第二节 钻孔爆破开挖法
第二节钻爆法开挖
第六章地下建筑工程严鹏第二节钻爆法开挖⚫ 1 隧洞钻爆开挖的特点⚫2炮孔的类型及作用⚫ 3 光面爆破参数设计⚫ 4 隧洞钻爆技术的发展严鹏上节课内容回顾地下工程的施工特点和施工程序中小型断面隧洞全断面开挖◼洞高≤ 8~10m 全断面法◼洞高>10m 分层分块严鹏施工难效率低导言⚫如何进行地下工程的开挖？火烧水浇钢钎大锤手持风钻钻孔台车凿岩机具和爆破理论、器材的发展使钻爆法成为首选方法鞭炮火箭火烧水浇法修建栈道严鹏露天台阶爆破地下工程爆破开挖的特点？严鹏（1）条件差：场地狭窄，钻孔与支护、出碴等交叉进行；地下照明、通风、噪声及渗水等影响大不同工序交叉进行作业环境差严鹏（2）破碎难：爆破自由面少，岩石夹制作用大，岩石破碎的难度大，爆破单位耗药量高爆爆工作面自由面严鹏（3）轮廓平：断面开挖轮廓成型有严格标准爆破破碎爆后轮廓面成型矛盾严鹏针对上述三个特点，地下工程爆破开挖如何实现破局呢？第六章地下建筑工程严鹏第二节钻爆法开挖⚫ 1 隧洞钻爆开挖的特点⚫ 2 炮孔的类型及作用⚫ 3 光面爆破参数设计⚫ 4 隧洞钻爆技术的发展6.2.2 炮孔的类型及作用严鹏◼按炮孔的作用、布置方式，开挖面上的炮孔分成三类：（1）掏槽孔（2）崩落孔（3）周边孔严鹏（1）掏槽孔◼位置：断面中下部◼起爆顺序：首先起爆◼作用：在开挖面上炸出一个槽腔，为后续爆破创造临空面◼特点：密布孔、多装药直孔桶形掏槽严鹏（2）崩落孔◼位置：掏槽与边界间◼起爆顺序：在掏槽爆破后，由中心往外逐层顺序起爆◼作用：扩大掏槽槽腔，崩落开挖面上大部分岩石，也为周边孔创造自由面崩落区崩落区严鹏（3）周边孔/光面爆破孔◼位置：开挖轮廓上◼起爆顺序：在断面各类炮孔中最后起爆◼作用：爆出较为平整的洞室开挖轮廓◼特点：密钻孔，弱装药光面爆破形成的轮廓面严鹏周边孔崩落孔掏槽孔严鹏◼轮廓质量主要取决于光爆孔的布置及参数选择洞壁成型良好洞壁成型较差⚫轮廓起伏大，混凝土回填量和二次修整爆破量增大⚫对围岩稳定和施工安全极为不利光面爆破的效果决定了隧洞钻爆开挖质量第六章地下建筑工程严鹏第二节钻爆法开挖⚫ 1 隧洞钻爆开挖的特点⚫ 2 炮孔的类型及作用⚫ 3 光面爆破参数设计⚫ 4 隧洞钻爆技术的发展严鹏⚫（1）光爆孔装药结构不耦合装药◼装药不耦合系数(uncoupling coefficient): k =D/d，一般为1.25~2.5◼线装药密度Qx(Linear charge density)：q—松动爆破单耗，kg/m3；W—光爆层厚度xQ qaW=Pb0Pb1炮孔压力时程曲线弱装药P b1≤[σ动]避免粉碎区严鹏相邻炮孔中爆炸荷载叠加⚫（2）光爆孔间距◼周边炮孔的间距：a=(8~12)*D ◼光爆层厚(最小抵抗线)：W=(1.0~1.2)a22002(1)V a P D γργ⎛⎫= ⎪+⎝⎭爆炸荷载第六章地下建筑工程严鹏第二节钻爆法开挖⚫ 1 隧洞钻爆开挖的特点⚫ 2 炮孔的类型及作用⚫ 3 光面爆破参数设计⚫ 4 隧洞钻爆技术的发展严鹏公元9世纪末中国发明了黑火药精细爆破理论及技术16世纪末期，炸药应用于地下采矿和巷道掘进20世纪60到80年代，冲击波拉伸破坏理论和爆炸气体膨胀压破坏理论爆炸力学岩石动力学工程勘探工程爆破技术计算机技术火烧水浇钢钎大锤手持风钻——半机械化钻孔爆破钻孔台车—机械化钻爆法信息化施工6.2.3 隧洞钻爆技术的发展严鹏⚫三峡水电站地下厂房光面爆破效果严鹏⚫溪洛渡水电站泄洪洞光面爆破效果严鹏⚫向家坝水电站地下厂房光面爆破效果（1）隧洞钻爆开挖特点（2）炮孔的类型及作用（3）光面爆破参数设计（4）隧洞钻爆技术发展掏槽崩落光面爆破条件差破碎难轮廓平密钻孔弱装药精细爆破、信息化施工课堂小结严鹏◼锦屏二级水电站引水隧洞埋深1500～2500m ，地应力值高达40 ～70MPa ，请问钻爆设计中如何考虑地应力因素？思考题MS13MS11MS9MS7MS5MS3VII VIV IV III II I MS1pλpλpp高应力破坏现象2525m严鹏。
爆破开挖施工方法及技术措施
爆破开挖施工方法及技术措施一、施工方法1、施工程序爆破开挖工程作业程序图爆破开挖工程施工程序图2、爆破设计根据设计图纸、地质情况、爆破器材性能及施工机械等条件，进行钻爆设计。
其主要内容如下：（1）工程概况；（2）工程地质及水文地质条件；（3）爆破开挖孔网技术参数；（4）炸药品种、炸药用量及装药结构；（5）起爆网路；（6）爆破安全控制及监测；（7）爆破对环境影响的安全评价；（8）爆破孔平面布置图及剖面图；（9）绘制下列图表：（10）爆破孔装药结构图；（11）起爆网路设计图；（12）爆破器材用量表。
3、工作面清理爆破清渣后，进入下一层炮块造孔前，必须将工作面清理相对平整，浮渣清除干净，便于钻孔设备就位，以保证钻孔施工质量。
工作面平整度要求不大于50cm,满足机械作业便利，钻孔孔口周边50cm要求人工扒渣至基岩满足测量放样与标识以及开钻要求。
4、钻孔放样由测量队、作业队技术员按批准的爆破设计图放出孔位，主爆孔要求放出每排炮孔方位角，孔斜，采用红油漆在孔位旁标出孔号，测量实测孔口高程，计算各孔的实际孔深，交钻孔人员，并在工作面标识几个高程；预裂孔要放出每个孔的钻孔孔位、钻孔方位，方位点要求标识在稳定基岩上或架设的稳定钢管上，质量部跟踪检查记录。
预裂孔逐孔放样后，测量队提交钻孔资料，包括单孔编号、单孔深、单孔倾角，并进行现场交底。
5、钻孔施工（1）钻孔人员严格按测量放样的孔位、孔斜及提供的钻孔深度施工，要求主爆孔孔位平面挪动范围不超过±10cm，孔深误差不超过±20cm,预裂孔孔位允许在轮廓方向左右挪动范围不超过±5cm,孔深不超过±10cm，钻孔角度（孔斜）偏差不超过允许误差范围。
钻孔施工按钻机定位、量测钻孔角度、钻孔、检查、孔口保护、记录钻孔深度顺序进行。
钻孔施工应有交接班记录。
（2）对于潜孔钻造预裂孔，钻机采用架管固定，反复调整钻机满足开钻条件，定位后，用样架尺、自制量角器测量钻杆角度，开孔0.3、0.5、1m时分别校正钻孔角度，此时采用低风压、慢进尺行进。
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:
6.2钻爆法开挖
3.单位体积耗药量q 单位体积耗药量与岩性、断面大小、炮孔 直径和深度等因素有关，一般按工程类比 初步估算，再根据爆破效果适当调整。
4.总装药量Q分配
Q=qLS
式中：Q为一个循环的总装药量，kg；q为单位体积耗药 量，kg/m3；L为炮孔的设计循环进尺，m；S为开挖断面 面积，m2. 根据工程经验和类比法初步确定各炮孔数目。 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。 在开挖过程中加以检验和修正。 采用直孔掏槽时，掏槽孔可适当增加10%-20%。
评价光面爆破的主要标准 开挖轮廓成型规则，岩面平整。 围岩壁上的半孔壁保存率不低于50%，且 孔壁上无明显的爆破裂隙。 超欠挖符合规定要求，围岩上无危石。
2.光面爆破的主要参数 主要爆破参数包括： 周边孔的间距a：一般为8-12倍钻孔直径D 光爆层厚度W。 周边孔密集系数：m=a/W，一般为0.650.85 炮孔线装药密度：Qx，按照松动爆破计算 炮孔装药不耦合系数：k=D/d，一般为1.252.5
4.起爆 爆破指挥人员要确认周围安全警戒工作完 成，在发布放炮信号后，方可发出起爆命 令。 警戒人员应按规定警戒点警戒，在未确认 撤除警戒前不得擅离职守。 要有专人核对装药、起爆炮孔数，并检查 起爆网络、起爆电源开关及起爆主线。 起爆后，确认炮孔全部起爆，经检查后方 可解除警戒信号，撤除警戒人员。 如发现盲炮，要采取安全措施，才能解除 警戒信号。
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
钻爆法开挖PPT课件
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：
位置：开挖断面中下部
起爆次序：最先起爆。
作用：爆出平整的洞室开挖轮 廓。
崩落孔 掏槽孔
上述3类炮孔可以通 过微差网路实现毫秒 延迟起爆，先起爆炮 孔为后起爆炮孔减小 了岩石的夹制作用， 并增大了自由面。
为了降低爆破对围岩 的损伤，工程中常常 在周边孔和崩落孔间 布置一排缓冲孔。
二.掏槽爆破的三种形式 楔形掏槽 锥形掏槽 直孔掏槽
结构的受力状况。 光面爆破与喷锚支护相结合，能大量节省混凝土，
降低工程造价，加快施工进度。 光面爆破已成为新奥法三大支柱之一
评价光面爆破的主要标准
开挖轮廓成型规则，岩面平整。 围岩壁上的半孔壁保存率不低于50%，且
孔壁上无明显的爆破裂隙。 超欠挖符合规定要求，围岩上无危石。
2.光面爆破的主要参数
1.楔形掏槽
钻孔与开挖面斜交。
由2-4对对称的相向倾 斜的掏槽孔组成，爆破 后能形成楔形槽。
楔形掏槽孔与孔底的夹 角在60度左右。
对于层理大至垂直或倾 斜的岩层，往往采用垂 直楔形掏槽。
水平楔形掏槽比较适用 于岩层层理接近于水平 的围岩或整体均匀的围 岩。
2.锥形掏槽 由数个掏槽孔呈角锥形
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。
在开挖过程中加以检验和修正。
（2）爆破自由面少，岩石的夹制作用大，增大了破碎 岩石的难度，使岩石爆破的单位耗药量提高。
爆破法开挖
爆破法开挖
爆破法开挖是一种常见的土木工程开挖方法，主要用于在岩石或者较硬地层中进行开挖工作。
具体的操作步骤包括以下几个方面：
1.勘察与设计：在开挖前需要进行地质勘察与设计工作，确定
岩石的种类、性质和围岩的稳定性等。
根据勘察结果，制定爆破设计方案。
2.布置爆破孔：根据设计方案，使用钻机在待开挖的地表上钻孔，钻孔的形状和布置根据具体情况需要进行调整，一般为直孔或斜孔。
3.装药与起爆：在钻孔中放置爆破药物，如炸药、起爆帽等，
然后根据炸药的类型和爆破设计的要求，选择适当的方式进行起爆操作。
4.爆破效果检测与清理：爆破后需要对爆破效果进行检测，观
察是否达到预期的开挖效果。
同时，还需对爆破碎片进行清理，保证工地的安全与整洁。
需要注意的是，在进行爆破法开挖时，需要严格遵守相关的安全操作规程，确保周围环境和人员的安全。
同时，还要考虑工程施工对周边环境和结构的影响，避免可能的破坏和损失。
钻孔爆破法
(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。
(2)爆破自由面少，岩石的夹制作用大，增大了破碎岩石的难度，使岩石爆破的单位耗药量提高。
(3)爆破质量要求高。
掘进方式
掘进方式
1、全断面掘进法，整个开挖断面一次钻孔爆破，开挖成型，全面推进。在隧洞高度较大时，也可分为上下 两部分，形成台阶，同步爆破，并行掘进。在地质条件和施工条件许可时，优先采用全断面掘进法。
2、导洞法，先开挖断面的一部分作为导洞，再逐次扩大开挖隧洞的整个断面。这是在隧洞断面较大,由于地 质条件或施工条件,采用全断面开挖有困难时,以中小型机械为主的一种施工方法。导洞断面不宜过大，以能适应 装碴机械装碴、出碴车辆运输、风水管路安装和施工安全为度。导洞可增加开挖爆破时的自由面，有利于探明隧 洞的地质和水文地质情况，并为洞内通风和排水创造条件。根据地质条件、地下水情况、隧洞长度和施工条件， 确定采用下导洞、上导洞或中心导洞等。导洞开挖后，扩挖可以在导洞全长挖完之后进行，也可以和导洞开挖平 行作业。
爆破和疏挖工程施工要求：本工程施工过程中，由于正直电厂 2#机组大修，机组流道中没有充水，因此， 设计中应考虑水下爆破施工可能对机组检修闸门造成的影响。施工中提高爆破效率，降低爆破震动和飞石对附近 建筑物的破坏影响，是影响工程施工进度和安全的关键所在。
水下爆破施工
根据信息论的观点，根据以往类似工程经验和投入工程水下钻爆机械设备力量综合考虑，对水下爆破选用钻 孔爆破法施工。其施工工艺流程如下：爆破设计→锚定钻孔作业平台→移机就位→确定孔深→套管护孔→钻孔→ 成孔冲洗→测量验孔→装药→连线→平台撤离→起爆信号→起爆、震动监测→爆破效果检查→解除警戒。
隧道工程钻爆法开挖技术
二、辅助眼
位于掏槽眼与周边眼之间的炮眼称为辅助眼。 如图5-1中的黑色炮眼。
其作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆 破创造临空面。
三、周边眼
周边眼(perimeter hole)。沿隧道周边布置 的炮眼称为周边眼。如图5-1中的蓝色炮眼。
其作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。 按其所在位置的不同，又可分为帮眼、顶眼、 底眼。
一般取值范围为1.0---2.0，在孔距较小情 况下一般取大值。在岩石抗压强度较大时，一 般取小值。
❖ 装药量
周边眼的装药量通常以线装药密度表示。 施工中应根据孔距、光面层厚度、石质及炸 药种类等综合考虑确定装药量。
在光面层单独爆落时，周边眼的线装药密度 一般为0.15kg/m～0.25kg/m,全断面一次起爆 时，一般可达0.30kg/m～0.35kg/m。
楔形掏槽炮眼的对数视围岩类别而定：一般 Ⅳ级围岩，掏槽眼2对；Ⅲ围岩，掏槽眼2-3对；Ⅱ级围岩，掏槽眼3对；Ⅰ级围岩，掏 槽眼3--4对
➢楔形掏槽
❖ 楔形掏槽的分类及适用条件
分为：水平楔形掏槽和垂直楔形掏槽 水平楔形掏槽适用于岩层为水平层理时。 垂直楔形掏槽适用于中硬以上的均质岩石
(a)垂直楔形掏槽 (b)水平楔形掏槽
周边眼的间距E与光面层厚度W有着密切关系， 通常以周边眼的密集系数K（K=E/W）表示，其 大小对光面爆破效果有较大影响。
一般取K=0.8-1，过大会留下岩埂，过小， 形成凹坑
❖ 装药不耦合系数
在控制爆破中是一个很重要的参数。主要用 于预裂爆破与光面爆破。定义：炮孔直径与药 包直径之比.
用途：保护爆破的完整度，以防龟裂与减少 裂隙，保持岩体稳定性。用在预裂孔或周边眼 内。
第二节 掏槽眼布置
水工隧洞施工(1)
水工隧洞施工(1)
第2节衬砌施工
第2节衬砌施工 混凝土和钢筋混凝土衬砌施工，有现浇、预填骨料压浆
和预制安装等方法。
一、衬砌的分缝分块及浇筑顺序
分缝：沿洞长方向分段进行施工（分段） 分块：横断面上混凝土分块浇筑 1、分段：当结构上有永久伸缩缝时，可利用永久缝分 段；当永久缝过长或无永久缝时，则应设施工缝分段，分段 长度6～18m，视地质条件、断面大小、浇筑能力等确定。 分段浇筑的顺序：跳仓浇筑、分段流水浇筑、分段留 空挡浇筑3种方式。对无压隧洞，结构上按允许开裂设计， 也可采用滑动模板连续浇筑。
水工隧洞施工(1)
2、出碴（装碴与运输） 占一次爆破开挖循环时间的30~50%左右，是决定掘
进速度的关键工序。出碴方式有： 1）人工出碴：常借助棚架集碴、棚架漏斗装渣，机车
牵引斗车出渣，机械化程度低，适用于小型工地。
水工隧洞施工(1)
2）装岩机装渣：机车牵引斗车或矿车出渣：适用于小 断面或大断面分部开挖的隧洞。运输线路宜设双线，或在适 当位置铺设岔道，以满足装车及调度的要求。
适用于围岩坚固稳定、不需要支 撑，有大型开挖设备，设备能力和断 面大小相适应，轴线不长情况。
水工隧洞施工(1)
①垂直掌子 垂直掌子面掘进能 使用多台钻机或钻孔台 车，适宜大型机械设备 施工。
垂直掌子开挖机械化程序
1、钻孔台车 2、装碴机 3、通风管4、电瓶车 5、钢模台车 6、混凝土泵
水工隧洞施工(1)
水工隧洞施工(1)
③中导洞开挖法：导洞在断面中部，导洞开挖后全面 向四周扩大。
适用于岩石坚硬、不需要临时支撑，洞径大于5m，且 具有柱架式钻机的场合。
第02节 钻孔爆破法开挖
第二节钻孔爆破法开挖地下建筑物开挖,目前广泛采用钻孔爆破法.一、钻孔爆破设计钻爆设计的主要任务是：① 确定开挖断面的炮孔布置，包括各类炮孔的位置、深度及方向；② 确定各类炮孔的装药量、装药结构及堵孔方式；③ 确定各类炮孔的起爆方法和起爆顺序。
1.炮孔类型开挖断面上的炮孔，按作用的不同，分为：①淘槽孔；②崩落孔；③周边孔。
2.炮孔数目初步计算常用公式为：其中式中 N——一次掘进循环中开挖面上的炮孔总数；Q——一次爆破的炸药用量，kg;γ——单个炮孔每米装药量，kg/m;d——药卷直径，cm;Δ——炸药容重，kg/cm3k——装药压紧系数，通常对硝铵炸药k=0.1，对硝化甘油炸药k=1.2；α——炮孔的装药系数;W——炮孔深度,m;K——单位耗药量,kg/m3S——开挖断面面积,㎡。
3.炮孔深度炮孔深度的确定，主要与开挖断面的尺寸、掏槽型式、岩层性质、钻机型式、自有面数目和循环作业时间的分配等因素有关。
合理的炮孔深度，能提高爆破效果，降低开挖费用和加快掘进速度。
二、钻孔爆破开挖轮廓的控制地下建筑物采用钻孔爆破法开挖，其轮廓控制主要取决于周边孔的布置及其爆破参数的选择。
为了降低糙率，减少回填和整修工程量，目前洞挖作业的轮廓控制普遍推广光面爆破。
其施工方法是沿设计开挖线布置小孔径、密间距的周边孔，采用低密度、低爆速、低猛度和高爆力的光爆炸药，不耦合连续装药或间隔装药，进行弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度为最小抵抗线的光爆层，形成光面。
三、钻孔爆破循环作业循环作业的主要工序一般有：钻孔准备、钻孔、装药、设备撤离、起爆、通风排烟、安全检查、临时支撑、出渣准备、出渣、延长运输线路和风水电管线等。
井巷工程 第六章
大钻机开挖竖井
2、斜井 倾角大于48°的斜井， 倾角大于48°的斜井，施工条件 与竖井相近，可按竖井方法施工。 与竖井相近，可按竖井方法施工。 倾角小于30°的斜洞， 倾角小于30°的斜洞，一般采 30 用自下而上的全断面开挖法， 用自下而上的全断面开挖法，用卷 扬机提升出碴，开挖完成后衬砌。 扬机提升出碴，开挖完成后衬砌。
水工隧洞较长，纵向需要分段进行浇筑， 水工隧洞较长，纵向需要分段进行浇筑， 分段长度根据围岩约束特性、 分段长度根据围岩约束特性、隧洞断面大 小、混凝土浇筑能力和模板结构型式等因 素确定，一般分段长度以4~15m为宜 为宜。 素确定，一般分段长度以4~15m为宜。 当结构上设有永久伸缩缝时，可利用结构 当结构上设有永久伸缩缝时， 永久缝分段； 永久缝分段；当结构永久缝间距离过大或 无永久缝时，可设施工缝分段， 无永久缝时，可设施工缝分段，并作好施 工缝的处理。 工缝的处理。
3、周边炮孔 ——布置在开挖断面四周，控制开 ——布置在开挖断面四周，控制开 挖断面轮廓的炮孔，称为周边炮孔，也称为轮廓 边线炮孔。
2.崩落炮孔 2.崩落炮孔 —— 崩落炮孔的主要作用是爆落岩 体，为周边炮孔的爆破创造有利条件。
二、周边孔光面爆破
1.光面爆破原理及特点 1.光面爆破原理及特点 光面爆破原理:应力拉伸波原理(见第二章) 光面爆破原理:应力拉伸波原理(见第二章) 光面爆破特点: 光面爆破特点:在断面设计开挖线上布置 间距较小的周边孔， 间距较小的周边孔，采用的定的减弱装药 结构（不耦合、间断装药） 结构（不耦合、间断装药）等一系列施工 工艺，于崩落孔爆破后起爆周边孔的装药， 工艺，于崩落孔爆破后起爆周边孔的装药， 从而获得较为平整的开挖轮廓。总之“ 从而获得较为平整的开挖轮廓。总之“小 孔径、密孔距、不耦合间断装药、 孔径、密孔距、不耦合间断装药、同时起 爆。
土木工程中常见的钻孔与爆破施工技术
土木工程中常见的钻孔与爆破施工技术钻孔与爆破施工技术是土木工程中常用的一种方法，广泛应用于地基处理、隧道开挖、岩石爆破等工程领域。
它以其高效、经济、灵活等特点，成为了许多工程项目中不可或缺的一部分。
本文将介绍土木工程中常见的钻孔与爆破施工技术。
钻孔施工是钻孔与爆破施工技术中的关键一步。
钻孔是通过机械设备将钻杆沿着一定的轨道旋入地下岩石或土壤，形成一个孔洞。
钻孔施工可以分为手动钻孔和机械钻孔两种方式。
手动钻孔实用于较小规模的工程项目，主要依靠人工劳动进行。
在手动钻孔过程中，通常使用一把手持式镐或钻头与钻柄进行岩石或土壤的钻孔。
然而，由于手动钻孔劳动强度大、效率低，适用范围受限，因此，在大型工程项目中很少使用。
机械钻孔则是利用挖掘机、钻机等机械设备进行钻孔施工。
机械钻孔操作简单、效率高，能够快速完成大量的钻孔工作。
机械钻孔广泛应用于土木工程中的大规模隧道、地基处理等项目中。
钻孔施工完成后，爆破施工便成为了下一步的关键。
爆破是通过在钻孔中放置炸药装置，并引爆炸药产生大量的能量，使岩石或土壤发生破裂、震动等物理反应。
这种方法能够快速破除更难以打破的岩石体，方便后续的地工处理。
在爆破施工中，常见的爆破技术包括预制爆破和穿层爆破。
预制爆破是指事先将钻孔按照一定的爆破参数布置好，并在钻孔中装入炸药，通过引爆炸药实现爆破。
预制爆破技术适用于岩性较均质、坚硬的地层。
穿层爆破是一种针对复杂地质条件的钻孔与爆破施工技术。
该技术针对不同的地质层位分别钻孔并设置炸药，通过控制爆炸的序列和方向，实现对地下岩石体的精准控制。
穿层爆破技术能够最大限度地减少邻近构筑物的损坏，保证施工的安全性。
此外，还有一种新型的钻孔与爆破施工技术——液压破岩爆破技术。
该技术是利用高压液体将钻孔中的岩石进行冲击破碎，取代了传统的火药爆破方法。
液压破岩爆破技术具有环保、高效、安全的特点，广泛应用于敏感地区的工程项目中。
总之，钻孔与爆破施工技术在土木工程中扮演着重要的角色。
第02节 钻孔爆破法开挖
第02节钻孔爆破法开挖
地下建筑物开挖,目前广泛采用钻孔爆破法、
一、钻孔爆破设计钻爆设计的主要任务是：① 确定开挖断面的炮孔布置，包括各类炮孔的位置、深度及方向；② 确定各类炮孔的装药量、装药结构及堵孔方式；③ 确定各类炮孔的起爆方法和起爆顺序。
1、炮孔类型开挖断面上的炮孔，按作用的不同，分为：①淘槽孔；②崩落孔；③周边孔。
2、炮孔数目初步计算常用公式为：其中式中 N一次掘进循环中开挖面上的炮孔总数；Q一次爆破的炸药用量，kg;γ单个炮孔每米装药量，kg/m;d药卷直径，cm;Δ炸药容重，kg/cm3k装药压紧系数，通常对硝铵炸药
k=0、1，对硝化甘油炸药k=1、2；α炮孔的装药系数;W炮孔深度,m;K单位耗药量,kg/m3S开挖断面面积,㎡。
3、炮孔深度炮孔深度的确定，主要与开挖断面的尺寸、掏槽型式、岩层性质、钻机型式、自有面数目和循环作业时间的分配等因素有关。
合理的炮孔深度，能提高爆破效果，降低开挖费用和加快掘进速度。
二、钻孔爆破开挖轮廓的控制地下建筑物采用钻孔爆破法开挖，其轮廓控制主要取决于周边孔的布置及其爆破参数的选择。
为了降低糙率，减少回填和整修工程量，目前洞挖作业的轮廓控制普遍推广光面爆破。
其施工方法是沿设计开挖线布置小孔径、密间距的周边孔，采用低密度、低爆速、低猛度和高爆力的光爆
炸药，不耦合连续装药或间隔装药，进行弱震爆破，炸除沿洞周留下的厚度为最小抵抗线的光爆层，形成光面。
三、钻孔爆破循环作业循环作业的主要工序一般有：钻孔准备、钻孔、装药、设备撤离、起爆、通风排烟、安全检查、临时支撑、出渣准备、出渣、延长运输线路和风水电管线等。
隧洞施工的钻孔爆破法
论隧洞施工的钻孔爆破法一、提前进洞及黄土洞段提前进洞段属于岩石洞段，开挖采用挖机,出渣采用50装载机，严禁超挖,预留部分采用人工开挖成型。
二、围岩段隧洞属于Ⅳ、Ⅴ类围岩，开挖采用光面爆破技术进行全断面掘进，坚硬岩石施工加强掏槽爆破，控制周边光爆孔，控制超欠挖。
爆破器材选用2#岩石硝铵炸药（有水时采用防水乳化炸药)，塑料导爆管非电起爆系统毫秒微差有序起爆。
2。
1、爆破设计(1）爆破器材选用①炸药选用2＃岩石硝铵炸药和防水乳化炸药，直径Φ32mm，长25cm。
②选用非电毫秒雷管引爆。
（2）岩体单位消耗药量的确定经计算:q=0。
80kg/m3 。
（3）钻孔深度的确定根据围岩特性，及以往施工经验，钻孔深度拟采用大孔平行掏槽，孔深3.5m,辅助孔深3。
5m,周边孔深3。
5m。
(4)炮孔间距a的确定根据围岩特性，参照以往施工经验,炮孔间距宜取为0.5～0。
9m。
掏槽眼间距a=0。
18～0.38m，辅助眼间距a=0。
70~0.80m，周边孔间距a=0.52m。
（5）炮孔布置掏槽孔采用平行直孔掏槽,掏槽孔深3。
5m，间距30cm，布置在断面中心位置处,辅助孔深3。
5m，间距50～90cm，排距40～70cm，梅花形布置在掏槽孔与周边孔之间。
周边孔布置在开挖断面轮廓线上，孔深3.5m,间距52cm。
炮孔位置详见下图说明：以五梅花直眼空孔掏槽形式掏槽，图中影印孔为空孔,起爆顺序为1—7号孔,尺寸以厘米计(6)装药量的确定经计算，各孔装药量详见爆破参数表。
在钻孔爆破的实施过程中要根据围岩的岩性变化和现场爆破效果,及时调整爆破参数.（7）堵塞长度的确定堵塞长度宜为0.6~1。
0m之间。
（8）装药结构围岩掏槽眼及辅助眼均采用连续装药方式，周边眼及底眼采用间隔装药方式。
2。
2、开挖作业(1）测量准备用全站仪、水准仪进行施工前期的测量工作，根据测量结果,划出开挖轮廓线，用红色油漆标识出掏槽孔,辅助孔、周边孔的准确位置，测设控制点,并将临时水准点和隧洞中心线控制点引至靠近掌子面不至于被破坏的地方，同时加强保护，每次测量放线时，都要对上一循环的开挖轮廓进行检查，并对检查结果及时进行分析，以做为调整爆破参数的实验依据.（2)钻孔钻孔采用风钻，钻孔时准确定位钻机钻杆位置，控制炮眼数量、位置、深度。
(完整版)爆破开挖的工艺及方法
爆破施工⑴爆破施工方法：主要采用浅孔梯段微差爆破，一般区域不分层，爆破到设计标高。
对于个别较高地段可分多层进行爆破开挖。
采用潜孔钻机钻孔，孔径①90,用小风枪进行大块解炮和基底找平。
⑵爆破类型：采用加强松动控制爆破，使岩体松散破碎而不飞散。
⑶起爆技术：采用非电起爆系统，微差起爆技术。
由于一次起爆排数较多，所以采用孔外逐排微差起爆，既孔内装高段别毫秒雷管，外孔用3〜5段毫秒雷管连接，实现孔外微差起爆。
⑷爆破规划①本工程开挖必须保证至少4个爆破挖装作业面，分别为钻孔、装药、挖装土石方及欠挖处理等以展开流水施工，并充分发挥钻爆效率，确保工期；②爆破规划总的原则是依位置顺序施工，对于个别较高地段可分多层进行爆破开挖。
③钻爆应平行作业，钻爆作业能力和装运能力应大致平衡，避免窝工现象。
⑸爆破施工准备①机械设备的安放；在施工场地，统一停放机械设备，保养和维修设备。
②土石方量测：施工开始前，要对控制点进行复测，同时放边桩并整理测量结果，并对工程量进行核对。
③施工现场的封闭：施工期间，施工场地内施工机械多，且爆破作业频繁，为减少外界干扰和安全施工，有必要对施工现场进行封闭，禁止无关人员出入。
④施工现场封闭应主要从两方面着手：一是在施工征地线上用红（旗上写宣传标语）插立封口，路口用警示牌封闭。
二是施工及管理人员应着胸卡上班，由安全员对其封闭进行经常性检查。
⑹石方爆破设计①对石方爆破的技术要求：石方爆破应严格遵守《中华人民共和国民用爆炸物品管理规定》、《爆破安全规程》的有关规定，根据工程要求，地形地质条件，施工进度要求和施工机械等，合理选用爆破方法；石方爆破施工时，应根据周围环境情况，有针对性地制定爆破方案，采取适当技术措施，保证周围建筑物的安全。
②爆破技术措施：为了有效地破碎岩石，同时为了防止岩过分飞散，采用加强松动控制爆破的药量计算形式；为了提高岩石破碎度，采用非电微差爆破网路，以及宽孔距梯段爆破方法；在靠进建筑物附近部位爆破时，为防止爆破飞石和控制爆破振动，遵循“多打孔少装药、减少齐发药量、减小爆破规模”的原则，可采取使梯段爆破向临空面方向、适当减小炸药单耗、增炮孔堵塞长度和逐个炮孔微差起爆等技术措施。
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。
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示例
鲁布革水电站引水隧洞D段全长2589m，开挖直径8.8m，底坡0.032。岩 层为厚层白云岩和白云质灰岩, 完整性好, 偶有团块状灰岩与泥质薄层出 现, 节理断层较不发育, 地下水位线位于洞底高程以下。采用全断面钻爆 法施工, 其施工方案简述如下。 （1）施工设备 测量放线与布孔用激光发生器; 钻孔用2台JCH310—C型 全液压三臂凿岩台车; 通风用1台PF—100SW37型隧洞轴流式送风机; 清 撬危石及清底用1台斗容量为0.34m3 的UH04型液压反向铲; 装碴用1台斗 容量为3.1m3的966D型侧翻式轮胎装载机; 出碴用4～6辆12t自卸汽车。 （2 ） 钻爆施工参数 设 计开 挖 断面 60.82m2, 钻孔 139 个， 钻孔直径 Φ100mm和Φ45mm，钻孔深度3.3m，循环进尺3.0m，炮孔密度2.29个/m2， 爆破效率89.8％，平均单位耗药量1.65kg/m3，平均单位耗雷管量0.79个 /m3，每天三个循环，施工总人数62人。 （3）循环作业
三峡矛坪溪泄水隧洞、天生桥一级引水隧洞、广蓄引水隧洞、江垭导流隧洞均采 用直眼掏槽方式开挖爆破。
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2）垂直掏槽
部分工程垂直掏槽主要参数
岩性 孔数 （m） 炮孔直 药卷直 炮孔间 径 径 距（m） （mm） （mm） 装药量 (kg/孔) 平均循 环进尺 （m） 炮孔利 用系数 (%)
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二、钻孔爆破开挖轮廓 的控制
光面爆破常用爆破参数值
岩石类别
岩石极限抗压 强度(Mpa) ＞59 29~59
周边孔间距 a(cm) 55~65 45~60
周边孔抵抗线 w(cm) 60~80 60~75
周边孔密集系 数M=a/w 0.9~1.0 0.8~0.9
周边孔装药集 中度Δ l (g/m) 300~350 200~300
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部分工程光面爆破参数值
工程名称 岩性 不耦合系 数k 线装药密 炮孔间距a 最小抵抗 度（g/m） （cm） 线W（cm） 150~200 50~100 密集系数 M
隔河岩引 水隧洞
石灰岩、页 岩
2.25
40~50
60~70
0.65~0.75
三峡矛坪 溪泄水隧 洞
天生桥一 级引水隧 洞 广蓄引水 隧洞 鲁布革电 站引水隧 洞
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（3）装载机或挖掘机装车，自卸汽车出碴
适用于中、大断面全断面开挖的平洞。
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装载机及出碴示意图 （a）—履带式装载机；（b）—轮胎式装载机； （c）—装载机配自卸汽车
棚架漏斗装碴 1、2、3、4、5、—开挖顺序
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（2）装岩机装碴，机车牵引斗车或矿车出碴
适用于围岩稳定的小断面平洞、施工支洞、导洞。 常用的三种调车方式。 采用浮放道岔，可缩短调车 距离，使装岩机更接近工作 面而加快了装碴速度。线路 要求和行车规划。
（a）浮放道岔双线调车；（b）菱形渡线钣双线调车 （c）皮带运输机分料双线调车 1—装岩机；2—正在装载的矿车； 3—已装满待运的矿车；4—等待装载的空车； 5—浮放道岔或菱形渡线钣；6—皮带运输机
2012-5-2614 Nhomakorabea部分工程爆破参数表
项目
隔河岩引 水隧洞
石灰岩、 页岩 100
三峡矛坪 溪泄水隧 洞
花岗岩 68（上半 部）
广蓄引 水隧洞
花岗片 麻岩 81.7
广蓄尾 水隧洞
花岗片 麻岩 83.8
广蓄交通 洞
花岗片麻 岩 48.3
成昆铁路 隧洞
f=5~8 38.5~45
围岩特性 断面面积 (m2)
N = Q / W = KSW / W = KS /
= 100 ( / 4 ) d k
2
W=（0.5~0.8）B
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2.炮孔数目
N——一次掘进循环中开挖面上的炮孔总数； Q——一次爆破的炸药用量kg； W——炮孔深度，m； ——单个炮孔每米装药量，kg/m； d ——药卷直径cm。 Δ ——炸药密度kg/cm3； k ——装药压紧系数，通常对硝铵炸药=1.0，对硝化甘油炸药=1.2； ——炮孔的装药系数，见表6-2所示。 ——炮孔深度m； L ——开挖断面宽度m； B K ——单位耗药量kg/m3，见表6-3所示； ——开挖断面面积m2。 S
硬岩 中硬岩
软岩
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＜29
35~45
45~55
0.7~0.8
70~120
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三、钻孔爆破循环作业
每掘进一次，主要工序有钻孔准备、钻孔、装药、爆破、通风排 烟、安全检查、出碴、延长运输线路和风水电管线等。 掘进一次的工序组合，称为循环作业。常采用的循环时间为4、6、 8、12h 。 当围岩稳定性较好，有钻架台车或多臂钻车钻孔，短臂挖掘进机 或装载机配自卸汽车出碴时，宜采用深孔少循环的方式，以节省 辅助工作的时间。 若围岩的稳定性较差，用风钻钻孔、斗车或矿车出碴，宜采用浅 孔多循环的方式,以保证围岩稳定。 确定循环进尺时，通常是根据围岩条件、钻孔出碴设备的能力， 初步选定掘进深度，计算钻孔、装药爆破、出碴、临时支护等工 序的时间，然后按班或日循环次数为整数的原则，再修改初选进 尺，直到满足正常班次的循环作业。
开挖方式
炮孔孔数 (个） 炮孔密度 （个/m2) 单位耗药 量(kg/m3)
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全断面
200~220 2.0~2.2 1.35~1.5
全断面
149 2.2 1.25
全断面
197 2.4 1.8
全断面
166 2.0 1.2
全断面
118 2.48 1.43
全断面
74~101 1.8~2.3 1.3~1.5
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（3）周边炮孔
目的：控制开挖断面轮廓的炮孔，称为周边炮孔，也称为轮廓边 线炮孔。 要求：为了保证开挖面的规格，每个角上要布置角孔。周边孔中 的底孔，考虑到底部岩石上抬的夹制影响和工作面翻碴的作用， 应将底孔间距适当加密或适当加大装药量。 周边孔的孔口应距开挖断面设计边线10~20cm，以利于钻孔作业。 钻孔时应控制孔的倾斜角度和深度，使孔底落在同一平面上。孔 底距设计边界的距离，视岩石的硬度而确定，中硬岩石，孔底可 达到设计边界；软石，孔底在设计边界内10cm；坚硬岩石以上， 孔底应超出设计边界10~15cm。
2
光面爆破洞挖布置图
光面爆破洞挖布置图 1~2号孔—掏槽孔；3~8号孔 —崩落孔；9~12号孔—周边孔
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3
斜眼掏槽
斜眼掏槽
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2）垂直掏槽
特点：掏槽炮孔与工作面垂直布置, 钻孔作业和深度不受工作面大小限 制, 便于钻孔自动化, 容易达到要求的循环进尺。 直眼掏槽种类和炮孔布置形式： 隔河岩电站引水隧洞开挖槽孔布置
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3.炮孔深度
炮孔深度应根据开挖断面的大小，岩层性质、掏槽型式、钻机型 式和掘进循环作业时间进行选择。 炮孔深度为隧洞开挖断面宽度的0.5~0.85倍，同时还应与循环作 业时间相协调。 W=∱（T） T=φ t1+Nt2+t3+t4+t5 t1=NW/ν m t4=WSη /p T——一个循环作业内各工序所需时间的总和， φ ——钻孔与装岩出渣平行作业系数，用手提钻机时φ =0.3~0.5， 不平行作业时φ =1.0 t1——开挖面上的钻孔时间，h N——开挖面上的炮孔总数；
花岗岩
2.25 泥岩砂岩 1.56 花岗片麻岩 1.92 石灰岩、白 云岩 289 60 70 0.86 250~300 40~50 50~60 0.67~0.83 300 50 70 0.71
2.0
425
70
100
0.6
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2.炮孔数目
掘进工作面上炮孔数量和装药量，受岩层性质、炸药性能、爆破 时自由面状况、炮孔大小和深度、装药方式、工作面的形状、大 小和岩渣的块度等多种因素的影响. 方法（1）采用类比法或经验公式法，确定钻孔深度。大中断面 Ⅰ~Ⅱ类围岩条件下，钻孔深度为3~4.5m，Ⅲ~Ⅴ类围岩条件下钻 孔深度为2~3m.（2）初步确定单位耗药量。（3）计算每一循环总 药量。（4）计算炮孔数量。（5）计算不同炮孔装药量：周边孔 按线密度计算，掏槽孔为崩落孔的1.15~1.35倍。（6）经过2~3次 实验，通过调整即可得出较为合适的设计爆破参数。 初步计算时，可应用装药量平衡原理计算炮孔数量。
风动凿岩机
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1.钻爆作业
钻孔时应控制孔位、孔深和孔的斜度。掏槽孔和周边孔的孔位偏差应不 大于50mm，其他炮孔则不得超过100mm；掏槽孔的深度应比崩落孔深 10~20cm，其它炮孔的孔底应落在设计规定的平面上；周边孔的最大斜 度值应小于20cm，以控制径向超挖过大。 钻孔前准备工作有：工作面的清理、测量放线布孔、风水电管线的延长 以及钻机检查，一旦进入钻孔作业，应连续运转，直到钻孔结束。
89
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6
直眼掏槽
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（2）崩落炮孔
崩落炮孔的主要作用是爆落岩体，为周边炮孔的爆破创造有利条 件。 布置：崩落炮孔大致均匀地分布在掏槽外围。炮孔垂直于工作面， 炮孔深度应在同一平面，以保证工作面平整。 主要是确定炮孔间距和最小抵抗线。 炮孔间距由岩体硬度和岩碴块度来确定，一般间距为：软石 100~120cm；中硬石80~100cm；坚硬石60~80cm；特硬石50~60cm。