中南大学隧道工程课件7(隧道钻爆法施工作业)
隧道钻爆法施工作业
隧道钻爆法施工作业隧道钻爆法施工的主要工序有开挖、出碴、支护和衬砌。
它的施工过程是在地层中挖出土石，以形成符合设计的隧道断面轮廓，并进行必要的支护和衬砌，以控制围岩的变形，确保隧道长期安全使用。
为了保证主要工序的进行，尚需配备必要的动力和机械设备，以及其它必要的通风、照明、防排水、防尘等设施。
第一节钻爆开挖钻爆开挖作业是隧道钻爆法施工中首要的一项，它是在岩体上钻凿出一定孔径和深度的炮眼，并装上炸药进行爆破，从而达到开挖的目的。
开挖作业占整个隧道施工工程量的比重较大，造价约占20％～40％，是隧道施工中较关键的基本作业。
对于开挖作业应做到以下要求。
1．按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求）；2．石碴块度（石碴大小）适中，抛掷范围相对集中，便于装碴运输；3．钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时间，并尽量节省爆破器材；4．爆破在充分发挥其能力的前提下，减小对围岩的震动破坏，以保证围岩的稳定；5．减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少对周围环境的破坏（特别是隧道洞口地段爆破时）。
一、爆破破岩作用机理及有关概念炸药的爆破反应是有机物的氧化还原反应，具有高温、高压和高速度的特点。
炸药的爆炸过程是爆轰波的传播过程，也是爆炸生成气体和初始做功的过程，当炸药在岩(土)体中爆炸时，爆轰波轰击岩面，以冲击波形式向岩体内部传播，形成动态应力场。
冲击波作用时间极短，能量密度极高，使炮孔周围岩石产生粉碎性破坏。
爆炸气体静压和膨胀做功，有使岩石质点作远离药包中心运动的倾向，岩体受切向拉力，其强度达到岩石抗拉强度时，则岩石破坏，产生径向裂隙。
在爆炸结束的瞬间，随着温度的下降，气体逸散，介质又为释放压缩能而回弹，从而又可能产生环向裂缝。
在爆破力作用下，在偏离径向450的方向上还可能产生剪切裂缝。
在这些裂缝的交错切割和剩余爆破力的作用下，岩石即被破碎和移位。
（一）无限介质中的爆破作用假定将药包埋置在无限介质中进行爆破，则在远离药包中心不同的位置上，其爆破作用是不相同的。
隧道钻爆法施工作业
隧道钻爆法施工作业钻爆作业过程简述…开挖作业基本要求:1．按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求)；2．石碴块度适中，便于装碴运输；3．钻眼工作量少,少占作业循环时间;4．尽量减小对围岩的震动破坏.一、爆破破岩作用机理及有关概念（一）无限介质中的爆破作用(图7—1)1．压缩粉碎区～半径为的区域。
2．抛掷区～与之间的范围。
3．松动区～与之间的区域。
4．震动区～与之间的范围.（二）爆破基本概念1．临空面：指暴露在大气中的开挖面。
在爆破中的作用：临空面越多，爆破威力越大.2．爆破漏斗(图7—2）爆破漏斗:在只有一个临空面的情况下,爆破形成圆锥形的爆破凹坑。
爆破漏斗由以下几何要素组成:①最小抵抗线：药包中心到临空面的最短距离②爆破漏斗半径③破裂半径:药包中心到爆破漏斗边沿的距离④漏斗深度⑤压缩圈半径其中，最关键的是.3．爆破作用指数爆破作用指数：爆破漏斗半径与最小抵抗线的比值。
对于爆破效果有重要影响,注意到取决于，可见最小抵抗线是关键因素。
(三)柱状药包爆破特点适用于隧道爆破的是柱状药包。
特点：柱状药包爆炸应力波的传播方向，是以药包轴线为轴线，沿着垂直于药包表面的方向往四周传播。
所以,这对于仅在孔口有一个临空面的爆破，是十分不利的。
动脑筋，多设置临空面…二、钻孔机具(一）凿岩机(钻机)按使用动力可分为风动凿岩机、内燃凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机四种.目前在隧道开挖中，广泛使用的是风动凿岩机和液压凿岩机。
1．风动凿岩机（见图7—3)俗称风钻。
以压缩空气为动力。
既可单人操纵，也可装在台车上使用，但以前者为主.优点:①结构简单，操作方便；②不怕超负荷和反复起动，在多水、多尘等不良环境中仍能正常工作。
缺点：①压缩空气供应设备复杂;②能量利用率低；③噪音大。
2．液压凿岩机由液压马达提供动力。
只能用于台车.优点：①动力消耗少，能量利用率高，其动力消耗仅为风动凿岩机的1/3～1/2；②凿岩速度高。
中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业课件
硝化甘油炸药。硝化甘油炸药抗水性强、密度高、 爆炸威力大。
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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炸药
硝铵炸药
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
1.起爆传爆材料
导火索和火雷管 导火索：又称导火线，由药芯和索壳组成。外
径5.2～5.8mm，药芯为黑火药。 火雷管：用导火索喷出的火焰引爆的雷管。
压缩粉碎区 它是指半径为R1范围的区域。 抛掷区 R1与R2之间的范围叫抛掷区。介质的结构仍 然被破坏成碎块。
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中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业
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第7章 隧道钻爆法施工作业
破坏区 该区又叫松动区，是指R2与R3之间的区域。
震动区 R3与R4之间的范围叫爆破震动区。在此范围内，
爆破能量只能使介质发生弹性变形，不能产生破 坏作用。
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第7章 隧道钻爆法施工作业
爆力（威力） 炸药爆炸时对周围介质做功 的能力称为爆力。炸药的爆力越大，其破坏能 力越强，破坏的范围及体积也越大。
猛度 炸药爆炸后对与之接触的固体介质的 局部破坏能力称为猛度。
殉爆距离 一个药包（主动药包）爆炸后， 能引起与它不相接触的邻近药包（被动药包） 爆炸，这种现象称为被动药包的“殉爆”。
第7章 隧道钻爆法施工作业
导爆索和继爆管
导爆索——又称传爆线，索芯用高烈性炸 药（黑索金或太安）制成。它经雷管起爆后， 可以直接引爆炸药。传爆速度一般为6800～ 7200m/s，外表涂成红色或红黄相间颜色。
继爆管——是一种专门与导爆索配合使用 的，具有毫秒延期作用的起爆器材。
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隧道、地下工程钻爆法施工102页PPT
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
隧道、地下工程钻爆法施工
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54 Nhomakorabea雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
钻爆法施工组织设计课件PPT
２、装碴运输作业线：共有三种类型
（1）有轨装碴、有轨运输，适用小 断面软弱地层隧道
（2）无轨装碴、有轨运输，比上边 方式管理简单
（3）无轨装碴、无轨运输，适用大 断面硬地层
为不破坏地层，铺底混凝土超前， 是最影响进度的工序。
双线铁路隧道施工时，采用 无轨运输一般应该选用15～25吨 级的、具有废气净化装置的自卸 汽车。可以选用整体车架式，也 可以选用铰接车架式。图示KL －41型挖装机向20t铰接式自卸 汽车装碴。
（1）钻爆法是今后永恒的施工 方法
（2）TBM是实现快速施工的新 的机械化程度很高的施工方法。
谢谢大家！
总之，无轨运输比之有轨运输，
缺点在于污染大，轮胎磨损与磨损 后更换的费用大，运行滚动阻力大 等；优点在于不用铺轨，行车速度 较高，洞内外运输不用更换设备， 设备简化，施工组织简化等。
3、喷锚网支护作业线 （1）不找顶，及时在碴堆上 初喷混凝土（潮喷） （2）复喷挂网打系统锚杆 （3）必要时架设网构钢拱架
四、复合式衬砌结构设计
1、复合式衬砌是地下工程中唯一符合岩土 受力特点，可以做到不漏不渗，不开裂的最好 衬砌。
2、复合式衬砌由一次支护和二次模筑衬砌 组成，两层之间设防水隔离层。
3、一次支护主要由喷射混凝土、钢筋网、 钢拱架（工字钢、网构钢拱架）锚杆组成，一 次支护承受全部地层荷载，二次模筑衬砌是承 受流变荷载和安全储备，其厚度基本不随地层 的变化而改变。如铁路隧道一般都是30厘米厚。
为不破坏地层，铺底混凝土超前，是最影响进度的工序。
六、施工过程中的Βιβλιοθήκη 条主作业线1、钻孔爆破作业线 光面爆破技术：应重视四种眼的钻爆， 其他掘进眼随意 （1）塑料导爆管非电起爆技术 （2）掏槽眼爆破技术 （3）周边眼间隔装药技术 （4）内圈眼爆破层厚度确定 （5）底板眼钻爆要点
中南大学隧道工程PPT课件
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12.1 施工准备
12.1.1技术准备
技术准备包括以下内容
➢ 审核设计文件 ➢ 控制桩的复核和复测 ➢ 施工调查 ➢ 确定施工方案 ➢ 培训专业人员 ➢ 编制实施性施工组织设计
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12.1 施工准备
12.1.2 物资准备
物资准备包括以下内容
对隧道施工中的各种材料、机械（具）需要量及其供 应计划、来源、采购、运输等都要做到件件落实。
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12.4 施工进度计划
12.4.2 工程数量计算
工序列好以后，即可根据施工图纸及有关工程数量 的计算规则，按照施工顺序的排列，计算工程数量。
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12.4 施工进度计划
12.4.3 计算各工序的劳动量或机械台班数量
劳动量：工程量与相应的时间定额的乘积。 劳动量可以是劳动力数量与生产周期的乘积，也可以 是机械台数与生产周期的乘积。 人工操作时叫劳动量，机械操作时叫作业量。
指导性施工组织设计包括以下内容
施工图组织设计
➢ 隧道进出口、斜井、竖井、横洞、平行导坑洞口施工 场地布置
➢ 隧道各口施工通风设计
➢ 各口施工通风风道及机械安装设计
➢ 施工排水设计
➢ 施工动力及照明线路布置
➢ 隧道防尘及其它必要措施设计
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12.2 施工组织设计
实施性施工组织设计内容
➢ 工程概况 ➢ 施工准备工作的安排 ➢ 工程数量 ➢ 材料数量 ➢ 机械（具）配备 ➢ 劳动力组织 ➢ 平面布置图 ➢ 施工组织进度图 ➢ 质量及安全措施
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12.4 施工进度计划
劳动量可按下式计算：
劳动量的计量单位，对于人工为“工日”，对于机械则为“台
隧道爆破施工技术PPT课件
二 隧道爆破器材及起爆方法
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二 隧道爆破器材及起爆方法
起爆方法：
✓ 火雷管起爆法 ✓ 电雷管起爆法 ✓ 塑料导爆管非电雷管起爆法 ✓ 混合起爆法
常用起爆器材：
✓ 火雷管 ✓ 导火索 ✓ 电雷管 ✓ 塑料导爆管非电雷管
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二 隧道爆破器材及起爆方法
1.导火索起爆法：
CONTENTS
一、 隧道爆破的基本概念 二、 隧道爆破器材及起爆方法 三、 隧道掏槽爆破技术 四、 隧道光面爆破技术 五、 隧道爆破设计
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一
隧道爆破的基本概念
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一 隧道爆破的基本概念
➢ 隧道爆破的原则：先做出设计，在掌子面上布置炮眼， 而后根据设计的炮眼深度和方向钻眼，然后根据设计装 药量及起爆顺序将炸药及不同级别的雷管装入炮眼，待 做好安全防护工作后，连接回路并起爆。
➢ 一般要求：按照爆破顺序，最初的几个炮眼要形成一个 槽腔，破岩深度取决于掏槽效果。
➢ 理想的爆破：成功的隧道爆破，应该是达到预定的进尺， 掌子面较平整，岩渣块度适宜装运，轮廓壁面平顺，超 欠挖在预定的范围之内，围岩稳定。
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一 隧道爆破的基本概念
1 主要名词解释
1.1 掏槽：在开挖面的中部，钻一定数量的眼，并且超量装药，以破 碎抛掷岩石，首先形成一个槽腔，增加自由面，为其他炮眼的爆破 增加条件。 1.2 光面爆破：使岩体沿开挖轮廓线爆除，最大限度少受损伤的爆破 技术。 1.3 预裂爆破：周边眼在断面上所有炮眼爆破前先起爆，其工艺与光 面爆破基本一样。 1.4 循环进尺：一次开挖爆破的隧道进尺。 1.5 炮眼间距：同一并排同段号爆破两相邻炮眼的中心距离。 1.6 抵抗线：通常将药包中心或重心到最近自由面的最短距离，称为 最小抵抗线，一般常用W表示。（最小抵抗线是爆破时岩石阻力最 小的方向，在这个方向上岩石运动速度最高，爆破作用也最集中。 因而最小抵抗线是爆破作用的主导方向，也是抛掷作用的主导方 向。）
钻爆法开挖PPT课件
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
周边孔尽量同时起爆。
四.钻爆参数设计
1.炮孔直径 2.炮孔深度 3.单位体积耗药量 4.总装药量分配
1.炮孔直径
炮孔直径对凿岩生产率、炮孔数目、单位 体积耗药量和洞壁的平整程度均有影响。
应根据岩性、凿岩设备和工具、炸药性能 等进行综合分析确定，多采用32～50mm的 钻孔。
2.炮孔深度
指炮孔底至开挖面的垂直距离。 合适的炮孔深度有助于提高掘进速度和炮孔利用
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
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。
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第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
风 洞 凿 岩 机
第7章 隧道钻爆法施工作业
准 备 凿 岩
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
初期支护与二衬
第7章 隧道钻爆法施工作业
二衬施工接头处
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
初期支护施工
第7章 隧道钻爆法施工作业
初期支护施工2
第7章 隧道钻爆法施工作业
初期支护施工3
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
人工喷射混凝土
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
侧蟹装碴机
第7章 隧道钻爆法施工作业
侧蟹装碴机2
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
梭车
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
近期防水板施工
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
防水沟与盲管
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
小结：
思考题
1. 隧道防排水措施有哪些？ 2. 有轨运输与无轨运输各自的特点如
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
爆破网络
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
风稿
第7章 隧道钻爆法施工作业
碎 石 机 械 开 挖 下 台 阶
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
中南大学
第7章 隧道钻爆法施工作业
7.1 钻爆开挖 7.2 装碴与运输 7.3 隧道支护技术 7.4 隧道衬砌结构的防水
第7章 隧道钻爆法施工作业
7.1 钻爆开挖 要求：
按设计要求开挖出断面； 石碴块度适中，抛掷范围相对集中，便于装碴运输； 钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时间； 减小对围岩的震动破坏，以保证围岩的稳定； 减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少对周
何？
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
注浆机1
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
Hale Waihona Puke 第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
第7章 隧道钻爆法施工作业
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