槽: 斜眼掏槽的特點是掏槽眼與開挖面斜交。水平楔形掏槽錐形掏槽2.3隧道掏槽形式和主要參數(shù)深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（5）直眼掏槽 直眼掏槽由若干個垂直于開挖面的炮眼所組成，掏槽炮眼形式多樣，掏槽深度不受圍巖軟硬和開挖面斷面大小的限制，可以實現(xiàn)多臺鉆機同時作業(yè)，深孔爆破和鉆眼機械化，從而為提高掘進速度提供了有利條件。直眼掏槽形式柱狀掏槽（或稱筒形掏槽）螺旋形掏槽影響直眼掏槽效果的因素眼距、空眼、裝藥、輔助拋擲、鉆眼質(zhì)量深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（6）混合掏槽與特種掏槽 （1）混合掏槽 指兩種以上的掏槽方式的混合使用，一般在巖石特別堅硬或隧道開挖斷面、較大時使用。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（7） （2）特種掏槽復式掏槽二次掏槽深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（8）炮眼直徑

炮眼直徑對鑿巖生產(chǎn)率、炮眼數(shù)目、單位耗藥量和巖壁平整度均有影響。炮眼數(shù)量

炮眼數(shù)量主要與開挖斷面、炮眼直徑、巖石性質(zhì)和炸藥品種（性能）有關，炮眼的多少直接影響鑿巖工作量。2.5隧道爆破參數(shù)設計炮眼數(shù)量的計算：炮眼數(shù)量按照其能裝完設計的炸藥量來計算。通常按各炮眼平均分配炸藥量的原則進行計算。N——炮眼數(shù)量q——單位炸藥消耗量S——開挖斷面面積；χ——裝藥量系數(shù)γ——每米藥卷的炸藥質(zhì)量深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（9）炮眼深度

炮眼深度的因素：圍巖級別、打眼機械及工具、循環(huán)進尺要求、炮眼利用率高、作業(yè)循環(huán)時間最省、超挖小等技術經(jīng)濟指標。 目前較多采用的是淺孔1.0-1.8m，中深孔2.5-2.3m，深孔3.5-5.15m，當巖石堅硬，斷面大，又有深孔鉆機時，在采用臺階法開挖時，下臺階可以采用超深孔爆破，深度可達15m。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（10）裝藥量的計算及分配 合理的藥量應根據(jù)所使用的炸藥的性能和質(zhì)量、地質(zhì)條件、開挖斷面尺寸、臨空面數(shù)目（如臺階法下臺階開挖臨空面有2個）、炮眼直徑和深度及爆破的質(zhì)量與安全控制要求來確定。Q——一個爆破循環(huán)的總用藥量,kg；q——爆破每立方米巖石所需炸藥的消耗量V——一個循環(huán)進尺所爆落的巖石總體積（“緊方”）L——設計進尺=炮眼深度×炮眼利用率S——開挖斷面面積m2深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（11）炮眼布置 按照圍巖類別和開挖斷面、掏槽型式等在斷面圖上作圖布置炮帽。布置炮眼原則（1）先布置掏槽眼，其次是周邊眼，最后是輔助眼。（2）周邊眼沿隧道輪廓布置，基本上取等距離布眼，斷面拐角拐彎處應布眼，應考慮周邊眼有一定的外插角。

周邊眼間距E，可根據(jù)圍巖級別、光面爆破、炮眼直徑、藥卷種類或預裂爆破、裝藥結構、斷面形式等，結合工程類比加以確定。（3）輔助眼的布置也同樣采用類比方法和已有參考值進行。（4）根據(jù)爆破方量核算總的炮眼數(shù)，并計算出單耗炮眼數(shù)（個/m3），并與計算公式計算結果相比較，然后可作適當調(diào)整。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（12）（5）當炮眼深度超過2.5m時，靠近周邊眼的內(nèi)圈眼應與周邊眼有相同的傾角（外插角角度）。（6）當巖層層理明顯時，炮眼方向應盡量垂直于層理面，這樣爆破效果較好。（7）隧道開挖面炮眼，在上述原則基礎上。有以下幾種布置方式。直線形布眼：將炮眼按垂直方向或水平方向圍繞掏槽開口呈直線形逐層排列。多邊形布眼：圍繞掏槽部位由里向外逐層，布置成多邊形。弧形布眼：順著拱部輪廓線逐圈布眼。圓形布眼：當開挖面為圓形時，炮孔圍繞斷面中心逐層布置成圓形。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（13）深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（14）起爆順序的安排 起爆順序的正確設計是隧道實施光面爆破與預裂爆破的關鍵。爆破時，炮眼起爆先后順序正確才能達到理想的爆破效果。

正確的起爆順序：正確的起爆順序是先掏槽，后輔助眼，由里向外分層起爆，然后是底板眼、側(cè)壁眼和壓頂眼。

起爆延期時間：每一段雷管“內(nèi)存”有“時間”（比喻），起爆是同時點火起爆的，用不同段的雷管裝在炮孔中，則起爆時間“有先有后”，只要正確安排，就達到有順序地起爆的目的。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（15）起爆延期時間 每一段雷管“內(nèi)存”有“時間”（比喻），起爆是同時點火起爆的，用不同段的雷管裝在炮孔中，則起爆時間“有先有后”，只要正確安排，就達到有順序地起爆的目的。 起爆延期時間安排的主要原則：前后時間時隔最好為100ms，最小為50ms。預裂爆破和光面爆破周邊和底板盡量使用“同段雷管”（同時起爆有共同作用效果）。掏槽炮眼起爆盡量安排炮眼能逐一起爆，掏出更好的槽腔，形成新的臨空面。為了減少爆破振動，又要求每次同段雷管起爆總藥量（同一段雷管引爆的裝藥量之和）要控制在允許范圍內(nèi)，同一段雷管起爆的炮眼數(shù)目要控制在允許范圍內(nèi)。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（16）

用不同段的雷管裝在炮孔中，則起爆時間“有先有后”，只要正確安排，就達到有順序地起爆的目的。段號毫秒導爆管雷管（ms）半秒導爆管雷管（s）秒導爆管雷管（s）段號毫秒導爆管雷管（ms）半秒導爆管雷管（s）秒導爆管雷管（s）第一系列第二系列第一系列第二系列第一系列第二系列第一系列第二系列10000011460

2250.50.52.5112550

350114213650

4751.51.56314760

5110228415880

61502.52.5105161020

720033

6171200

82503.63.5

7181400

93104.54

8191700

103805.54.5

9202000

導爆管雷管的延期時間深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列隧道爆破設計（17）堵塞炮泥 隧道內(nèi)所用的炮眼堵塞材料一般為砂子和粘土混合物，比例大致為砂子50%-40%，粘土50%—60%，堵塞長度視炮眼直徑和孔深而定。當炮眼直徑在φ32和φ45mm時，堵塞長度不能小于20cm和45cm。深孔爆破堵塞長度應在45cm以上。起爆網(wǎng)路在無瓦斯與煤塵爆炸危險的隧道中進行爆破一般都采用導爆管起爆系統(tǒng)起爆。

采用電雷管起爆網(wǎng)路則需要作詳細計算與設計。在隧道工地常使用的是并串聯(lián)網(wǎng)路，把所有導爆管聯(lián)結成網(wǎng)路后，用火雷管（即發(fā)雷管）引爆。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列三、光面爆破和預裂爆破3.1隧道光面爆破方法隧道光面爆破的特點與標準 光面爆破是通過正確確定爆破參數(shù)和施工方法，尤其是正確選擇周邊眼的鉆爆參數(shù)與裝藥結構，周邊孔爆破是在設計斷面主爆體爆破之后最后同時起爆，使爆破后的圍巖斷面輪廓整齊，最大限度地減輕爆破對圍巖的擾動和破壞，盡可能地保持圍巖的完整性和穩(wěn)定性的爆破技術（或稱“方法”）。主要標準

開挖輪廓成形規(guī)則，巖面平整；圍巖巖壁上保持50%以上的半邊炮眼痕跡（亦稱“炮眼痕跡保存率”），無明顯的爆破裂縫；超欠挖符合規(guī)定要求，無危石、無坍塌等現(xiàn)象。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列光面爆破和預裂爆破（2）光面爆破的優(yōu)越性 對圍巖的擾動小，又盡可能保存圍巖自身原有的承載能力，這正是實施NATM的基本原則之一，從而改善了初期支護和襯砌結構的受力狀況，可以減小初期支護強度。由于圍巖巖壁圓順平整，減少了應力集中和局部落石現(xiàn)象，是隧道防坍的有力措施，從而增加了施工安全度，減少了超挖和回填量，能節(jié)省大量混凝土，降低工程成本，加快施工進度。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列光面爆破和預裂爆破（3）隧道光面爆破的主要參數(shù)主要參數(shù) 周邊眼的間距（E），周邊眼的抵抗線（W）（即周邊眼至內(nèi)圈眼的距離）、周邊眼密集系數(shù)（K=E/W）和裝藥集中度（線裝藥密度）等。影響光面爆破參數(shù)的因素 主要有巖石的可爆性、炸藥品種、一次爆破的斷面大小、斷面形狀、鑿巖設備、鉆孔直徑和深度等，其中影響最大的是地質(zhì)條件。光面爆破參數(shù)的選擇 通常采用簡單的計算并結合工程類比法加以確定，在初步確定后，一般可在現(xiàn)場爆破實踐中加以修正改善。 有條件的工點或有必要時，可做“爆破成縫試驗”深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列光面爆破和預裂爆破（4）周邊炮眼間距E周邊眼抵抗線W與裝藥密集系數(shù)K周邊眼裝藥量裝藥種類、裝藥集中度與裝藥結構 圍巖級別炮眼間距E抵抗線W密集系數(shù)K裝藥集中度qⅠ～Ⅱ55～70cm60～80cm0.7～0.90.30～0.35kg/mⅡ～Ⅲ45～6560～800.7～0.90.20～0.30Ⅲ～Ⅳ35～5040～600.6～0.80.07～0.12光面爆破參數(shù)表深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列3.2隧道預裂爆破方法概念 預裂爆破是首先起爆周邊眼，在開挖斷面內(nèi)其它炮眼爆破之前，先沿著開挖輪廓線預裂爆出一條裂縫，即各周邊眼形成相互貫通的裂縫，與原巖體分割開來，這條裂縫用以反射爆破地震應力波。 起爆順序是首先引爆周邊眼，使沿周邊眼的連心線炸出平順的預裂面，然后起爆掏槽炮眼，再起爆輔助眼。 影響預裂爆破效果的因素很多，如鉆孔直徑、孔距、裝藥量、巖石性質(zhì)、地質(zhì)構造、炸藥品種、裝藥結構及施工操作因素等，而這些因素又是相互影響的。光面爆破和預裂爆破（5）深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列光面爆破和預裂爆破（6）確定預裂爆破主要參數(shù)的方法 理論計算法、經(jīng)驗公式法和經(jīng)驗類比法三種。就現(xiàn)狀來說，預裂爆破的理論研究還很欠缺，設計計算方法也很不完善，現(xiàn)在大多數(shù)普遍采用經(jīng)驗類比初步確定爆破參數(shù)，再由現(xiàn)場試驗調(diào)整，逐步得到滿意結果。 巖石級別炮眼間距E（cm）至內(nèi)圈眼間距（cm）裝藥集中q（kg/cm）Ⅰ～Ⅱ40～50400.30～0.40Ⅱ～Ⅲ40～45400.20～0.25Ⅲ～Ⅳ35～40350.10～0.12預裂爆破參數(shù)表深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列四、鉆爆施工4.1隧道光面爆破方法概念 鉆爆施工是把鉆爆設計付諸實施的重要環(huán)節(jié)，包括鉆孔、裝藥、堵塞和爆破后可能出現(xiàn)的問題處理等開挖方法 隧道施工方法的選用，應根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，結合設計斷面大小、支護類型、隧道長度、工期要求等因素綜合研究確定。當采用鉆爆法施工時，一般選用全斷面法、臺階法和導坑法等。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列鉆爆施工（2）鉆眼 廣泛采用的鉆孔設備為鑿巖機（手持式風鉆、液壓鉆）和鉆孔臺車全液壓鉆機或風動鉆機。土辦法是臺架打眼。也有采用“人機套打”開挖大斷面隧道?！叭藱C套打”，在地質(zhì)條件好，臺車開挖與人工手持式風鉆臺架相配合，長短炮眼結合，達到更好的光面爆破效果。裝藥 在裝藥之前，應清孔，將炮眼殘碴，積水清除，并檢查炮眼位置、深度、角度是否滿足操作要求（按設計與打眼誤差一并考慮），裝藥時嚴格按照設計裝藥量進行裝藥，“起爆藥卷”（裝有起爆雷管的藥卷）按設計起爆順序和雷管段別安排，“對號入座”。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列鉆爆施工（3）掏槽炮眼 輔助炮眼 周邊炮眼目前，還是人工裝藥為主，機械裝藥卷機裝藥正在推廣裝藥的結構型式深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列鉆爆施工（4）起爆方式 正向起爆 反向起爆 雙向起爆實踐表明，將起爆雷管裝在孔底部位，反向起爆，有利于克服巖石的夾制作用，能提高炮眼利用率，減小巖石破碎塊度，減小大塊率?，F(xiàn)在一般都采取這種方式起爆。隧道周邊眼間隔裝藥時，往往常用正向起爆方式，即從孔口向孔底方向起爆。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列鉆爆施工（5）堵塞道爆破所使用的炮眼堵塞材料一般為砂子和粘土混合物，其比例大致為砂子50%～40%，粘土50%～60%，堵塞長度視炮眼直徑為定，一般不能小于20cm，炮眼直徑在45cm以上時，不小于45cm。堵塞可采用分層人工搗實法進行。炮泥機應廣泛使用。國外，也有使用聚乙烯塑料塊做堵塞材料的。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列鉆爆施工（6）起爆起爆網(wǎng)路必須保證每個藥卷按設計的起爆順序和起爆時間起爆。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列鉆爆施工（7）采用導爆管起爆法，聯(lián)結方法必須正確，簇聯(lián)每束不起過15根導爆管，為了“準爆”可以使用雙雷管起爆。所有聯(lián)結雷管都必須使用即發(fā)雷段（即毫秒管Oms）或用火雷管加裝導爆管，聯(lián)結必須牢靠。起爆網(wǎng)路的雷管，可采用電雷管，電力起爆地點必須在安全地點（一般300m以遠）。最安全的起爆方法是采用長導爆管300m，用擊發(fā)槍起爆網(wǎng)路。但太費導爆管，成本太高，一般不使用。只適合露天或洞室爆破。深圳地鐵5號線2021/6/19施工技術培訓系列鉆爆施工（8）瞎炮的預防與處理瞎炮的預防爆破器材要妥善保管，嚴格檢驗，禁止使用技術性能不符合要求的爆破器材。防止導爆管破裂或拉斷，防止油、水、泥砂進入導爆管口段。防止爆破器材在有水的工作面被水浸泡，避免爆破器材受潮。同一串聯(lián)支路上使用的電雷管，其