隧道控制爆破及超欠挖控制[全面]
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隧道开挖爆破的炮眼数目，与隧道断面的大小有 关，多在几十至数百范围内。炮眼类型按其所在位置、 爆破作用、布置方式和有关参数的不同可分为三种： 掏槽眼、辅助眼和周边眼。
（一）掏槽眼
针对隧道开挖爆破只有一个临空面的 特点，为提高爆破效果，宜先在开挖 断面的适当位置（一般在中央偏下部) 布置几个装药量较多的炮眼,如图-1 中的红色炮眼。其作用是先在开挖面 上炸出一个槽腔，为辅助眼提供新的 自由面，是后续爆破效果能好的基础， 直接影响隧道爆破的循环进尺和掘进 效果。
➢ 3、地质条件复杂 隧道地质条件变化多样，有涌水、突泥、溶洞、
瓦斯等各种不良地质，要根据不同的地质调整爆 破参数。
二、 炮眼的种类及作用
岩石隧道开挖前，应根据工程地质条件、开挖断 面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材 等做好钻爆设计。合理地确定炮眼布置、数目、深度 和角度、装药量和装药结构、起爆方法、起爆顺序， 安排好循环作业等，以正确指导钻爆施工，达到预期 的效果。
隧道超欠挖是影响隧道施工综合效益的关键因素，在经济、 安全、质量和进度方面均影响显著。经济性方面，超挖增加爆破 费用、增加出碴量，延长出碴作业时间、增加回填混凝土和增加 额外的工程量；欠挖则会造成处理误工和窝工。隧道结构安全可 靠性方面，超欠挖造成隧道局部应力集中，围岩的塑性变形显著 增大，洞身围岩变形增大；欠挖超过允许限度时须处理，造成再
隧道爆破开挖(excavation by blasting)是以钻孔、爆破 工序为主，配以装运机械出碴，完成隧道施工的方法，是 隧道施工的主要工序，开挖的成败与好坏直接影响经济效 益、安全、质量和施工速度。“向开挖要效益，向支护要 安全，向铺底要环境 ，向衬砌要形象”的理念已经得到
隧道施工同仁的高度认同。
一、岩石隧道爆破特点
➢ 1、临空面少 临空面：被爆破的岩石
或介质与空气接触的表面。
爆破的临空面少，岩石 的夹制作用大，耗药量大， 不能充分发挥爆破效果。 钻眼爆破作业条件差，操 作空间狭窄。
一、岩石隧道爆破特点
➢ 2、要求高； 既要使隧道方向正确，满足精度要求；又要使
爆破后隧道断面达到设计标准，不能超挖过大。 爆破时要预防飞石崩坏支架、风管、水管、电线 等，爆落岩石块度要均匀，便于装碴运输。
由此可以看出：将隧道超挖控制在允许范围10cm内，每 米也要损失1680元，如果超挖增大，损失也增大，这还 不包括超挖造成的轮廓不圆顺，而用初支砼补喷的情况， 初支砼单价比二衬砼单价高，成本更大。目前，我们的 隧道超挖控制基本上没有达到这个标准，也就是说，隧 道开挖施工这一块损失严重，亏损很严重，成为隧道施 工经济效益的决定因素。
次超挖和增加围岩扰动次数。 以高铁双线1000米长、平均线性超挖10cm的隧道来计算经济损失： （1）超挖量：39.5（周长）×0.1×1000=3950m³； （2）炸药超耗：3950m³×1kg/m³×10.2元/kg=40290元； （3）出渣： 3950m³×15元/m³=59250元 （4）二衬砼： 3950m³×400元/m³=1580000元 （2） ～ （4）合计：1679540元=167.9万元。 平均每米损失：1679540/1000=1680元。
前言：钻爆法(drilling blast method)由于对地质条
件适应性强、开挖成本低，特别适合于坚硬岩石隧道、破 碎岩石隧道及大量短隧道的施工。虽然我国也在引进全断 面隧道掘进机(tunnel boring machine)，但是根据我国 的国情，钻爆法与掘进机在相当长的时间内将同时并存和 使用，钻爆法仍是隧道掘进的主要手段。
(1)斜眼掏槽布置形式
➢单向掏槽特点
(a)顶部掏槽
A、由数个朝同一方向倾斜的炮眼组成。
(b)底部掏槽
B、适用于隧道断面内有软弱夹层、层理、 节理和裂隙 C、单向掏槽法可根据巷道断面大小或软夹 层的厚度不同，布置一排或两排掏槽眼。 D、掏槽眼的倾斜角度（钻杆与掌子面的夹 角）一般为50°~70 °，岩石坚固程度高， 角度取小值。
(c)侧向掏槽 (d)扇形掏槽
➢楔形掏槽
特点：由两排或以上（复式楔形掏槽）相对 称的倾斜炮眼组成，爆破后形成一个楔形槽。 ❖ 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 b
(a)垂直楔形掏槽 (b)水平楔形掏槽
垂直楔形掏槽爆破参数
f:普氏系数,又称岩石的坚固性系数或紧固系数，是岩石或土壤的单 轴抗压强度极限的1/10 ，f=R/10。
垂直楔形掏槽爆破参数
围岩级别 α（°） 斜度比
a(cm) b(cm) 炮眼数量（个）
Ⅳ级以下 Ⅲ级 Ⅱ级 Ⅰ级
其作用是炸出较平整的隧道 断面轮廓。直接关系着到隧 道开挖边界的超欠挖大小和 对保留围岩损害的程度。
按其所在位置的不同，又可 分为帮眼、顶眼、底眼。
图-1 炮眼布置图
三、 掏槽眼类型及布置 （一）斜眼掏槽
斜眼掏槽（incline cut）的特点是掏槽眼与 开挖断面斜交，它的种类很多，如锥形掏槽、爬 眼掏槽、各种楔形掏槽、单向掏槽等。隧道爆破 中常用的是垂直楔形掏槽和锥形掏槽。
钻爆法施工要消除超欠挖难度非常大，但通过努力， 可将超欠挖控制到最低限度。
隧道施工中，我们对开挖方法描述最常见的就“光 面爆破” 。什么是光面爆破？怎么控制超欠挖和“向 开挖要效益”？带着这些问题，我们共同学习隧道开挖 爆破技术和超欠挖控制。
主要内容
隧道爆破施工
一、岩石隧道爆破特点 二、炮眼的种类及作用 三、掏槽眼类型及布置 四、周边眼控制爆破 五、隧道爆破参数及爆破设计 六、隧道钻爆施工 七、隧道爆破设计实例
图-1 炮眼布置图
（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-1中的黑色 炮眼。
其作用Байду номын сангаас扩大掏槽眼炸出的槽 腔，破碎隧道岩体，为周边眼爆 破创造临空面。
图-1 炮眼布置图
（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-1中的蓝色炮 眼。
（一）掏槽眼
针对隧道开挖爆破只有一个临空面的 特点，为提高爆破效果，宜先在开挖 断面的适当位置（一般在中央偏下部) 布置几个装药量较多的炮眼,如图-1 中的红色炮眼。其作用是先在开挖面 上炸出一个槽腔，为辅助眼提供新的 自由面，是后续爆破效果能好的基础， 直接影响隧道爆破的循环进尺和掘进 效果。
➢ 3、地质条件复杂 隧道地质条件变化多样，有涌水、突泥、溶洞、
瓦斯等各种不良地质，要根据不同的地质调整爆 破参数。
二、 炮眼的种类及作用
岩石隧道开挖前，应根据工程地质条件、开挖断 面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破器材 等做好钻爆设计。合理地确定炮眼布置、数目、深度 和角度、装药量和装药结构、起爆方法、起爆顺序， 安排好循环作业等，以正确指导钻爆施工，达到预期 的效果。
隧道超欠挖是影响隧道施工综合效益的关键因素，在经济、 安全、质量和进度方面均影响显著。经济性方面，超挖增加爆破 费用、增加出碴量，延长出碴作业时间、增加回填混凝土和增加 额外的工程量；欠挖则会造成处理误工和窝工。隧道结构安全可 靠性方面，超欠挖造成隧道局部应力集中，围岩的塑性变形显著 增大，洞身围岩变形增大；欠挖超过允许限度时须处理，造成再
隧道爆破开挖(excavation by blasting)是以钻孔、爆破 工序为主，配以装运机械出碴，完成隧道施工的方法，是 隧道施工的主要工序，开挖的成败与好坏直接影响经济效 益、安全、质量和施工速度。“向开挖要效益，向支护要 安全，向铺底要环境 ，向衬砌要形象”的理念已经得到
隧道施工同仁的高度认同。
一、岩石隧道爆破特点
➢ 1、临空面少 临空面：被爆破的岩石
或介质与空气接触的表面。
爆破的临空面少，岩石 的夹制作用大，耗药量大， 不能充分发挥爆破效果。 钻眼爆破作业条件差，操 作空间狭窄。
一、岩石隧道爆破特点
➢ 2、要求高； 既要使隧道方向正确，满足精度要求；又要使
爆破后隧道断面达到设计标准，不能超挖过大。 爆破时要预防飞石崩坏支架、风管、水管、电线 等，爆落岩石块度要均匀，便于装碴运输。
由此可以看出：将隧道超挖控制在允许范围10cm内，每 米也要损失1680元，如果超挖增大，损失也增大，这还 不包括超挖造成的轮廓不圆顺，而用初支砼补喷的情况， 初支砼单价比二衬砼单价高，成本更大。目前，我们的 隧道超挖控制基本上没有达到这个标准，也就是说，隧 道开挖施工这一块损失严重，亏损很严重，成为隧道施 工经济效益的决定因素。
次超挖和增加围岩扰动次数。 以高铁双线1000米长、平均线性超挖10cm的隧道来计算经济损失： （1）超挖量：39.5（周长）×0.1×1000=3950m³； （2）炸药超耗：3950m³×1kg/m³×10.2元/kg=40290元； （3）出渣： 3950m³×15元/m³=59250元 （4）二衬砼： 3950m³×400元/m³=1580000元 （2） ～ （4）合计：1679540元=167.9万元。 平均每米损失：1679540/1000=1680元。
前言：钻爆法(drilling blast method)由于对地质条
件适应性强、开挖成本低，特别适合于坚硬岩石隧道、破 碎岩石隧道及大量短隧道的施工。虽然我国也在引进全断 面隧道掘进机(tunnel boring machine)，但是根据我国 的国情，钻爆法与掘进机在相当长的时间内将同时并存和 使用，钻爆法仍是隧道掘进的主要手段。
(1)斜眼掏槽布置形式
➢单向掏槽特点
(a)顶部掏槽
A、由数个朝同一方向倾斜的炮眼组成。
(b)底部掏槽
B、适用于隧道断面内有软弱夹层、层理、 节理和裂隙 C、单向掏槽法可根据巷道断面大小或软夹 层的厚度不同，布置一排或两排掏槽眼。 D、掏槽眼的倾斜角度（钻杆与掌子面的夹 角）一般为50°~70 °，岩石坚固程度高， 角度取小值。
(c)侧向掏槽 (d)扇形掏槽
➢楔形掏槽
特点：由两排或以上（复式楔形掏槽）相对 称的倾斜炮眼组成，爆破后形成一个楔形槽。 ❖ 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 b
(a)垂直楔形掏槽 (b)水平楔形掏槽
垂直楔形掏槽爆破参数
f:普氏系数,又称岩石的坚固性系数或紧固系数，是岩石或土壤的单 轴抗压强度极限的1/10 ，f=R/10。
垂直楔形掏槽爆破参数
围岩级别 α（°） 斜度比
a(cm) b(cm) 炮眼数量（个）
Ⅳ级以下 Ⅲ级 Ⅱ级 Ⅰ级
其作用是炸出较平整的隧道 断面轮廓。直接关系着到隧 道开挖边界的超欠挖大小和 对保留围岩损害的程度。
按其所在位置的不同，又可 分为帮眼、顶眼、底眼。
图-1 炮眼布置图
三、 掏槽眼类型及布置 （一）斜眼掏槽
斜眼掏槽（incline cut）的特点是掏槽眼与 开挖断面斜交，它的种类很多，如锥形掏槽、爬 眼掏槽、各种楔形掏槽、单向掏槽等。隧道爆破 中常用的是垂直楔形掏槽和锥形掏槽。
钻爆法施工要消除超欠挖难度非常大，但通过努力， 可将超欠挖控制到最低限度。
隧道施工中，我们对开挖方法描述最常见的就“光 面爆破” 。什么是光面爆破？怎么控制超欠挖和“向 开挖要效益”？带着这些问题，我们共同学习隧道开挖 爆破技术和超欠挖控制。
主要内容
隧道爆破施工
一、岩石隧道爆破特点 二、炮眼的种类及作用 三、掏槽眼类型及布置 四、周边眼控制爆破 五、隧道爆破参数及爆破设计 六、隧道钻爆施工 七、隧道爆破设计实例
图-1 炮眼布置图
（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-1中的黑色 炮眼。
其作用Байду номын сангаас扩大掏槽眼炸出的槽 腔，破碎隧道岩体，为周边眼爆 破创造临空面。
图-1 炮眼布置图
（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-1中的蓝色炮 眼。