隧道爆破技术与施工.docx

1、隧道爆破技术与施工隧道爆破技术与施工1、隧道爆破常识l.1隧道爆破的特点（1）只有一个自由面（临空面）；（2）炮眼深度受到一定限制，这是与隧道围岩条件、打眼机械工具、爆破技术等有关系；（3）受隧道围岩条件的控制，爆破参数主要取决于围岩级别；还取决于开挖方法与断面大小；（4）钻孔、装药、引爆都在较恶劣的条件下进行；（5）隧道爆破、炮眼比较集中，1.5-2个/m2；（6）多采用类比法设计，计算简单。不象洞室爆破、拆除爆破等要进行较复杂的计算和药包的布置。1.2炮眼直径与炮眼深度（1）炮眼直径：常采用32-45mm钻孔，采用液压台车液压钻机时，钻孔一般为48mm、63mm、76mm和大中空孔102m

2、m、152mm。（2）炮眼深度浅孔13m；手持式风钻、液压钻；深孔35m；钻孔台车、液压钻；超深孔5m；钻孔台车、液压钻。1.3隧道爆破设计所依据的围岩分级，即是通用的“铁路隧道围岩分级”，而不是按岩土可爆性分级分类的。一般V、级围岩不用钻爆法。1.4炮眼的种类和作用隧道开挖爆破的炮眼数目与隧道断面、围岩级别、爆破方法等有关，多在几十至几百范围内。炮眼按其在开挖断面所在位置、爆破作用、布置方式和有关参数的不同可大致分为如下几种：（1）掏槽眼针对隧道爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，先在开挖断面的适当位置，布置一些装药量较多的炮跟，先行爆破，炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的“临空面

3、”。（2）辅助眼位于掏槽跟与周边限之间的炮眼，统称为辅助眼。其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为后续和周边眼爆破创造“临空面”。常把靠近掏槽服的炮眼并有扩大掏槽作用的炮眼，又称为“辅助掏槽眼”或“扩槽眼”；常把靠近周边眼的一排炮眼，称为“内圈眼”。（3）周边眼沿隧道周边布置的炮眼，称为周边眼。其作用是炸出较平整光滑的隧道断面轮廓。按其所在不同位置，又可分为“帮眼”、“顶拱眼”、“底板眼”。1.5隧道钻眼机械设备与装药设备，前面已介绍。我们集团公司施工工点，仍多使用手持式风钻，或将风钻设置于台架上。手持液压钻机在三处有限公司开始推广应用，这是一个方向，节能、省去管道敷设、扭矩和冲击力都大于一般风钻，

4、可以打更深更大的炮眼。自大瑶山隧道旌工引进全液压凿岩台车以来，我集团公司在少数重点工程中，仍使用全液压凿孔岩台车，有二臂、三臂和四臂台车，在轮式和轨行式两种走行方式可打3.9m、5.15m炮眼，眼径48mm，大中空孔眼径102mm。国外台车，也在不断发展，多臂有5、6个臂；炮孔直径48、63、76、102、152m不等，可在不同位置打起不同作用的炮眼，变得更先进。同时，使用电子计算机控制的全自动钻孔台车（凿岩台车）也在欧洲和经济发达地区使用。目前，工地装药仍以手工操作为主，很少使用装药机。装药机应该提倡使用，也是应该大力推广的操作方法。1.6炮眼布置测量设备在掌子面布孔，是钻爆作业的第一道工序

5、，以前完全是靠已有的中线、水平点，采用人工操作，用红油漆画出隧道轮廓线的方法。采用激光指向仪控制隧道轮廓的方法较为先进，可以利用激光光斑，再画出炮眼位置。目前此法已广泛应用。采用“断面仪”布炮眼的方法最为先进现在已经在少数工点应用。使用激光指向仪和断面仪布眼，控制轮廓线准确，为隧道爆破取得良好效果的第一道工序的保证。这样才能减少超、欠挖。l.7常用的隧道爆破器材（1）药卷：二号岩石炸药卷32、25mm；并可以根据使用单位的要求，做成20mm、40mm。二号岩石乳化炸药卷32、25rm，并可根据使用单位的要求，做出40mm。低爆速光面爆破炸药卷，由化工厂特制，20、15mm的低爆速药卷，其爆速为

6、1500m2000ms。（2）雷管：火雷管；导爆管毫秒雷管；导爆管14秒和半秒级雷管。应注意有瓦斯或矿尘爆炸危险场所禁止使用。起爆药卷装有雷管的药卷叫做起爆药卷1.7隧道爆破有害效应与所有工程爆破一样，隧道爆破同样会产生有害效应爆破冲击波，应注意其对人对物的伤害。爆破振动，应注意其对建筑物、对隧道衬砌的破坏。爆破飞石，应注意其对人对物的伤害。爆破有害气体，应注意其对人的伤害。爆破噪音，应注意对人的伤害。爆破粉尘，应注意其对人的伤害。对上列有害效应，都可以采取技术措施降低的。可以而且应该采取技术措施预防有害效应对人对物的伤害与破坏。2、隧道爆破设计隧道开挖前应做好隧道爆破设计，这也是隧道实施性施

7、组的一项内容，也是计划进度、工期、材料等的依据。隧道爆破设计应做到“有图、有表、有计算、有说明”，并应绘制出大比例尺交底图对作业工人进行交底，付诸实施。2.1隧道爆破设计的依据（1）工程地质条件、围岩级别；（2）开挖方法；（3）开挖断面；（4）掘进循环进尺；（5）钻眼机具；（6）爆破器材；（7）施工队伍的操作技术；（8）周围环境，尤其是城市隧道，更要考虑环境因素。2.2隧道爆破设计的方法与内容（1）利用经验参数，利用数理统计出来的参数，作为设计参数。（2）工程类比方法：工程地质条件；断面大小；使用的爆破器材，尤其是炸药种类与药径；爆破效果。（3）作一些简单的计算炮眼个数；装药量与单耗、装药集中

8、度等。（4）要有炮眼布置图：包括掏槽眼、辅助眼、周边眼。掏槽眼较复杂时，应绘制大样图。图中要标明起爆先后顺序和雷管的安排布置。一般有正面图与剖面图即可。（5）要有钻孔、装药表，标明和表达出钻孔名称、钻孔直径、钻孔深度、角度、装药量、延时雷管段数（段别）、开挖断面、开挖进尺、炮眼利用率、炸药总重、单耗（1kg/m3）、雷管单耗（个/m3）。（6）要有简单扼要的说明，包括工程地质条件、钻孔、装药、堵塞要求、安全技术措施以及经济技术指标等。2.3隧道掏槽形式和主要参数掏槽效果的好坏直接影响整个隧道爆破效果，明显的是对炮眼利用率和周边光爆炮眼的影响。根据掏槽炮眼与开挖面的关系、掏槽眼的布置方式、掏槽深

9、度以及装药起爆顺序的不同，可将掏槽方式分为如下几类。斜眼掏槽的特点是掏槽眼与开挖面斜交。它的种类很多，如锥形掏槽、爬眼掏槽、各种楔形掏槽、单斜式掏槽等。隧道爆破中常用的是水平楔形掏槽，其中深孔爆破采用大间距多对水平深孔楔形掏槽，一段为3.5m-5.0m深，使用于坚硬岩石较多。（1）水平楔形掏槽掏槽眼水平成对布置（两对以上），爆破后形成楔形槽口。炮眼与开挖面的夹角、上下两对炮眼的间距a与同一平面上一对掏槽眼眼底的距离b，是影响此种掏槽爆破效果的重要因素。此种掏槽形式的主要参数，随围岩级别不同而不同，列出一些经验数据作为设计参照。见附录。（2）锥形掏槽这种炮眼呈角锥形布置，各掏槽眼以相等或近似相等

10、的角度向开挖面中心轴线倾斜，眼底趋于集中，但互相并不贯通，爆破后形成锥形槽。根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥、五角锥等。四角锥形掏槽常用于受岩层层理、节理、裂隙影响较大的围岩。由于毫秒雷管的应用，此种较难操作的角锥形掏槽也很少使用了。因为毫秒雷管的应用，改善了掏槽效果。斜眼掏槽具有操作简单，打眼精度要求较直眼掏槽低，能按岩层的实际状况选择掏槽方式和掏槽角度，易把岩石抛出、掏槽炮眼的数量少且炸药耗量低等优点。但是，炮眼深度易受开挖断面尺寸的控制，不易提高循环进尺，也不便于多台凿岩机同时作业和开挖断面小时，进尺受限制。此种掏槽的主要参数见附录。直眼掏槽由若干个垂直于开挖面的炮眼所组成，掏槽

11、炮眼形式多样，掏槽深度不受围岩软硬和开挖面断面大小的限制，可以实现多台钻机同时作业，深孔爆破和钻眼机械化，从而为提高掘进速度提供了有利条件。由于直眼掏槽凿岩作业较方便，不需随循环进展的改变而变化掏槽形式，仅需改变炮眼深度，且石碴抛掷距离也可近些，受到工地欢迎。但直眼掏槽的炮眼数目和单位用药量较多，对眼距、装药等要求严格一些，如果设计不当，可能使槽内岩石不易抛掷或重新固结而降低炮眼利用率。（1）直眼掏槽形式过去常用的有龟裂掏槽、五眼梅花掏槽（五眼中空）和螺旋掏槽。近十多年来，由于重型凿岩机械的使用，尤其是钻孔台车的使用，能钻大于102mm直径炮孔的液压钻机投入施工之后，直眼掏槽的布置形式有了新的

12、发展。目前常见的形式有：柱状掏槽（或称筒形掏槽），这是隧道局在1979年研究成功并投入使用的非常成功的掏槽形式。它是充分利用大直径中空眼作为“临空孔”（隧道局定的“术语”）和岩石破碎后的膨胀空间，使爆破后能形成柱状槽口的掏槽爆破。作为“临空孔”（一般为102mm和153mm）的空眼数目，视炮眼深度而定。一般当孔眼深度小于3.0m时，采用1个；当孔眼深度为3.03.5m时，采用双临空孔；当孔眼深度为3.55.0m时，采用3临空孔。经验：第一起爆装药孔离开临空孔的净距离不大于1.5倍。并应注意炮眼平行，不能相交（打穿）。大中空孔直眼掏槽区一般为1.0m1.0m。螺旋形掏槽，它是由柱状掏槽发展而来，

13、其特点是中心眼为空跟（不装药），邻近空眼的各装药孔至空眼之间的距离逐渐增大，其联线呈螺旋状。见附录。其主要参数：装药眼与空眼之间的距离分别为a=（1.01.5）D，b=（1.22.5）D，c=（3.04.0）D，d=（4.0一5.0）D。D为空眼直径，一般不小于63mm，可用102mm钻头，63mm钻头、76mm钻头。也可以使用63mm钻头钻成8字形空孔，爆破按l、2、3、4由近及远顺序起爆，以充分利用自由面，扩大掏槽效果。（2）影响直眼掏槽效果的因素直眼掏槽以空眼作为增加的临空两，利用炸药爆炸的能量将槽内岩石破碎，并借助爆破产生的气体的余能将已破碎的岩块从槽腔内抛出。在直胀掏槽中，应注意以下

14、几点：眼距。空眼与装药眼之问的距离。当使用等直径炮孔时，此距离一般随岩石不同而变动，变动范围为炮眼直径的24倍：当采用大直径空眼时（63mm)，眼距不宜超过空眼直径的2倍。由于掏槽效果对眼距变化很敏感，往往眼距稍大就会造成掏槽效果降低或失败，而眼距过小不仅钻眼困难，还会发生槽内岩石被挤实现象，不能形成槽腔。空眼。中空眼不仅起着临空面和破碎岩石的发展导向作用（即使岩石破碎后向空孔方向运动），同时为槽内岩石破碎提供一个膨胀的空问。所以，增加空眼数目能获得良好的效果，一般随眼深加大，空眼数目也相应增加。装药。直眼掏槽装药眼一般要“过量过药”，装药长度占炮眼长度的85一90，如果装药长度不够，会发生“

15、留门坎和“挂门帘”现象。当深度大于3.0m时，可能发生“管道效应”（即大炮眼装小药卷，爆破时，可能存在药卷爆熄现象），应采取相应措施防止爆轰中断。措施：一是加大药卷直径，做到偶合装药。二是使用导爆索串装药卷；三是采用高威力炸药等。辅助抛掷。采用辅助药卷，置于空眼底部（底部加深20cm），在掏槽眼全部起爆后接着起爆，帮助把槽内已破碎岩石抛出槽腔，达到确保掏槽效果的目的。钻眼质量。要保证钻眼的准确，使各炮眼之间保持等距、平行极为重要。如果两眼打穿，易造成殉爆，降低槽内岩石抛掷，使岩石再挤紧，不能形成自由面。如果距离过大，或钻眼偏斜，易发生单个炮眼直径扩大或单个炮眼爆炸，炮眼间的岩石不易崩落，形成“岩梗”。（1）混合掏槽是指两种以上的掏槽方式的混合使用，一般在岩石特别坚硬或隧道开挖断面、较大时使用。直眼与斜眼结合成的掏槽。角锥与直眼结合的掏槽。楔形与直眼结合的掏槽形式。混合掏槽一般用在比较坚硬岩中。此外，还有升级掏槽，它是采用逐级加深的炮眼布置，按掘进方向平行钻孔，把全部掏槽深度分阶段达到爆破的目的。见附录。这种掏槽可适用于各类不同条件与岩石状况。（2）特种掏槽