隧道爆破施工

隧道爆破施工

第一節(jié)概述

鉆爆法目前仍是我國隧道施工中開挖的主要方法，與機(jī)械開挖相比，適用地質(zhì)條件廣、費(fèi)用低、設(shè)備簡(jiǎn)單，但對(duì)圍巖的擾動(dòng)大、開挖面成形質(zhì)量差，主要表現(xiàn)在超欠挖量上。1、超欠挖的定義：以設(shè)計(jì)的隧道開挖輪廓線為基準(zhǔn)，實(shí)際開挖的斷面在基準(zhǔn)線以外的部分稱為超挖，在基準(zhǔn)線以內(nèi)的部分稱為欠挖。

2、嚴(yán)重的超欠挖會(huì)造成資源浪費(fèi)和增大施工難度，主要表現(xiàn)在以下幾方面：⑴棄渣量增加，需多裝多運(yùn)；⑵超挖空間回填，增加混凝土材料的消耗；⑶欠挖清除，造成人工、器材的超額消耗；⑷超欠挖形成的凹凸不平，對(duì)噴射混凝土、張掛防水板造成困難。

3、嚴(yán)重的超欠挖會(huì)影響施工質(zhì)量，主要從以下幾方面認(rèn)識(shí)：⑴超欠挖造成開挖輪廓（形狀和尺寸）與設(shè)計(jì)相差很大時(shí)，圍巖應(yīng)力重分布也會(huì)相差很大，使支護(hù)受力狀態(tài)與設(shè)計(jì)不符；⑵超挖形成的凹角處存在應(yīng)力集中，巖塊易損壞；⑶欠挖形成的凸部，在高地應(yīng)力的作用下，巖塊易擠出；4、對(duì)隧道輪廓控制爆破的初步評(píng)價(jià)⑴隧道輪廓控制爆破兩種技術(shù)——光面爆破與預(yù)裂爆破的比較。英國人認(rèn)為在有顯著節(jié)理裂隙的地層中，巖體經(jīng)常沿節(jié)理面破碎爆落，不完全按預(yù)裂方向開裂，應(yīng)普遍采用光面爆破；我國隧道工程實(shí)踐也表明，裂隙發(fā)育程度及傾角對(duì)預(yù)裂爆破后形成平滑壁面有很大影響，當(dāng)裂隙與裂面斜交或幾組裂隙相交，則易于造成巖石沿節(jié)理面脫落。應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)條件采取不同的爆破方法及相應(yīng)的鉆爆參數(shù)。

⑵隧道輪廓控制爆破的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。瑞士經(jīng)驗(yàn)表明，光面爆破減少20cm超挖，節(jié)省各種費(fèi)用是爆破成本的4倍；前蘇聯(lián)資料顯示，光面爆破可使超挖減少到5～10cm，使圬工消耗量降低30～50％，減少裝載、運(yùn)輸費(fèi)用5～7％；日本試驗(yàn)表明，采用光面爆破后，超挖率由23.77％降低到8.46％，混凝土超灌量由77.25％減少到27.5％。國內(nèi)對(duì)光面爆破的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，概括為：超挖量由20％降低到10％，襯砌速度加快30％，開挖進(jìn)度提高12.6％，炸藥消耗量減少19.5％。

⑶隧道輪廓控制爆破的技術(shù)價(jià)值。主要表現(xiàn)在：①圍巖炮震裂縫減少，保護(hù)了圍巖自身的承載能力，為錨噴支護(hù)提供有利的基礎(chǔ)。特別在軟弱巖層更顯示出這一作用；②避免圍巖裂隙擴(kuò)大，提高了坑道的穩(wěn)定性，減少落石傷人事故；③極大減少超挖量，減少出渣量，節(jié)約襯砌材料，提高施工進(jìn)度；④隧道成形規(guī)整，凹凸減小，有利于圍巖穩(wěn)定，噴層易平順，有利于防水板鋪掛。第二節(jié)巖石爆破機(jī)理與地質(zhì)影響作用

1、炸藥的爆炸作用(1)炸藥的爆炸反應(yīng)極為迅速，瞬間產(chǎn)生大量的高溫、高壓的爆生氣體。1kg炸藥爆炸，爆溫可達(dá)2000～4000℃，爆壓可達(dá)數(shù)十萬個(gè)大氣壓，反應(yīng)時(shí)間為十萬～百萬分之一秒。(2)藥包爆炸的瞬間，在周圍巖石中激起一個(gè)強(qiáng)烈的沖擊波，較高的波頭壓力具有很大的摧毀力，向外傳遞，隨傳播距離增加而逐漸衰減，稱為沖擊作用。屬于動(dòng)力作用，表現(xiàn)為炸藥的猛度作功形式，其大小主要取決于炸藥的爆炸速度。

(3)同時(shí)爆生氣體的膨脹也對(duì)周圍巖石施加巨大壓力，但傳播速度較低，隨傳播距離增加而脫離沖擊波，稱為爆生氣體的膨脹作用。被視為靜力作用，表現(xiàn)為炸藥的暴力作功形式，其大小主要取決于炸藥的爆熱。(4)一般工程爆破，沖擊作用與爆生氣體的膨脹作用是同時(shí)存在的，只是氣體膨脹作功的時(shí)間比沖擊作用長(zhǎng)。從巖石致碎原因講，巖性不同，兩種作用占的地位也有所不同。在松軟的巖層，爆生氣體起主要破壞作用；在堅(jiān)硬的巖層，沖擊作用起主要破壞作用。為充分利用炸藥的能量應(yīng)根據(jù)巖性選用不同品種的炸藥。

2、爆破破巖過程(1)從破巖的角度考慮，將爆破后由藥包中心向外，分成爆破粉碎區(qū)和爆破破碎區(qū)。(2)靠近藥包周圍的巖石直接受到巨大爆轟壓力的作用，被擊的粉碎，形成粉碎區(qū)。(3)破損區(qū)的形成是兩個(gè)過程：

①在爆轟壓力作用下，巖石質(zhì)點(diǎn)向外做徑向位移，產(chǎn)生徑向壓縮應(yīng)力，在切向引起拉應(yīng)力，因巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，巖石被拉裂，在藥包周圍斷產(chǎn)生一系列放射狀的徑向裂縫，直到拉應(yīng)力小于巖石抗拉強(qiáng)度處為止。被壓縮的巖石內(nèi)儲(chǔ)存了彈性能。②當(dāng)爆生氣體的溫度和壓力迅速下降，導(dǎo)致巖石的彈性能釋放，巖石質(zhì)點(diǎn)向內(nèi)做徑向位移，產(chǎn)生切向壓縮應(yīng)力，在徑向引起拉應(yīng)力，巖石被拉裂，在藥包周圍斷產(chǎn)生環(huán)狀的裂縫。3、爆破漏斗當(dāng)藥包處于臨空面附近（其最短距離稱為最小抵抗線），壓縮應(yīng)力波到達(dá)臨空面，被反射成拉伸波，當(dāng)拉伸應(yīng)力大于巖石抗拉強(qiáng)度，在臨空面附近形成一系列張拉裂縫，當(dāng)最小抵抗線合適時(shí)，與藥包周圍的裂縫貫通，在爆生氣體膨脹作功的作用下，將破碎的巖石拋出，形成爆破漏斗。4、地質(zhì)條件對(duì)隧道爆破作用的影響(1)巖體層理的影響①層厚﹥0.5m，節(jié)理不發(fā)育的完整巖體對(duì)爆破作用的影響不大。②層厚﹤0.5m，節(jié)理裂隙極為發(fā)育的巖體，爆破易引起垂直層理方向的掉塊或塌方。在易坍塌之處均采用密鉆眼、弱裝藥的爆破技術(shù)。

(2閃)破鳳碎巖灘體的季影響斷層唱破碎嫌帶的宵巖體默破碎惜、有夸時(shí)軟醋硬間這隔，賢處理真不當(dāng)零會(huì)引妄起嚴(yán)支重塌勵(lì)方。宮除采鑼用隧臭道減寧輕振匹動(dòng)控萍制爆園破技千術(shù)外虜，還晝應(yīng)采鏟取臺(tái)狗階法偽或分固部法熱開挖顯，并朝嚴(yán)格管控制評(píng)循環(huán)譜進(jìn)尺掌在1蹈～2處m內(nèi)劫。(3畜)非齊均質(zhì)私巖體負(fù)的影斥響非均艇質(zhì)巖新體對(duì)膚爆破疾作用識(shí)的影債響十寄分明寧顯。曬分部材開挖愉時(shí)應(yīng)饑將石隱質(zhì)差毫的一爽側(cè)先休開挖綢或掏腦槽區(qū)靜設(shè)在齒該側(cè)地；爆踐破參春數(shù)應(yīng)婚根據(jù)會(huì)兩種服巖體塔的特搜性分昆別采宜用。否為防猜止掉云塊、雷坍塌嗎，開汪挖后伯及時(shí)舉支護(hù)稻。(4姜)人支字形場(chǎng)節(jié)理臘的影漿響節(jié)理種發(fā)育類、成鑰人字倉形，秤隧道彈拱部叉易出網(wǎng)現(xiàn)坍糾塌，盜爆破探時(shí)應(yīng)槍控制饑藥量磁，加低密炮除眼。第三模節(jié)旗隧道額爆破剝的掏時(shí)槽技討術(shù)影響晃隧道牙爆破菌開挖柱的質(zhì)毅量，揚(yáng)關(guān)鍵事在掏旗槽爆彎破技簡(jiǎn)術(shù)和撤周邊養(yǎng)成型拳控制堅(jiān)爆破掩技術(shù)桑。掏懶槽爆膨破的汁目的嶼在于朝為后茄續(xù)炮噸眼爆持破提謊供新樣的、扎足夠野的臨擠空面紅和空則間。1、博半斷晨面開老挖中剝深眼辣掏槽脆爆破宏技術(shù)半斷罪面的褲開挖昆面積飾約2拋0～傅50雪m2涉，中確深炮話眼深喘度為由1.團(tuán)5~閉3.餐5m旋。有效以下復(fù)幾種冒掏槽塑類型鮮。(1爹)V孩形掏積槽，稿適用他于中斜硬巖議、硬駛巖的森中深棋眼隧田道爆潤(rùn)破。誓只要綠鉆眼艱精確舒（達(dá)林到深漏度、因保證伏角度炕），屆按設(shè)狠計(jì)裝敞藥，頁一般含均能木取得黑良好蘿的效冷果。①三介級(jí)復(fù)掀式楔桌形掏而槽上下辜排距饞用5專0～招90炎cm肌，硬扒巖取棵小值鋤、中譽(yù)硬巖癢取中自值、殊軟巖泄取大狂值。畫硬巖觸爆破殃時(shí)最障好全注部采石用高蛇威力勿炸藥渡；排行數(shù)通山常上獄下兩倆排即倉可，粉十分朗堅(jiān)硬寄巖石壁可用蔑三排猴或四到排。②二場(chǎng)級(jí)復(fù)閥式楔貌形掏等槽③幾毀個(gè)關(guān)桌鍵技鉗術(shù)技選術(shù)：①開獲挖斷惱面較榴寬時(shí)皮，盡舒量縮盈小掏際槽角味，因峽而要揀盡量眨加大蘿第一瀉級(jí)掏怨槽眼酒的水宿平間劣距。②掏拋槽炮挽眼深幼度﹥漂2.火5m勢(shì)，其保底部乖加強(qiáng)墨裝藥舍應(yīng)占端1/縱3炮猴眼長(zhǎng)抗度，與前部縱裝藥鍋集中倆度可露減為完底部鹽裝藥板集中擱度的心40樸～5魄0％游，留竿出2蘇0％喂的炮裹眼程凱度不預(yù)裝藥滲，并蘭裝填構(gòu)不少培于4業(yè)0c川m長(zhǎng)凝的炮盞泥。③掏航槽眼徹應(yīng)每矮級(jí)均秋盡量艷同時(shí)油起爆概，級(jí)輸間間芒隔時(shí)畫差以理25蝦～5索0m磨s為姜宜，心以保燦證前場(chǎng)段爆沸破的載巖石輪破碎堂與拋浸擲。(2顆)大鐵直徑豪中空聽直眼蜓掏槽由中執(zhí)空眼綿逐步嘗擴(kuò)大割形成柿槽腔嘩。常司用的樓有單夏螺旋臉、雙蓋螺旋處掏槽墓，對(duì)吧稱掏趟槽。北要求墓鉆孔剝方向這精確昂；減銜少眼異位偏裁差值??；使序用毫熱秒雷江管按她設(shè)計(jì)袖起爆僻順序蜂起爆習(xí)；控蓋制掏奴槽眼總間距弦，防蕩止殉越爆；昨控制越掏槽菜眼的牙炸藥容用量央，防雹止拒項(xiàng)爆。2、納全斷賊面深懶眼掏判槽爆它破技校術(shù)在掌眼子面托中下仔部鉆王大直籌徑中喚空炮仆眼，錘周圍蓄配合貸一些枯逐漸哭最大嬸間距拒的小帳炮眼唯進(jìn)行虹掏槽容。一怨般有熱菱形守、螺袖旋、違對(duì)稱存等掏劍槽。設(shè)計(jì)刻時(shí)要偵考慮口以下攏幾個(gè)戰(zhàn)問題拖：(1總)影甲響直隔眼掏勸槽的駐最重糖要的圍因素凱是巖牌石特耗性。捆主要膏有三情個(gè)方奧面：①在秀塑性見巖石畫中直腳眼掏角槽比丘脆性父巖石盡直眼辭掏槽耍困難息的多愿。②巖績(jī)石結(jié)看構(gòu)是廣中空連直眼吃掏槽配必須熟考慮侮的因花素。③巖妄體的委結(jié)構(gòu)聲面或健不均坑質(zhì)性陷是設(shè)圓計(jì)時(shí)薪的特觸殊問仔題。(2鉆)空宴眼的樸直徑瞞與數(shù)臉量構(gòu)棚成的臣容積寸至少妄滿足未破碎棟巖石并的膨吩脹余漿量要夢(mèng)求，僑否則糟爆碎暑拋不躲出，償導(dǎo)致前掏槽紙失敗聰。目尸前國挑內(nèi)采劇用空蜓眼直嘩徑7托5～筍10蘋0m執(zhí)m，乏空眼漏個(gè)數(shù)汽2～練4個(gè)物。(3飽)在鴨裝藥辰眼條欄件及進(jìn)裝藥玻密度辮一定做時(shí)，亂根據(jù)蜓裝藥欺眼與章空眼住間距押，其猴間巖峰石可純發(fā)生參四種留情況府：①塑宴性變固形。剝眼間你巖石它被剪僻切到劉空眼體，大敵部分傾巖石饒密實(shí)傘、變茶質(zhì)固銳結(jié)在濾空眼痛中，蒸不增訊加槽駐口。②破射碎。烘巖石衣被破極碎，煤大部逢分殘橫留或述掛在途槽腔默內(nèi)。輛對(duì)脆遇性巖傷石大滔多可檢達(dá)到禾掏槽其；但姜塑性渡巖石螺的碎報(bào)屑在穿槽腔煎內(nèi)重勺新固伐結(jié)，笨掏槽帝失敗淡。③完融全拋化出。蕉理想歪的間楚距必匆須處況于完苦全拋輩出帶逮，不柜僅巖溜石破雹碎，腥且拋釘出槽哪腔之狠外。④兩箱眼貫慶穿。齊槽口罪并無療增大懲。實(shí)踐猜證明脊，空蚊眼直知徑1淡02服mm戲，裝箭藥眼侮直徑池40得mm醒，空銀眼到業(yè)裝藥聞眼巖并壁間歡距1客8～休20環(huán)mm杯，掏餅槽爆揚(yáng)破效然果非屯常好順。(4朵)炸蝕藥的生性質(zhì)友和裝遣藥量壩對(duì)掏靠槽影裕響很懶大，鉗其中探爆速廣最具船決定筑性。桶中硬皇巖選盜用爆北速3剃00絞0m旗/s局，硝濁銨類港炸藥姐；堅(jiān)輔硬巖禍選用克爆速飛40不00蛙m/衣s，棄乳膠障、乳取化類地炸藥籮。裝藥阿量往吩往采立用把憑炮眼逐基本抽填滿欄，淺劣眼留陪出1彈0～梢20蠻cm里的炮估眼，雄深眼很留出貪20螺～4恩0c匙m的釘炮眼劣裝填鬧炮泥修。(5啊)起程爆順秋序和檔段間劣隔時(shí)受差。幟距空槐眼最遺近的辣炮眼境最先癢起爆只、后景續(xù)炮吩按此嫂確定寫。段桑間隔御時(shí)間園50落～1糟00吊ms窯，效畢果較姻好，仍開始寄幾段名一定折要跳屯段使充用，幟以免藍(lán)串段半。(6畝)除暖第一擴(kuò)段順挑向起陸爆外剖，其謠余眼攝均反擠向起暫爆，鉤以便漲破碎群巖石嘗、拋君出槽累外。第四罩節(jié)光鍛面爆終破效扶果的肚提高譯途經(jīng)1、浸影響矩光面陳爆破桃效果秒的主績(jī)要因桑素根據(jù)采對(duì)2識(shí)76坦各開讓挖循宿環(huán)的堆統(tǒng)計(jì)鐵、研株究和黃調(diào)查推的結(jié)斗果分秧析，鋤將影衫響超靜欠挖鹽的因鄉(xiāng)豐素和間影響邀程度都列于銷下表抗出。飼這種愁分析撕與當(dāng)近前的桌施工姨實(shí)際帽是符銷合的諸。鉆孔損精度態(tài)爆勾破技賺術(shù)掙施雪工管腎理班測(cè)罩量放郊樣想地棍質(zhì)變?yōu)a化崖其蛋他發(fā)生確次數(shù)廊12缸2滿5鋼6乒4沒9柿2閘1竟17束11發(fā)生染頻率束0.敬44閱2預(yù)0.知20姨3敘0.殺17暈6壯0火.0么76頁0輸.0莊61亮0.烘04幕0累計(jì)打坡率峽0.沖44譽(yù)2建0.路64巾5昨0.怖82維2暗0寧.8襖99北0久.9季60駝1.受00藥0上述方六個(gè)闖影響呆因素質(zhì)中，膠鉆孔岡精度仗、爆冤破技血術(shù)、砌施工序管理搖對(duì)超緣瑞欠挖腳的影鐵響占隆82與％，嫂因此聰這三泳項(xiàng)影恩響因株素應(yīng)敵作為塘對(duì)超騰欠挖吊的控輩制重睡點(diǎn)。2、民降低笛超欠錄挖的添方法帝與途漲徑⑴改統(tǒng)變“厲寧超慎勿欠將”的哀觀念籠，樹球立“遼少欠森少超浪”的費(fèi)觀點(diǎn)罩。日箱本隧瞇道施惜工中已，在宇斷面另上取緒10寸0個(gè)谷點(diǎn)，掉有不灑超過叫16疤個(gè)點(diǎn)畫的欠奔挖就孔可以攪，避爸免開撤挖輪懂廓線宇無謂觸擴(kuò)大誘，使羞超挖亮得以勞減少小。我慢國鐵華路隧當(dāng)?shù)朗┴懝ひ?guī)錫范規(guī)腹定：世當(dāng)圍肝巖完枕整、桑石質(zhì)夢(mèng)堅(jiān)硬陵時(shí)，闖容許蛾巖石艷個(gè)別體突出置部分宣（每奧1m瓣2不慶大于侄0.倦1m槍2）單侵入啄襯砌晉，侵菠入值本應(yīng)小優(yōu)于襯穴砌厚儉度的墨1/葉3，街并小富于1場(chǎng)0c竊m；燭對(duì)噴設(shè)錨襯茫砌應(yīng)可不大小于5斧cm申。⑵提鮮高鉆華孔技棕術(shù)。麻周邊毛炮孔逆的外烏插角才、開趨口位隆置和助鉆孔辦深度裁,與寧超挖成高度兩有關(guān)牲。①開勒口位皆置取極正值黃（在曠設(shè)計(jì)購線以繁外）怖，超策挖高仇度隨狐增加奪而增夏大；開口看位置在取負(fù)指值（礎(chǔ)在設(shè)血計(jì)線景以內(nèi)串），達(dá)超挖汪高度制隨減弟小而相減少嶺。如容艷許一導(dǎo)定欠繡挖，擠對(duì)減燒少超桐挖是嗽有效她的。再者貫，要點(diǎn)解決緩開眼監(jiān)位置杏誤差?yuàn)W，采仿用掌缺子面瓜標(biāo)出艱炮眼蓬位置污，或些設(shè)炮市眼排戰(zhàn)距標(biāo)躍尺，棒或?qū)嵡男蓄I(lǐng)搏桿工詳制度域。②鉆帽孔深取度是什一個(gè)單設(shè)計(jì)壘指標(biāo)畝，在皮其他錯(cuò)條件幅一定更時(shí)，品采用段較淺脖孔爆辭破對(duì)尚減少高超挖產(chǎn)是有棕利的煤。一凈般情臟況下蹈采用僚3.收5m愈左右耗的孔得深即角可。泥但施耗工中賤應(yīng)注錄意檢鞏查每咬循環(huán)澤的各棕炮孔日底在戲同一責(zé)平面球上，縫使下創(chuàng)一循愉環(huán)開邀眼有夸一整毯齊的乳掌子端面。③炮盞孔的茫外插窩角的掉最小勻值受諒鉆孔薦機(jī)具落的外駛緣高稅度控趨制，蹲鑿巖渠臺(tái)車志為5宅～7爽cm屆，故卵最小遣平均決超挖治約為憂7c朱m。印如取肅鉆孔繩深度說為3盤m，蹈則外競(jìng)插角反為1勢(shì).3繁4°益,一繭般人永工操跡作水鄰平難需以達(dá)賺到。歉需培泥訓(xùn)熟作練的勝司鉆明工，平或先醋鉆一往個(gè)標(biāo)片準(zhǔn)眼的插入已炮棍樓，其桃他眼驗(yàn)平行誰鉆進(jìn)療；最遲好采深用有伴控制沈鉆眼圾角度欲裝置敞的鑿廈巖臺(tái)堤車鉆擠眼。(3必)提鄙高爆環(huán)破技蠟術(shù)。竹這里頸的爆儀破技傳術(shù)包緩括光創(chuàng)面爆紹破方縱式以因及各約種爆侍破參盜數(shù)。①不絕同爆局破方蒙式及醉減少嗚超挖嬸效果息的比縫較，均見下架表。爆破方式超挖值(cm)欠挖值(cm)炮孔殘留率(%)全斷面或臺(tái)階法10.8~14.53~1360~80預(yù)留光面法12.882~775導(dǎo)洞先行擴(kuò)大法7.2~10.50.3~0.681~86②影膜響光茄面爆捉破效西果的浮主要求技術(shù)決參數(shù)冠：炮招眼間城距、繁最小結(jié)抵抗領(lǐng)線、雞周邊渣孔密弟集系壓數(shù)、賣周邊認(rèn)眼裝餐藥集果中度援、不政耦合崇系數(shù)滅。光罷面爆鮮破效慨果與凡技術(shù)沃參數(shù)柜的關(guān)惱系，鄉(xiāng)豐見下羅表。爆破效果爆的下來成形規(guī)整炮眼殘留率有關(guān)的技術(shù)參數(shù)最小抵抗、周邊眼裝藥集中度炮眼間距、周邊孔密集系數(shù)不耦合系數(shù)技術(shù)羞參數(shù)識(shí)之間訂是相跪互關(guān)鉗聯(lián)的走，共拾同起惜作用緒，只側(cè)有都昏在某眾一正壓確的范范圍蚊內(nèi)，薦爆破輪效果杯才能禮理想飾。其誰中周黃邊眼顏裝藥雖集中幟度是妨最重子要的渠參數(shù)撇。③合氣理采叫用爆手破器揮材和色裝藥疼方法辨，可忌以減往少由頃于爆遙破產(chǎn)其生的全振動(dòng)房誠和應(yīng)鹿力波美對(duì)圍康巖的岡破壞宴作用捷，有