第2章岩体隧道钻爆法施工技术(矿山法、新奥法)资料
钻爆法施工技术
钻爆法开挖作业程序包括钻孔、装药、爆破、通风、支护、装碴、运输等工序。
①钻孔：要先设计炮孔方案，然后按设计的炮孔位置、方向和深度严格钻孔。
单线隧道全断面开挖，采用钻孔台车配备中型凿岩机，钻孔深度约为2.5～4.0米。
双线隧道全断面开挖采用大型凿岩台车配备重型凿岩机，钻孔深度可达5.0米。
炮孔直径约为4～5厘米。
炮孔分为掏槽孔（开辟临空面）、掘进孔（保证进度）和周边孔（控制轮廓）。
②装药：在掘进孔、掏槽孔和周边孔内装填炸药。
一般装填硝胺炸药，有时也用胶质炸药。
装填炸药率约为炮眼长度的60％～80％，周边孔的装药量要少些。
为缩短装药时间,可把硝胺炸药制成长的管状药卷,以便填入炮眼；也可利用特制的装药机械把细粒状药粉射入炮孔中。
③爆破：19世纪上半期以前用明火起爆。
1867年美国胡萨克铁路隧道开始采用电力起爆。
此后，电力起爆逐渐推广。
在全断面掘进中，为了减低爆破对围岩的震动和破坏，并保证爆破的效果，多采用分时间阶段爆破的电雷管或毫秒雷管起爆。
一般拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破。
近期发展的非电引爆的导爆索应用日益广泛。
④施工通风：排出或稀释爆破后产生的有害气体和由内燃机产生的氮氧化物及一氧化碳,同时排除烟尘,供给新鲜空气，借以保证隧道施工人员的安全和改善工作环境。
通风可分主要系统和局部系统。
主要系统可利用管道（直径一般为1～1.5米，也有更大的）或巷道（平行导坑等），配以大型或中型通风机；局部系统多用小型管道及小型通风机。
巷道通风多采用吸出式，将污浊空气吸出洞外，新鲜空气由正洞流入。
新鲜空气不易达到的工作面，须采用局部通风机补充压入。
⑤施工支护：隧道开挖必须及时支护，以减少围岩松动，防止塌方。
施工支护分为构件支撑和喷锚支护。
构件支撑一般有木料、金属、钢木混合构件等，现在使用钢支撑者逐渐加多。
喷锚支护是20世纪50年代发展起来的一种支护方法，其特点是支护及时、稳固可靠，具有一定柔性，与围岩密贴，能给施工场地提供较大活动空间。
2 岩体隧道钻爆法施工技术.
ITC320-V45
ITC312-SL
(5)铲斗式装渣机 多采用轮胎走行，也有采用履带走行或轨道走 行的。轮胎走行的铲斗式装渣机多采用铰接车 身，燃油发动机驱动和液压控制系统。
ZL40轮式装载机
制造厂： 上海柴油机厂 型号： 6535-13 额定功率： 125kw（170ps） 额定转速： 2000r/min 额定负荷： 4t 斗容（通用斗）： 2m 最大卸载高度（倾卸角45度）： 2895mm 最大卸载高卸载时距离： 975mm 机重： 12.8t 装置举到最高位置时总高度： 4870mm 长度： 6795mm 宽度： 2700mm 高度： 3170mm
2.4
一、装渣
装渣与运输
装渣就是把开挖下来的石渣装入运输车辆。 (一)渣量计算 出渣量应为开挖后的虚渣体积，可按下式计算：
Z RLS
式中，Z——单循环爆破后石渣量； R——岩体松胀系数，见表；
第二节
一、装渣
装渣与运输
爬道是由两根前端切割成尖形的10＃槽钢和钢板条焊 连而成的，如图所示。使用时将爬道槽钢扣在正式 轨道的钢轨上，用装渣机铲斗贴紧钢轨面顶撞爬道 尾端，即可实现轨道的延伸。爬道适用于机械装渣。
I I
20~3 0
I—I
100
80
400 枕木 单位(cm)
短轨节与正式轨道相似，它是用1.5~2.0m长的短钢 轨与木枕钉制或与扁钢焊接而成的。当正式钢轨前 端与开挖面渣堆之间清出一个适宜位置时，即可先 铺上短轨节，并用夹板与正式轨道连接，随后继续 出渣。也可在短轨节上安放爬道进行出渣。 4.轨道布置与调车方法 常用的轨道布置形式有单车道和双车道。
1 2
3
4 5 6
7 1-立爪；2、6-链板输送机；3-机体；4-立爪(左右位置)； 5-机架；7-立爪(前方位置)
隧道人工钻爆法开挖技术讲解
一.炮孔种类及作用
为了克服围岩的夹制作用、改善岩石破 碎条件、控制隧洞开挖轮廓以及提高掘进 效率 按作用原理、布置方式及有关参数的不 同，开挖断面上布置的炮孔分成三类： （1）掏槽孔 （2）周边孔 （3）崩落孔
周边孔
崩落孔 掏槽孔
三）炮孔种类及布置
1）掏槽孔：
பைடு நூலகம்
位置：开挖断面中下部
起爆次序：最先起爆。
率。 由下列因素确定：1）围岩的岩性。2）凿岩机的
允许钻孔长度、操作技术和钻孔技术水平。3）掘 进循环的作业安排。 一般可根据经验和工程类比确定孔深。 对于大中断面水工隧洞的开挖，Ⅰ ～ Ⅱ类围岩， 钻孔深度为2 ～ 3m；Ⅲ～Ⅳ类围岩，钻孔深度2 ～ 3m；对于小断面隧洞，钻孔深度一般为1.2 ～ 2.0m。
人工钻爆技术
黑龙江科技大学 王龙 2021年
第二节 钻孔爆破法开挖
钻爆法一直是地下建筑物岩石开挖的主要 施工方法。
钻爆法的优点： 对岩层地质条件适应性强。 开挖成本低。 尤其适合岩石坚硬、长度相对短的洞室施
工。
地下洞室开挖爆破施工的特点：
（1）因照明、通风、噪声及渗水等影响，钻爆作业条 件差；钻爆工作与支护、出渣运输等工序交叉进行， 施工场面受到限制，增加了施工难度。
装药）。
于崩落孔爆破后起爆周边孔内的装药，炸除沿 洞周留下的厚度为周边孔最小抵抗线的岩体 （光爆层）从而获得较为平整的开挖轮廓。
优点：
实现洞室断面轮廓成型规整。 减小围岩应力集中和局部落石现象。 减少超挖和混凝土回填量。 能最大限度地减轻爆破对围岩的扰动和破坏。 尽可能保存围岩自身原有的承载能力，改善支护
根据用药平衡的原则，将上述每一循环总装药量Q分配到 各个炮孔中。
第2章岩体隧道钻爆法施工技术(矿山法、新奥法)
（2）台阶开挖法
将设计断面分上半部断面和下半部断面两次开挖成 型；或采用上弧形导坑超前开挖和中核开挖及下部开挖 （即台阶分部开挖法）。
台阶开挖法特点：
（1）有利于开挖面的稳定，尤其是上部开挖支护后，下部 断面作业就较为安全；
（2）具有较大的工作空间和较快的施工速度，但上下部作 业有相互干扰影响；
（4）在软弱破碎围岩地段，使断面及早闭合，以有效地发挥支护体 系的作用，保证隧道的稳定；
（5）二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修 筑的，围岩与支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安 全度；
（6）尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中； （7）通过施工中对围岩和支护结构的动态观察、量测，合理安排施
爆破附加知识：
• 地基加固 • 核武器当量 • 广岛原子弹
爆破作用指数
• 爆破作用指数（英译：index of blasting action），它是爆破漏斗半径r和最小抵抗 线W的比值，以n表示，可以用下式表示：
•
n=r/w
• 自由面——被爆破的岩石与空气接触的面 叫做自由面，又叫临空面。自由面在工程 爆破中起着非常重要的作用，有了自由面 ，爆破后的岩石才能向这个面破坏和移动 。在工程爆破中为了控制爆破作用人们常 常在爆破附近人为地创造自由面。在长期 爆破实践中人们总结下一条简单的经验， 即自由面多，爆破效果好。
锚杆
• 锚杆，英文“Bolt”；“bolting（准确称 谓）”；“anchor（早期称谓）”是当代 煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分， 他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身 支护自身。现在锚杆不仅用于矿山，也用 于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行 主体加固。
新奥法施工程序流程:
隧道新奥法施工 新奥法施工技术
新奥法施工技术
新奥法施工技术
五、新奥法施工
3、分部开挖法
分部开挖法包括环形开 挖预留核心土法、侧壁导坑 法、中洞法、中隔壁法等。
1）环形开挖留核心土法 环形开挖留核心土法常
用于Ⅵ级围岩单线和V-Ⅵ级 围岩双线隧道掘进。
①
③
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
②
②
①
③ ②
环形开挖留核心土法示意图
新奥法施工技术
新奥法施工技术
五、新奥法施工
短台阶法可缩短支护闭合时间，改 善初期支护的受力条件，有利于控制围 岩变形。缺点是上部出渣对下部断面施 工干扰较大，不能全部平行作业。
1
1
2
2
L
>(1~1.5)L
短台阶法示意图
新奥法施工技术
五、新奥法施工 3）超短台阶法
新奥法施工技术
1 1
2
2
L
3~5m
超短台阶法示意图
适用于Ⅴ-Ⅵ级围岩，一般为3-5m的台阶长度。 超短台阶法上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰 大，生产效率低，施工速度慢。
新奥法施工技术
新奥法施工技术
五、新奥法施工
1、全断面开挖法
➢ 适用条件 （1）I-Ⅲ级围岩，在用于Ⅲ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到
初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。 （2）有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。 （3）隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于
1km，否则采用大型机械化施工，其经济性较差。
新奥法施工技术
新奥法施工技术
新奥法施工技术
一、新奥法的优点
（1）经济、快速
若以面积A为100m2，设计衬砌量B和超挖
山岭隧道主要施工方法简介
• 新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综 合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水； 合性措施：构筑防水层、围岩巷道排水； 选择合理的断面形状尺寸； 选择合理的断面形状尺寸；给支护留变形 余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等， 余量；开巷后及时做好支护、封闭围岩等， 都是为保护巷道围岩的自身承载能力， 都是为保护巷道围岩的自身承载能力，使 围岩的扰动影响控制在最小范围内， 围岩的扰动影响控制在最小范围内，并加 固围岩，提高围筵强度。 固围岩，提高围筵强度。使其与人工支护 结构共同承受巷道压力.允许围岩由一定量 结构共同承受巷道压力 允许围岩由一定量 的变形，以利于发挥围岩的固有强度。 的变形，以利于发挥围岩的固有强度。同 时巷道的支护结构， 时巷道的支护结构，也应具有预定的可缩 以缓和巷道压力。 量，以缓和巷道压力。
放映结束，谢谢大家！
• （3）安全 ） 用掘进机施工，不但减少了爆破工序， 用掘进机施工，不但减少了爆破工序，同时 在许多环节上避免了工人直接操作， 在许多环节上避免了工人直接操作，改善了工 人的劳动条件，极大地降低了伤亡事故率， 人的劳动条件，极大地降低了伤亡事故率，使 生产安全有了进一步保证。 生产安全有了进一步保证。 • （4）岩层适应性好 ） 我国使用的大多数岩石掘进机均遇到过较复杂 的地层条件，从漂石砾岩、砂砾岩、泥岩、 的地层条件，从漂石砾岩、砂砾岩、泥岩、粉 砂岩、砂岩、板岩夹千枚岩到花岗岩， 砂岩、砂岩、板岩夹千枚岩到花岗岩，岩石抗 压强度2.8-300MPA，在西康秦岭铁路隧道 号 压强度 ，在西康秦岭铁路隧道!号 线掘进中还遇到岩爆现象。 线掘进中还遇到岩爆现象。掘进机在长大隧洞 施工中，特别在岩石破碎、高山缺氧、 施工中，特别在岩石破碎、高山缺氧、严寒等 恶劣条件下有它无与伦比的优越性。 恶劣条件下有它无与伦比的优越性。
第2章岩体隧道钻爆法施工技术(矿山法、新奥法)
全断面开挖法优点：
（1）开挖一次成形，对围岩振动少，有利于围岩稳定； （2）施工工序少，相互干扰小，便于施工组织与施工管理；
（3）开挖断面大，钻爆施工效率较高，可以采用深孔爆破的 方法，掘进速度快；劳动生产率高，施工速度快，质量好； （4）作业空间大，有条件充分使用大型施工机械设备，改善 劳动条件，减轻工人劳动强度。
分部开挖法优缺点：
（1）分部开挖减小了每个坑道的跨度，有利于增强坑道围 岩的相对稳定性，易于进行局部支护。因此，它主要适用 于软弱破碎围岩或设计断面较大的隧道施工。 （2）采用导坑超前开挖，有利于提前探明地质情况，便于 及时处理或变更施工手段等。 （3）其缺点是分部开挖法作业面较多，各工序相互干扰较 大，增大施工组织和管理难度。分部钻爆掘进，增加了对 围岩的扰动次数，不利于围岩的稳定。若采用的导坑断面 过小，则会使施工速度减慢面影响总工期等。
三、隧道开挖施工方法 （一）隧道开挖方式
隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因 素之一，因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大 小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要 求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进 行综合分析，采用适当的开挖方式和方法。
按开挖隧道的横断面分部情形可分为：
二、岩体隧道施工方法 （一）矿山法
它是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后， 逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式衬砌作为永久 性支护的施工方法。
矿山法施工的“十二字原则”
（1）少扰动； （2）早支撑； （3）慎撤换； （4）快衬砌。
预备知识：岩体应力圈
• 岩爆，是一种岩体中聚积的弹性变形势能 在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石 爆裂并弹射出来的现象。一般情况下发生 在围岩级别为I类围岩中。
第2章岩体隧道钻爆法施工技术(矿山法、新奥法)
三、隧道开挖施工方法
（一）隧道开挖方式
隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因 素之一，因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大 小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要 求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进 行综合分析，采用适当的开挖方式和方法。
（3）台阶开挖法宜采用轻型凿岩机钻孔，而不宜采用大型 凿岩台车设备；
（4）台阶开挖增加了对围岩的扰动次数，下部作业对上部 稳定性会产生不良的影响。
台阶开挖法类型：
1、长台阶法； 2、短台阶法； 3、微台阶法。
提问：台阶长短如何确定？
（3）分部开挖法
它是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某一 部分超前开挖，故称为导坑超前开挖法。
它是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后， 逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式衬砌作为永久 性支护的施工方法。
矿山法施工的“十二字原则”
（1）少扰动； （2）早支撑； （3）慎撤换； （4）快衬砌。
预备知识：岩体应力圈
• 岩爆，是一种岩体中聚积的弹性变形势能 在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石
全断面开挖法适用条件：
（1）一般适用于Ⅰ～Ⅳ级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩 应具备从全断面开挖到施作初期支护时间段内，保持其自 身稳定的条件。
（2）有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。 （3）隧道长度或施工区段长度不宜太短，一般不应小于1km，
否则采用大型机械化施工，其经济性较差。 （4）可采用深孔爆破，深度可取3m～3.5m。
（1）少扰动； （2）早喷锚； （3）勤量测； （4）紧封闭。
新奥法施工特点:
（1）开挖作业多采用光面爆破和预裂爆破，并尽量采用大断面或较 大断面开挖，以减少对围岩的扰动；
隧道工程《矿山法施工》超详细讲解
2.1 洞口段施工
2.1.1 工艺概述
隧道洞口段施工一般包括隧道洞口边、仰坡的土石方开挖、防护、排水及洞门工程。施工应 遵循下列原则：
1.应遵循“早进晚出”的原则，保护生态环境，减少施工用地； 2.应结合洞口相邻工程及场地布置通盘考虑，妥善安排，及早完成； 3.避开雨季及严寒季节。
2.1.2 作业内容
-7-
7
(二) 截排水沟的施作。 1 .边、仰坡开挖前完成，防止山坡地表水冲刷、漫流，影响结构安全。 2 .截排水沟槽截面尺寸和坡度符合设计要求。 (三) 边仰坡开挖 1 .根据图纸的里程、标高对洞口边仰坡进行放线。 2 .洞口边仰坡开挖，自上而下进行，分层开挖分层防护。 3 .土石方开挖宜采用弱爆破，或采用人工机械开挖。 (四) 边仰坡支护 边坡开挖时应边开挖边采用锚喷防护作为临时支护。施工顺序：风钻钻孔、安装锚杆、挂钢 筋网、喷射混凝土。支护参数应符合设计。支护参数经验值：锚杆采用 Φ22 螺纹钢长 3m，间距 为 1m×1m 梅花型布置，锚杆留出土体外 10cm，焊接 ф8 钢筋网，并喷射 C20 砼 10cm 支护。 (五) 超前管棚（小导管）注浆（预）可参见管棚作业施工工艺。 1.暗洞进洞管棚按设计要求一次顶进 30m 以上。 2.检查开挖断面中线及高程，开挖轮廓线应符合设计要求，按设计要求做好套拱。 3.安设钻孔设备钻设管棚孔，孔深不小于 30m。 4.钢管环向间距 40cm，仰角 1~3 度(不包括线路纵向)，方向与线路中线平行，倾角应严格 控制，以防超挖或欠挖。 5.钢管应按设计位置施工，应先打奇数钢花管，立即注浆。注浆后再打偶数钢花管，通过偶 数钢花管钻进时流出的液体及其颜色检查奇数孔的注浆质量，以保证孔口的孔向正确。每钻完一 孔便顶进一根钢管，钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求时， 及时纠正。 6.钢管采用 Φ80~108mm，壁厚 6mm 的热轧无缝钢管，节长为 3m、6m，为了便于钢管的顶进 钢管接头采用丝扣连接，丝扣长度不小于 15cm。为使钢管接头错开，编号为奇数的第一节管采 用 3m 钢管，编号为偶数的第一节钢管采用 6m 钢管。 7.钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。 8.在钻进时，若出现卡钻，坍孔时，应注浆后重钻，也可直接将管棚钢管钻入。 9.钢管施工误差径向不大于 20cm,横向不大于 5cm。 10.管棚注浆水灰比为 1:1，浆液扩散半径不小于 0.5m，注浆采用分段注浆。注浆结束后及 时清除管内浆液，并用 M30 水泥砂浆紧密充填，增强导管的刚度和强度。 11.注浆前应先做注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验按实际情况确定，富水地带可考 虑用水泥水玻璃双液浆。 (六) 强支护进洞施工
新奥法隧道施工解说词资料汇编.wps
新奥法隧道施工解说词资料汇编本片主要介绍隧道施工方法、隧道施工技术、隧道施工组织与设计、隧道施工的项目管理等知识。
本片为配合《隧道施工》课程教学使用，也可供大专院校、职业学校、施工单位技术人员培训之用。
全片约100分钟，共分为上、中、下三集，每集30余分钟。
上集主要介绍：一、隧道施工方法：主要包括隧道工程的特点、隧道施工方法及其选择、新奥法施工原理、新奥法施工方法如全断面法、台阶法（长、短台阶）、分部开挖法（单侧壁导坑、双侧壁导坑）等。
中集主要介绍：二、隧道施工技术：包括掘进技术、支护技术、辅助施工技术、量测技术、支护防排水技术等。
下集主要介绍：三、隧道施工组织与设计：包括施工准备、施工组织设计、方案选定、场地布置等。
四、隧道施工的项目管理：包括计划、技术、质量、经济、安全管理等。
主要内容：上集主要介绍：一、隧道施工方法主要包括隧道工程的特点、隧道施工方法及其选择、新奥法施工原理、新奥法施工方法如全断面法、台阶法（长、短台阶）、分部开挖法（单侧壁导坑、双侧壁导坑）等。
（一）隧道工程的特点：1、地下工程；水文条件、地质条件有决定作用。
2、狭长建筑物；进、出口两个工作面、施工速度慢、工期长。
3、地下施工；烟尘、渗水、环境较差。
4、隧道多位于山区，交通不便，供应困难。
5、隧道埋设于地下，一旦建成，就难已更改，施工中要做到不留后患。
（二）隧道施工方法及其选择1、隧道施工方法：明挖法、暗挖法。
明挖法：基坑开挖法盖挖法（又分为：逆筑法、顺筑法）沉管法暗挖法：钻爆法（矿山法）——又分为传统的矿山法与新奥法。
非钻爆法——又分为盾构法、掘进机法、顶进法。
2、选择隧道施工方案需要考虑的因素：（1）工程的重要性——由工程的规模、使用上的特殊要求以及工期的缓急来体现。
（2）隧道所处的工程地质与水文地质条件。
（3）施工技术条件与机械装备状况。
（4）施工中动力及原材料的供应情况。
（5）工程投资与运营后后的社会效益与经济效益。
隧道钻爆施工方案
隧道钻爆施工方案隧道钻爆开挖采用硬质岩采用光面爆破技术，软质岩采用弱爆破开挖。
光面爆破是新奥法的第一要素，实施光面爆破可减弱对围岩的扰动，减小松动范围，使开挖轮廓圆顺；是保证本标段隧道工程质量、安全和进度的一个关键技术。
1 钻爆设计（1）钻爆设计理论在岩石爆破机理研究中,一般认为造成岩石破坏的原因是冲击波和爆生气体膨胀压力共同作用的结果。
但是关于爆炸冲击波和爆生气体准静态压力哪个起主要作用,目前仍存在着两种不同的观点。
一种观点认为冲击波的作用只表现在对形成初始径向裂纹起先导作用,而大量破碎岩石则是依靠爆生气体膨胀压力作用。
另一种观点则认为爆破过程中哪种载荷起主要作用取决于岩石的波阻抗,即高波阻抗岩石应力波起主要作用,低波阻抗岩石爆生气体起主要作用；对于均质岩体以应力波作用为主；而对于整体性不好,节理裂隙发育的岩体,以爆生气体为主。
炸药在炮孔中起爆后,岩石将发生如下破碎过程:(1)强大的冲击波压应力使炮孔周围岩石受压破碎,在瞬间形成压缩破碎和初始裂隙；(2)环向拉应力及应力波反射拉应力使岩石中的裂隙扩展,引起岩石进一步破裂,包括初始裂隙的扩展和二次裂隙的形成；(3)爆生气体膨胀作用使岩石中的裂隙贯穿形成破碎块度,碎胀体积增加,岩石成块或成片运动,形成爆堆及爆破漏斗。
岩石爆破过程在炮孔周围的空间上可分为下列三个区域:①.爆破近区,即强烈冲击区(流体力学区) 。
由于靠近炮孔周围的爆炸脉冲压力大大超过岩石的抗压强度,又因应力衰减速度很快,压力脉冲的能量消耗使得此区的岩石遭受粉碎性破坏。
爆破近区的范围不大于2-3倍的炮孔直径。
②.爆破中区(非线性过渡区) 。
爆破中区是岩石破碎的主要区域。
冲击波压力在该区靠近炮孔周围的部分超过岩石的强度,该处仍可发生岩--石的进一步破坏,但比爆破近区的破坏程度要轻微。
随着单位体积的能量密度降低,岩石破碎程度随应力波峰值的衰减而减弱。
瞬态应力场的应力波作用可分解为径向压应力和切向拉应力；切向拉应力虽然只有径向压应力的一半,但由于岩石的抗拉强度平均只有其抗压强度的1/16,所以仍可产生拉伸破坏,形成径向裂纹。
隧道施工技术讲解
中空注浆锚杆
隧道施工技术介绍
在喷射混凝土中增设钢筋网，可以防止受喷面由于承受喷射 力而塌落，减少回弹量、增大喷射混凝土层的抗变形能力，增强 初期支护的整体作用。通常与锚杆或钢架焊接成一体。钢筋网片 一般洞外预制或购买成品。 网片与锚杆及拱架焊接在一起,尽量 贴紧围岩。
钢筋网支护检查要点 1）钢筋直径（符合设计要求）； 2）钢筋网间距（符合设计要求）； 3）钢筋网钢筋的搭接长度； 4）钢筋网距岩面的距离。
03
隧道施工技术介绍
隧道施工技术介绍
（一）洞口工程
洞顶截水沟施工
洞口仰坡开挖 明洞开挖
导向墙施工 管棚施工 暗洞开挖
边坡
仰坡
导向墙
隧道施工技术介绍
导向墙支模
导向墙钢架
导向墙及管棚施工：导向墙采用混凝土浇筑，大管棚采用热轧无缝钢 管，每节长4～6m，每节之间以套丝连接。
隧道施工技术介绍
施工道路 工程设施：变电站、钢筋及钢结构车间、值班室、门 禁、空压机房、 供水设施等
隧道施工技术讲解
目录 CONTENTS
01 隧道发展趋势 02 新奥法基本概念 03 隧道施工技术介绍 04 超前地质预报
01
隧道发展趋势
隧道发展趋势
隧道工程建设，与地质条件紧密相关。从隧道工程技术发展伊始， 就与地质勘察技术不可分离。地质学的科学技术进步，为隧道工程技术 发展起到了重要作用。当前地质勘察综合化，隧道设计现代化，野外测 量数据处理自动化，勘察设计一体化、智能化，已经成为隧道工程技术 发展的趋势。主要表现在：
隧道施工技术介绍
拱架是在隧道开挖后初期支护期间，为使围岩保持稳定而按照隧道 开挖轮廓线布设的钢格栅或型钢等制成的骨架结构。拱架安装后，可快 速限制围岩变形、达到支撑围岩稳定的目的，它通常与钢筋网、喷射混 凝土等结合在一起共同受力。
矿山法新奥法施工
第四节 矿山法施工
（6）浅埋暗挖法的特点
①适用于各种地质条件和地下水条件； ②具有适合各种断面形式(单线、双线及多线、车站等) 和变化断面(过渡段、多层断面等)的高度灵活性； ③通过分部开挖和辅助施工方法，能有效地控制地表下 沉和坍塌； ④与盾构法相比，在较短的开挖地段使用，比较经济； ⑤与明挖法相比，可以减轻对地面交通的干扰和对商业 活动的影响，避免大量的拆迁； ⑥从综合效益观点出发，是比较经济的一种施工方法。
第四节 矿山法施工
④强支护：指在浅埋的松软地层中施工，初期支护必须 十分牢固，具有较大的刚度，以控制开挖初期的变形； ⑤快封闭：指在分部开挖施工中，必须采用临时仰拱封 闭，开挖一环，封闭一环，提高初期支护的承载能力； ⑥勤量测：指对隧道施工过程进行经常性的量测，掌握 施工动态，及时反馈，是浅埋暗挖法施工成败的关键。
①区间、大跨度渡线段、通风道、出入口和竖井的修建； ②多跨、多层大型车站的修建。
（4）浅埋暗挖法的结构形式
①圆拱曲墙形式； ②大跨度平拱直墙形式； ③平顶直墙等形式。
（5）浅埋暗挖法与其它“浅方埋法暗挖的法结”建合成的北京复兴门地铁折返线
①浅埋暗挖法与盖挖法的结合 ； ②浅埋暗挖法与半断面插刀盾构的结合 ；
（2）浅埋暗挖法的主要思想 浅埋暗挖法是以超前加固、处理软弱地层为前提,采
用足够刚性的复合衬砌（由初期支护和二次衬砌及中间防水 层所组成）为基本支护结构,用于软土地层近地表(浅埋)隧 道的暗挖施工方法。它以施工监测为手段，指导设计与施工， 保证施工安全，控制地表沉降。
第四节 矿山法施工
（3）浅埋暗挖法的应用范围
第四节 矿山法施工
2．爆破振动速度要求
若采用光面爆破，爆破振动速度应小于下列数值： 硬岩15cm/s、中硬岩10cm/s、软岩5cm/s。
隧道工程施工的矿山法和新奥法矿山法是岩体隧道的常规施工方法学习教案
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2）台阶开挖法。
采用该法时，将设计断面分上半部断面与下半部断面分两 次先后开挖成形，若上半部断面开挖超前，则称正台阶开挖法 （如表11.1与图11.3所示）；若下半部断面开挖超前，则称反 台阶开挖法（如表11.1与图11.4所示）。台阶法开挖便于使用 轻型凿岩机打眼，而不必使用大型凿岩台车。在装渣运输、衬 砌修筑方面，则与全断面法第基7页本/共相21同页 。
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2．矿山法隧道的开挖
隧道开挖按着破岩的方法来分，主要采用两种施工方式：一种 是钻爆法，它适用于各类岩石地层(dìcéng)；另一种是掘进机法（ 又称TBM法），其主要适用于中硬以下岩石地层(dìcéng)。本书主 要介绍钻爆法施工。
（1）隧道常用开挖方法
隧道开挖按着隧道断面不同部位的开挖顺序，主要包括全断面 法、台阶法、分部法等几种开挖施工方法。
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2隧道开挖爆破
隧道开挖施工工艺（石质隧道）一．编制依据《公路隧道设计规范》（JTG070-2004 ）《公路隧道施工技术规范》（JTGF60－2009）《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）二．隧道开挖爆破施工新奥法施工新奥法即奥地利隧道施工新方法，是以喷射混凝土和锚杆支护作为主要主要支护手段，通过监测控制围岩变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。
采用新奥法施工的公路隧道，应视其规模、地质条件以及安全要求、并充分利用现场监控、量测信息指导施工，严格施工程序，不得有任何省略。
新奥法的特征之一是采用现场监控、量测信息指导施工，即通过对隧道施工中量测数据和对开挖面的地质观察等进行预测、预报和反馈。
并根据已建立的量测为基准，对隧道施工方法（包括特殊的、辅助的施工方法）、断面开挖步骤及顺序、初期支护的参数等进行合理调整，以保证施工安全、坑道围岩稳定、工程质量和支护结构的经济性等。
1.隧道开挖方法的选定隧道开挖主要有全断面法、台阶法，以及环形开挖留核心土、中隔壁法、双侧壁导坑法及中导洞法等其他施工方法。
应根据隧道长度、断面大小、结构形式、工期要求、机械设备、地质条件等，选择适宜的施工方案，并应具有较大适应性。
变换开挖方法时应有过度措施。
下面列举石质隧道主要的两种开挖方法：1）环形开挖留核心土法环形开挖预留核心土法，又称台阶分部开挖法，适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩段。
施工工序见图1《环形开挖预留核心土法施工横》。
环形开挖预留核心土施工工序说明：1.环形开挖上断面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；2.施做上断面初期支护①；3.开挖上断面核心土Ⅳ；4.跳槽开挖下断面Ⅴ、Ⅵ；5.施作下断面初期支护②、③；6.施作仰拱（初期支护）④；7.施作仰拱⑤；8.仰拱回填⑥；9.整体浇注二次衬砌⑦。
注：下断面跳槽开挖，初期支护双侧交错落底，避免上断面两侧拱脚同时悬空，单侧每次落底长度视围岩情况而定，一般不大于3m；施工过程中应加强监控量测，根据量测信息指导隧道施工，若围岩级别与设计不符，应立即调整施工方案。
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矿山法施工顺序:
（1）先墙后拱法：又称为顺作法，它通常是在隧道开挖成 形后，再由下至上施作模筑混凝土衬砌。 （2）先拱后墙法：又称为逆作法，它是先将隧道上部开挖 成形并施作拱部衬砌后，在拱圈的掩护下,再开挖下部并 施作边墙衬砌。
（二）新奥法
新奥法以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础， 以维护和利用围岩自稳能力为基点，将锚杆和喷射混凝土 组合在一起作为主要支护手段，及时进行支护，以便控制 围岩的变形与松驰，使围岩成为支护体系的一部分，形成 了锚杆、喷射混凝土和隧道围岩组成的三位一体的承载结 构，共同支承岩体压力。
锚杆
• 锚杆，英文“Bolt”；“bolting（准确称 谓）”；“anchor（早期称谓）”是当代 煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分， 他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身 支护自身。现在锚杆不仅用于矿山，也用 于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行 主体加固。
Hale Waihona Puke 新奥法施工程序流程:新奥法施工采取的基本原则:
全断面开挖法适用条件：
（1）一般适用于Ⅰ～Ⅳ级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩 应具备从全断面开挖到施作初期支护时间段内，保持其自 身稳定的条件。 （2）有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。
（3）隧道长度或施工区段长度不宜太短，一般不应小于1km， 否则采用大型机械化施工，其经济性较差。
岩爆-特点
• 1．岩石砂岩为主，岩石坚硬干燥，在未发 生前，无明显的征兆，虽经过仔细寻找， 并无空响声，一般认为不会掉落石块的地 方，会突然发生岩石爆裂声响，石块一般 应声而下。 • 2．岩爆发生的地点多在新开挖的掌子面及 距离掌子面1～3倍洞径范围内，个别的也 有距新开挖工作面较远。
• 3．岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚， 大者可达数吨重。小者形状常呈中间厚、 周边薄、不规则的鱼鳞片状脱落，脱落面 多与岩壁平行。 • 4．岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩 体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出 现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属 于表部岩爆。 • 5．由于爆破振动影响，造成开挖洞段应力 重新分布，造成碛头较大面积岩爆、爆落 出的小块鱼鳞片状碎屑甚至堵塞整个巷道。
二、岩体隧道施工方法 （一）矿山法
它是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后， 逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式衬砌作为永久 性支护的施工方法。
矿山法施工的“十二字原则”
（1）少扰动； （2）早支撑； （3）慎撤换； （4）快衬砌。
预备知识：岩体应力圈
• 岩爆，是一种岩体中聚积的弹性变形势能 在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石 爆裂并弹射出来的现象。一般情况下发生 在围岩级别为I类围岩中。
(1)全断面开挖法； (2)台阶开挖法； (3)分部开挖法； (4)若干变化开挖方案。
（1）全断面开挖法
全断面开挖法就是将全部设计断面一次开挖成型，再 修筑衬砌的施工方法。
全断面一次开挖法主要工序:
使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行 装药连线，然后将钻孔台车退至安全地点，再起爆，使得 断面一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推进至开挖面就位， 开始下一个钻爆作业循环，同时进行先墙后拱衬砌。
岩爆-产生的条件
• 1．近代构造活动山体内地应力较高，岩体 内储存着很大的应变能，当该部分能量超 过了硬岩石自身的强度时； • 2．围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐 裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储 存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型， 当应力解除后，回弹变形很小;
• 3．埋深较大(一般埋藏深度多大于200m) 且远离沟谷切割的卸荷裂隙带； • 4．地下水较少，岩体干燥; • 5．开挖断面形状不规则，大型洞室群岔洞 较多的地下工程，或断面变化造成局部应 力集中的地带。
第一节 概述
一、隧道施工方法分类方式：
传统矿山法 矿山法（钻爆法） 新奥法 山岭隧道 掘进法 明挖法 盖挖法 隧道施工方法 浅埋及软土隧道 浅埋暗挖法 盾构法 沉管法 水底隧道 盾构法
（1）少扰动； （2）早喷锚； （3）勤量测； （4）紧封闭。
新奥法施工特点:
（1）开挖作业多采用光面爆破和预裂爆破，并尽量采用大断面或较 大断面开挖，以减少对围岩的扰动； （2）隧道开挖后，尽量利用围岩的自承能力，充分发挥围岩自身的 支护作用； （3）根据围岩的特征，采用不同的支护类型和参数，适时施作密贴 于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆初期支护，以控制围岩的变形和 松驰； （4）在软弱破碎围岩地段，使断面及早闭合，以有效地发挥支护体 系的作用，保证隧道的稳定； （5）二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修 筑的，围岩与支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安 全度； （6）尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中； （7）通过施工中对围岩和支护结构的动态观察、量测，合理安排施 工程序，进行隧道工程的信息化的设计、施工与管理。
三、隧道开挖施工方法 （一）隧道开挖方式
隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因 素之一，因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大 小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要 求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进 行综合分析，采用适当的开挖方式和方法。
按开挖隧道的横断面分部情形可分为：
第2章 岩石隧道钻爆法施工技术
预备知识：
岩石是由单体矿物或碎屑在一定的地质作用下， 按一定的规律组合成具有某种联结作用的集合 体，是岩体的组成部分。岩石按成因可分为沉 积岩、变质岩和岩浆岩。 在工程地质中，把工程作用范围内具有一定的 岩石成分、结构特征及赋存于某种地质环境中 的地质体称为岩体。岩体是在内部的联结力较 弱的层理、片理和节理、断层等切割下，具有 明显的不连续性。这是岩体的重要特点，使岩 体结构的力学效应减弱和消失。使岩体强度远 远低于岩石强度，岩体变形远远大于岩石本身， 岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性。