第5章隧道施工1

第5章隧道(suìdào)施工隧道(suìdào)工程第2節(jié)爆破設(shè)計(jì)共四十五頁1隧道爆破開挖

爆破是隧道施工中較關(guān)鍵的基本作業(yè)，其主要內(nèi)容包括炮眼參數(shù)確定及炮眼布置、裝藥、起爆。

1.1炮眼類型(lèixíng)掘進(jìn)工作面的炮眼可分為：

掏槽眼——最先爆破的幾個炮眼。

作用：提高爆破效果，增加爆炸自由面。周邊眼——在隧道外輪廓線的炮眼。

作用：保證隧道成形，減少對圍巖的破壞。

輔助眼——除了掏槽眼和周邊眼之外的所有炮眼。作用：破碎巖石，開挖隧道。

第2節(jié)爆破(bàopò)設(shè)計(jì)共四十五頁1隧道爆破(bàopò)開挖

錐形掏槽(tāocáo)

1.2掏槽方式（1）斜眼掏槽——炮眼與巖面傾斜，

包括錐形掏槽、楔形掏槽。（2）直眼掏槽——炮眼與巖面垂直，

包括龜裂式、角柱式、螺旋式。

錐形掏槽效果好，不受巖層層節(jié)理影響，鉆眼角度要求高；共四十五頁1隧道爆破(bàopò)開挖

楔形掏槽(tāocáo)

楔形掏槽效果好，技術(shù)簡單，采用廣泛；

斜眼掏槽，炮眼深度受限，適宜于中軟巖的淺孔爆破，或難以破碎的堅(jiān)硬巖。共四十五頁1隧道(suìdào)爆破開挖

三角(sānjiǎo)柱形掏槽

直眼掏槽，炮眼深度不受限，適宜于中硬巖的深孔爆破，打眼方便。

空眼的作用是什么？四角柱形掏槽

六角柱形掏槽

螺旋形掏槽

普通直眼掏槽

復(fù)式掏槽

共四十五頁2爆破(bàopò)參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1炸藥用量炸藥用量與巖性、炸藥威力、斷面大小、臨空面多少、炮眼直徑、炮眼深度等都有關(guān)。

一般情況下，先參考經(jīng)驗(yàn)(jīngyàn)數(shù)據(jù)，或用經(jīng)驗(yàn)(jīngyàn)公式計(jì)算，或用炸藥消耗定額估計(jì)等方法，初步確定炸藥用量，然后在現(xiàn)場試驗(yàn)，通過十幾次試驗(yàn)，即可調(diào)整到較合理的炸藥用量。下式可用于估算：

f—普氏系數(shù)；S—隧道掘進(jìn)斷面積；K—修正系數(shù)，K=525/P，P為炸藥爆力。共四十五頁2爆破(bàopò)參數(shù)設(shè)計(jì)

2.2炮眼數(shù)目炮眼數(shù)應(yīng)根據(jù)巖石強(qiáng)度、地質(zhì)構(gòu)造、自由面數(shù)(臨空面數(shù))、隧道斷面尺寸、炸藥性質(zhì)、炮眼布置、炮眼直徑、炮眼長度等因素確定，同時(shí)，還應(yīng)通過試驗(yàn)檢驗(yàn)(jiǎnyàn)和調(diào)整初步設(shè)計(jì)。估算公式為：式中：N—炮眼數(shù)目；

m—單個藥卷長度，m；

q—單位用藥量，一般取=1.1～2.4kg/m3；

s—開挖斷面積，m2；

—炮眼利用率；

a—裝藥系數(shù)，一般取a=0.5～0.8；

p—藥卷重量，kg。共四十五頁2.3炮眼深度炮眼深度與掘進(jìn)進(jìn)度、鉆眼設(shè)備(shèbèi)、勞動組織等有關(guān)。一般炮眼深度在1~2.5m范圍，條件合適可采用3~5m的深孔爆破（2m以下為淺孔爆破，2~3m為中深孔爆破）。確定炮眼深度有下列幾種方法：

（1）根據(jù)斷面尺寸確定：l=(0.5～0.8)B

式中：l—炮眼深度，即眼底至開挖面之距離；

B—導(dǎo)坑高或?qū)挘∑渲行≌撸?爆破(bàopò)參數(shù)設(shè)計(jì)

共四十五頁式中：l—炮眼深度(shēndù)，m；

N—每月掘進(jìn)天數(shù)；

n—日循環(huán)數(shù)；h—炮眼利用率，一般85~90％；

h1—正規(guī)循環(huán)率，一般85~90%。（2）按月進(jìn)度(jìndù)計(jì)劃要求的進(jìn)尺數(shù)來確定：2爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

2.4炮眼直徑炮眼直徑與巖性、炸藥威力、斷面大小、臨空面多少等有關(guān)。在施工中可由試驗(yàn)或設(shè)備確定，一般在38~42mm范圍。

共四十五頁2.5炮眼布置

2.5.1布置方法炮眼的布置方法通常有下列幾種：直線(zhíxiàn)形布眼、多邊形布眼和弧形布眼等。

(a)(b)直線(zhíxiàn)形布眼多邊形布眼弧形布眼(c)(d)2爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

共四十五頁2.5.2炮眼布置原則

（1）首先選擇掏槽方式和掏槽眼位置，然后布置周邊眼，再根據(jù)剩余斷面均勻布置輔助眼。

（2）掏槽眼一般布置在斷面中央偏下位置，并比其它(qítā)炮眼深200mm左右。（3）幫眼和拱眼布置在外輪廓線上，堅(jiān)硬巖石眼底超出輪廓線100mm；軟巖可以保留100~200mm的保護(hù)層。（4）底眼應(yīng)高出底輪廓線100mm左右，眼底落在輪廓線下100~200mm，眼深可以超出輔助眼200mm左右。（5）輔助炮眼排距（或圈距）為W，約600~800mm，炮眼間距按：E=(1.0~1.5)W，W為最小抵抗線。2爆破參數(shù)(cānshù)設(shè)計(jì)

共四十五頁2.5.3爆破(bàopò)最小抵抗線

裝藥重心到自由面的最短距離，用W表示，與爆破效果關(guān)系很大。W太小，爆破巖石塊度破碎，對周邊眼來說，易超挖；W太大，爆破巖石塊度大，甚至不能破碎圍巖。

要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)選取。2爆破參數(shù)(cānshù)設(shè)計(jì)

爆破漏斗示意圖共四十五頁2.6光面爆破與預(yù)裂爆破

（1）光面爆破光面爆破是指爆破后斷面輪廓整齊，超挖和欠挖符合規(guī)定要求的爆破。其主要標(biāo)準(zhǔn)是:①開挖(kāiwā)輪廓成形規(guī)則，巖面平整；②巖面上保存50%以上孔痕，并無明顯的爆破裂縫；③爆破后圍巖壁上無危石。2爆破參數(shù)(cānshù)設(shè)計(jì)

共四十五頁實(shí)現(xiàn)光面爆破的措施：①適當(dāng)加密周邊眼——按E=(8~18)d計(jì)算，d為炮眼直徑；②合理確定光爆層厚度——按K=E/W計(jì)算，K稱炮眼密集系數(shù)(xìshù)，一般取0.8；③合理藥量——按輔助眼藥量的一半左右計(jì)算；

④采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)或間隔裝藥結(jié)構(gòu)；⑤保證周邊眼同時(shí)起爆。2爆破參數(shù)(cānshù)設(shè)計(jì)

共四十五頁共四十五頁（2）預(yù)裂爆破

裂爆破實(shí)質(zhì)(shízhì)上也是光面爆破的一種形式，其爆破原理與光面爆破原理相同。只是在爆破的順序上，光面爆破是先引爆掏槽眼，接著引爆輔助眼，最后才引爆周邊眼；而預(yù)裂爆破則是首先引爆周邊眼，使沿周邊眼的連心線炸出平順的預(yù)裂面。但預(yù)裂爆破的周邊眼間距和最小抵抗限都要比光面爆破的小，相應(yīng)地要增多炮眼數(shù)量，鉆眼工作量增大。2爆破參數(shù)(cānshù)設(shè)計(jì)

共四十五頁火風(fēng)山隧道爆破炮眼布置(bùzhì)（Ⅳ級圍巖）1.65m3.0m2.2m65°70°炮眼深度m裝藥量kg/孔掏槽眼1.651.23.02.2輔助眼2.81.4~1.6邊眼2.80.5底眼3.01.8共四十五頁廣州地鐵隧道爆破(bàopò)炮眼布置（Ⅳ級圍巖）爆破(bàopò)順序：A→B→C→D共四十五頁分部開挖(kāiwā)破炮眼布置共四十五頁（1）鉆頭(zuàntóu)3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

一字形鉆頭柱齒鉆頭十字形鉆頭馬蹄形鉆頭

一字形鉆頭制造工藝簡單，重磨方便，工作可靠，便宜；

馬蹄形鉆頭為一字形鉆頭的改進(jìn)；

十字形鉆頭對巖體性能的適應(yīng)性強(qiáng)；柱齒形鉆頭耐磨，使用壽命長，鉆眼速度快，成本高。共四十五頁（2）鉆桿(zuànɡǎn)3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

鉆桿一般為六角中空形式，可接長，采用優(yōu)質(zhì)鋼材制造。共四十五頁（2）鉆桿(zuànɡǎn)3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

釬尾釬頭釬身麻花釬桿共四十五頁（3）鑿巖機(jī)3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

以沖擊回轉(zhuǎn)方式工作(gōngzuò)的巖體鉆孔機(jī)具。包括風(fēng)動鑿巖機(jī)、液壓鑿巖機(jī)和電動鑿巖機(jī)等。氣腿式鑿巖機(jī)共四十五頁（3）鑿巖機(jī)3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

YYT28全液壓鑿巖機(jī)電動(diàndònɡ)鑿巖機(jī)共四十五頁（4）鑿巖臺車3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

單臂鑿巖臺車共四十五頁（4）鑿巖臺車3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

3臂鑿巖臺車共四十五頁（4）鑿巖臺車3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

6臂鑿巖臺車共四十五頁（4）鑿巖臺車3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

6臂鑿巖臺車共四十五頁（5）裝藥臺車3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

共四十五頁（5）裝藥臺車3鉆眼(zuànyǎn)機(jī)械

共四十五頁（1）炸藥(zhàyào)

目前使用最廣的是硝銨類炸藥，其次是梯恩梯或硝酸鈉(鉀)；在無瓦斯坑道中使用的銨梯炸藥，簡稱為巖石炸藥，2號巖石炸藥最常用；在有瓦斯時(shí)采用煤礦安全炸藥。4爆破(bàopò)器材

炸藥一般由廠制或現(xiàn)場加工成藥卷型式，藥卷直徑有32mm、35mm、40mm等，長度為150mm；而周邊光爆炸藥藥卷直徑一般為22mm、25mm，長度為200mm～600mm，可按爆破設(shè)計(jì)的炸藥品種、裝藥結(jié)構(gòu)和用藥量來選擇使用。共四十五頁（2）起爆器材起爆器材包括實(shí)施爆破時(shí)激發(fā)炸藥所需要的一系列起爆和傳爆器材，如導(dǎo)火索、雷管(léiguǎn)、導(dǎo)爆索、繼爆管、塑料導(dǎo)爆管等。4爆破(bàopò)器材

（3）爆破網(wǎng)路根據(jù)起爆器材選擇，如簇聯(lián)、接力式網(wǎng)路、復(fù)合網(wǎng)路、閉合網(wǎng)路等。（有關(guān)爆破更多內(nèi)容請后續(xù)課程學(xué)習(xí)）共四十五頁5排渣工作(gōngzuò)

隧道掘進(jìn)中，排渣工作在一定條件下會成為影響掘進(jìn)速度的重要因素。排渣由四個環(huán)節(jié)組成：裝(裝車)、調(diào)(調(diào)車)、運(yùn)(運(yùn)輸)、卸(卸渣)。（1）裝巖機(jī)械裝巖機(jī)具應(yīng)與運(yùn)輸車輛配套，從而提高裝渣速度。裝渣能力(nénglì)應(yīng)與每次開挖土石方量及運(yùn)輸車輛的容量相適應(yīng)。共四十五頁鏟斗裝巖機(jī)（后卸式）5排渣工作(gōngzuò)

共四十五頁鏟斗裝巖機(jī)（側(cè)卸式）5排渣工作(gōngzuò)

共四十五頁耙斗裝巖機(jī)5排渣工作(gōngzuò)

共四十五頁蟹爪(xièzhǎo)裝巖機(jī)5排渣工作(gōngzuò)

共四十五頁立爪裝巖機(jī)5排渣工作(gōngzuò)

共四十五頁5排渣工作(gōngzuò)

（2）調(diào)車運(yùn)輸作業(yè)的效率，與車輛調(diào)度有很大關(guān)系。有軌運(yùn)輸時(shí)，開挖面應(yīng)有調(diào)車設(shè)備，以加快空車調(diào)入。（3）運(yùn)輸

運(yùn)輸是把石渣運(yùn)到洞外，并在指定地點(diǎn)棄渣。此外，洞內(nèi)需要的材料、機(jī)具等(如洞內(nèi)用混凝土集料、支撐(