隧道工程課件：鉆爆法隧道施工技術(shù)（一）

鉆爆法隧道施工技術(shù)（一）本章內(nèi)容提要本章教學(xué)目標(biāo)：掌握鉆爆法隧道的主要施工流程和相應(yīng)工序的技術(shù)要點(diǎn)；熟悉隧道監(jiān)控量測的目的、必測項(xiàng)目及其量測方法，并了解信息反饋的要點(diǎn)；熟悉隧道防排水體系及其施作要點(diǎn)；了解鉆爆法隧道施工機(jī)械化配置的作用和趨勢。本章內(nèi)容提要施工準(zhǔn)備場地準(zhǔn)備、測量定線、三通一平、人員組織開挖爆破出渣運(yùn)輸初期支護(hù)監(jiān)控量測二次襯砌鉆炮眼、裝炸藥、聯(lián)結(jié)引炮裝置、爆炸通風(fēng)、消除危石、裝車錨噴支護(hù)變形及應(yīng)力量測防水板鋪設(shè)模注混凝土鉆爆開挖1初期支護(hù)監(jiān)控量測出渣及運(yùn)輸本章內(nèi)容提要結(jié)構(gòu)防排水2345二次襯砌6施工機(jī)械配置78本章小結(jié)鉆爆開挖1鉆爆開挖一1.1爆炸基本知識炸藥爆炸：是一種極迅速的化學(xué)變化，能在極短的時(shí)間內(nèi)釋放出大量能量并對周圍介質(zhì)產(chǎn)生巨大的破壞作用反應(yīng)的放熱性生成氣體產(chǎn)物反應(yīng)的快速性爆炸三要素鉆爆開挖一火雷管導(dǎo)爆索導(dǎo)火索火源繼爆管導(dǎo)爆索雷管導(dǎo)爆管雷管導(dǎo)爆管擊發(fā)元件炸藥電雷管導(dǎo)線起爆電源火雷管起爆法導(dǎo)爆索起爆法導(dǎo)爆管起爆法電雷管起爆法連接元件起爆方法起爆器材：起爆材料、傳爆材料鉆爆開挖一鉆爆開挖一電爆網(wǎng)路的形式和計(jì)算方法是以電工學(xué)中的歐姆定律為基礎(chǔ)的，連接方式有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)3種。串聯(lián)并聯(lián)混聯(lián)鉆爆開挖一炮眼布置爆破效果模擬隧道洞口爆破隧道洞身爆破鉆爆開挖一1.2爆破基本理論單點(diǎn)藥包爆破作用——內(nèi)部作用爆破的內(nèi)部作用粉碎區(qū)（壓縮區(qū)）Rc裂隙區(qū)（破裂區(qū)）Rp——爆破作用半徑彈性振動區(qū)（震動區(qū)）鉆爆開挖一反射拉應(yīng)力波破壞作用爆破漏斗單點(diǎn)藥包爆破作用——外部作用最小抵抗線W爆破漏斗半徑r爆破作用半徑R爆破作用指數(shù)n=r/w鉆爆開挖一隧道爆破開挖的內(nèi)部作用和外部作用？鉆爆開挖一相鄰炮孔應(yīng)力波相遇疊加應(yīng)力降低的分析成組藥包爆破作用裝藥密集系數(shù)對爆破漏斗形狀的影響m=E（炮孔間距）/W（最小抵抗線）在炮孔連線上拉應(yīng)力最大鉆爆開挖一光面爆破與預(yù)裂爆破

光面爆破是沿開挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)之后起爆，以形成平整輪廓的爆破作業(yè)。隧道光面爆破開挖效果光面爆破貫穿裂紋的形成過程炮孔與裝藥先爆孔對相鄰炮孔的影響光面的形成鉆爆開挖一光面爆破起爆順序1、掏槽眼2、輔助眼3、周邊眼鉆爆開挖一

預(yù)裂爆破是沿開挖邊界布置密集炮孔，采取不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區(qū)之前起爆，從而在爆區(qū)與保留區(qū)之間形成預(yù)裂縫，以減弱主爆區(qū)爆破時(shí)對保留巖體的破壞并形成平整輪廓面的爆破技術(shù)。光面爆破和預(yù)裂爆破的異同為控制爆破裝藥方式相同相同點(diǎn)光面爆破適用于硬巖，預(yù)裂爆破適用于軟巖炮眼起爆順序不同不同點(diǎn)鉆爆開挖一

隧道開挖面上的炮眼，按其在爆破中所起的作用主要分為：掏槽眼、輔助眼、周邊眼。1.3掏槽爆破技術(shù)掏槽眼：用于爆出新的臨空面輔助眼(崩落眼)：利用掏槽眼爆破后創(chuàng)造的平行于炮眼的臨空面，在該臨空面方向上形成較大體積的破碎漏斗周邊眼：控制爆破后的隧道斷面形狀、大小和輪廓，使之符合設(shè)計(jì)要求。按其所在位置，又可分為頂眼、幫眼和底眼。炮眼的種類和作用鉆爆開挖一掏槽爆破炮眼布置形式可分為斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。小斷面不同斷面的掏槽形式中斷面大斷面斜眼掏槽直眼掏槽大楔形掏槽大直徑中空孔直眼掏槽單級或復(fù)式楔形掏槽大直徑中空孔直眼掏槽常用掏槽形式與主要參數(shù)<20m220-60m2>60m2鉆爆開挖一小斷面隧道掏槽技術(shù)——斜眼掏槽常見錐形掏槽炮眼布置圖a）四角錐形；b）五角錐形；c）六角錐形垂直楔形掏槽炮眼布置水平楔形掏槽炮眼布置（單位：m）a）普通；b）層狀鉆爆開挖一小斷面隧道掏槽技術(shù)——直眼掏槽三空眼、四空眼螺旋形掏槽炮眼布置示意圖五梅花小直徑中空直眼掏槽炮眼布置三空眼、四空眼菱形掏槽炮眼布置鉆爆開挖一中斷面隧道掏槽技術(shù)——單級（復(fù)式）楔形掏槽、大直徑中空孔直眼掏槽大直徑中空孔直眼掏槽：a）菱形掏槽；b）螺旋形掏槽；c）對稱掏槽單級楔形掏槽二級、三級復(fù)式楔形掏槽鉆爆開挖一大斷面隧道掏槽技術(shù)——大楔（錐）形掏槽、大直徑中空孔直眼掏槽隧道全斷面爆破開挖炮眼布置示例鉆爆開挖一1.4隧道鉆爆設(shè)計(jì)參數(shù)確定方法一般取值/計(jì)算公式

炮眼直徑工程類比隧道的炮眼直徑在32～50mm之間，藥卷與眼壁之間的間隙一般為炮眼直徑的10%～15%。炮眼數(shù)量工程類比、查表、按能裝入設(shè)計(jì)的炸藥量公式計(jì)算

炮眼深度可按導(dǎo)坑斷面寬度、每一掘進(jìn)循環(huán)的進(jìn)尺及實(shí)際的炮眼利用率或每一掘進(jìn)循環(huán)中鉆眼所占時(shí)間確定確定裝藥量總裝藥量計(jì)算、炸藥量分配總裝藥量：掏槽眼：30～35%輔助眼和周邊眼：65～70%

鉆爆開挖一炮眼布置原則將炮眼均勻或大致均勻地分布到開挖面上，先布置掏槽眼，其次周邊眼，最后輔助眼。掏槽眼布置在導(dǎo)坑中央偏下方，比其它炮眼深10～25cm，底眼與掏槽眼同深，其他炮眼底部應(yīng)在同一鉛垂面上。周邊眼應(yīng)嚴(yán)格沿設(shè)計(jì)開挖輪廓線布置，應(yīng)盡量均勻。輔助眼與掏槽眼之間的距離應(yīng)由最小抵抗線來確定，約為炮眼間距的60%～80%。直線形布眼多邊形布眼弧形布眼鉆爆開挖一裝藥結(jié)構(gòu)與起爆方式裝藥結(jié)構(gòu)：耦合裝藥和不耦合裝藥

連續(xù)裝藥和間隔裝藥小直徑藥卷連續(xù)裝藥間隔裝藥導(dǎo)爆索裝藥專用光爆藥卷裝藥不耦合裝藥連續(xù)裝藥正向起爆耦合裝藥間隔裝藥正向起爆耦合裝藥連續(xù)裝藥反向起爆耦合裝藥連續(xù)裝藥正向起爆起爆方式：反向起爆、正向起爆周邊眼裝藥結(jié)構(gòu)（不耦合裝藥）鉆爆開挖一周邊眼爆破參數(shù)光面爆破：炮孔內(nèi)靜壓力F小于爆破巖體的極限抗壓強(qiáng)度，而大于巖體的極限抗拉強(qiáng)度巖石類別裝藥不耦合系數(shù)D周邊眼間距E（cm）周邊眼抵抗線W（cm）相對距離E/W裝藥集中度q（kg/m）極硬巖1.25～1.5050～6055～750.8～0.850.25～0.40硬巖1.50～2.0040～5550～600.8～0.850.15～0.25軟質(zhì)巖2.00～2.5030～4545～600.75～0.80.04～0.15光面爆破參數(shù)（參考數(shù)值）掏槽眼輔助眼周邊眼正向起爆反向起爆反向起爆鉆爆開挖一預(yù)裂爆破：預(yù)裂面對后爆炮眼的爆轟波能起到反射和緩沖作用，可以減輕爆轟波對圍巖的破壞影響和擾動巖石類別裝藥不耦合系數(shù)D周邊眼間距E（cm）至內(nèi)排崩落眼間距（cm）裝藥集中度q（kg/m）極硬巖1.2～1.340～50400.35～0.40硬巖1.3～1.440～45400.20～0.25軟質(zhì)巖1.4～2.035～40350.07～0.12預(yù)裂爆破參數(shù)（參考數(shù)值）周邊眼掏槽眼輔助眼正向起爆正向起爆反向起爆注意炮眼的起爆順序與光面爆破的區(qū)別鉆爆開挖一1.5隧道鉆爆施工

隧道鉆爆開挖包括鉆眼、裝藥、炮眼堵塞、起爆、爆破質(zhì)量檢查和超欠挖控制等工序。耦合裝藥裝藥鉆眼起爆爆破質(zhì)量檢查爆破質(zhì)量檢查、超欠挖控制周邊眼痕跡保存率：·硬巖不應(yīng)小于80%·中硬巖不應(yīng)小于60%鉆爆開挖一1.6隧道鉆爆設(shè)計(jì)案例出渣及運(yùn)輸2出渣及運(yùn)輸二2.1機(jī)械設(shè)備出渣運(yùn)輸按采用的裝渣、運(yùn)輸機(jī)具和設(shè)備的不同可分為：有軌裝渣－有軌運(yùn)輸無軌裝渣－無軌運(yùn)輸無軌裝渣－有軌運(yùn)輸帶式輸送機(jī)運(yùn)輸1—重車道2—空車道3—軌道4—斗車5—裝渣機(jī)1—裝渣機(jī)2—大型斗車3—電瓶車1—裝渣機(jī)2—大型自卸汽車出渣及運(yùn)輸二裝渣機(jī)械裝載機(jī)序號分類方式形式1工作機(jī)構(gòu)形式耙斗式、鏟斗式、蟹爪式、立爪式、挖斗式等2走行方式輪軌式、履帶式、輪胎式3裝載方式前卸式、后卸式、側(cè)卸式4驅(qū)動動力電動、風(fēng)動、液壓、內(nèi)燃5工作機(jī)構(gòu)動作的連續(xù)性間歇式、連續(xù)式裝渣機(jī)械的分類翻斗式裝巖機(jī)耙斗式裝巖機(jī)立爪式裝巖機(jī)出渣及運(yùn)輸二運(yùn)輸機(jī)械：有軌、無軌側(cè)卸式礦車梭式礦車自卸汽車出渣及運(yùn)輸二2.2裝渣1.出渣量計(jì)算式中

Z——一個(gè)爆破循環(huán)開挖出的虛渣體積（m3）；

R——巖體松脹系數(shù)，指開挖后體積增大的系數(shù)，取值可查表；Δ——超挖系數(shù)，一般取1.15～1.25。圍巖級別VIVIVIIIIII土石種類砂礫黏性土砂夾卵石硬黏土石質(zhì)石質(zhì)石質(zhì)石質(zhì)松脹系數(shù)1.151.251.301.351.61.71.81.85出渣及運(yùn)輸二2.裝渣機(jī)配備數(shù)量式中

Z——出渣量；

T4——和每一爆破循環(huán)所允許的裝渣時(shí)間（h）；

Nn——配備裝渣機(jī)數(shù)量（臺）；An——裝渣機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)率（m3/h）；

Nn'——備用量，一般為1臺。出渣及運(yùn)輸二3.運(yùn)輸車輛配備數(shù)量式中

L1——隧道開挖長度m；

L2——隧道洞口至棄渣場距離，m；

v1——運(yùn)輸車輛隧道內(nèi)行駛速度，m/min；

v2——運(yùn)輸車輛車隧道外行駛速度，m/min；

t

裝——裝渣設(shè)備裝滿一臺運(yùn)輸設(shè)備所用時(shí)間，min。以自卸汽車為例，其配備數(shù)量

Nc的計(jì)算如下式：出渣及運(yùn)輸二2.3運(yùn)輸——有軌運(yùn)輸單車道雙車道有平行導(dǎo)坑的軌道運(yùn)輸組織出渣及運(yùn)輸二2.4卸渣本章小結(jié)8本章小結(jié)八鉆爆法施工步序施工準(zhǔn)備場地準(zhǔn)備、測量定線、三通一平、人員組織開挖爆破出渣運(yùn)輸初期支護(hù)監(jiān)控量測二次襯砌鉆炮眼、裝炸藥、聯(lián)結(jié)引炮裝置、爆炸通風(fēng)、消除危石、裝車錨噴支護(hù)變形及應(yīng)力量測防水板鋪設(shè)模注混凝土本章小結(jié)八2.爆炸基本知識爆炸三要素：反應(yīng)的放熱性、生成氣體產(chǎn)物、反應(yīng)的快速性起爆器材：起爆材料、傳爆材料炸藥的引爆方式：火雷管、導(dǎo)爆索、導(dǎo)爆管、電雷管起爆網(wǎng)路的連接形式本章小結(jié)八3.爆破基本理論單點(diǎn)藥包爆破作用：內(nèi)部作用、外部作用成組藥包爆破作用：應(yīng)力波疊加原理本章小結(jié)八3.爆破基本理論光面爆破與預(yù)裂爆破：區(qū)別？本章小結(jié)八4.掏槽爆破技術(shù)炮眼的種類：掏槽眼、輔助眼、周邊眼掏槽的作用？掏槽的形式：斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽本章小結(jié)八5.隧道鉆爆設(shè)計(jì)炮眼直徑、數(shù)量、深度、裝藥量炮眼布置原則（形式）裝藥結(jié)構(gòu)與起爆方式周邊眼爆破參數(shù)：光面爆破、預(yù)裂爆破6.隧道鉆爆施工·鉆眼、裝藥、炮眼堵塞、起爆、爆破質(zhì)量檢查和超欠挖控制·