钻爆法施工

§11.5 洞口及不良地质条件下隧道 施工
一、洞口段施工
包括：进洞前路堑施工，边仰坡的施工、 洞口周围排水工程、洞口及进洞段衬砌等工程
早进洞、晚出洞；
二、洞内塌方处理
先排水、短开挖、弱爆破、强支撑、快衬 砌、各工序紧跟。
白炭坞隧道横断面设计图
白炭坞隧道纵断面左线设计图
号 离 概况
台阶上导坑先拱后墙法施工步骤
掏槽：在只有一个临空面的条件下，首先 开挖出一个槽口，作为其余部分新的临空面， 提高爆破效果，先开这个槽口就称为掏槽。掏 槽种类：角锥掏槽；楔形掏槽；单向掏槽；直 线形掏槽。
§11.3 洞室钻爆掘进方式
炸药用量与炮眼数目
炸药用量与岩性、炸药威力、断面大小、
临空面多少、炮眼直径、炮眼深度等有关。
总的用药量： Q q V
隧道的上台阶的上导坑开挖
上导坑初期支护
下台阶开挖
边墙初期支护
仰拱施筑
铺设防水层，模筑二衬
上台阶中间核心土开挖 边墙马口跳槽开挖 沟槽路面施做
隧道施工方法
II级围岩 台阶上导坑先拱后墙法开挖，采用钢拱架喷射
混凝土紧跟掌子面支护。
III级围岩 台阶法开挖，采用钢拱架喷射混凝土紧跟掌子
面支护。
IV级围岩 台阶法开挖，采用钢筋网喷射混凝土支护
凝结后即连续地对支护喷层的变形进行监测， 在临时支护的基础上逐步增加支护措施把喷层 加厚，或加设钢拱架。
待变形基本稳定后，再加做模注混凝土“二次” 衬砌。而“二次”衬砌基本上是不承载或承载 很小的，主要是为了隧道结构物的安全，耐久、 防水和饰面用的。
11.2.1 新奥法修建隧道的基本概念
新奥法施工时应掌握的三个基本点：
第十一章 钻爆法施工
第十一章 钻爆法施工
§11.1 洞室开挖方法及选择 §11.2 新奥法施工 §11.3 洞室钻爆掘进方式 §11.4 初期支护施工 §11.5 洞口及不良地质条件下隧道施工 §11.6 工程实例
爆破工程是一门理论与实践必 须结合的学科。
在铁路、公路、地铁及地下工 程建设中，钻爆法是岩石地区的 首当其中的重要工法。
大边坡的光面爆破
厦门翔安隧道
我国地铁建设发展现状(截止 2012)
乌鲁木齐
长春
哈尔滨
北京 沈阳
昆明
兰州
石家庄
天津
大连
西安 济南
青岛
合肥 南 苏京 州
成都
郑州 武汉
南京
温州
常州 上海
重庆 贵阳
杭州 宁波
长沙
福州
厦门
台北
广州 深圳
高雄
南宁 佛山
东莞 香港
7
同济大学
2011年7月17日，青岛地铁京口路与重庆中路交 会处地铁隧道内突然出水，路面塌陷。
台阶法采用先拱后墙施工要点
拱圈混凝土达70%的强度后方可进行下部 开挖。
控制下部炸药用量，避免拱圈因爆破而 受损。
边墙部分围岩开挖采取“挖马口”方式 适当加厚拱脚处衬砌，呈大拱脚状。 拱脚悬空后需加强临时支撑，如施作锁
脚锚杆。
11.1.5 单侧壁导坑法（中壁墙法）
单侧壁导坑法 适用于围岩较 差、跨度大、 埋层浅、地表 沉降需要控制 的场合。中壁 墙的拆除，必 须待围岩完全 稳定后方可进 行。
全断面法适 用于Ⅵ-Ⅳ 级围岩，该 法可采用深 孔爆破，其 深度可取33.5m.
全断面法
11.1.2 台阶法
台阶法适用于 Ⅳ-Ⅱ级软岩或 节理发育的围 岩，当顶部围 岩破碎时，施 工支护需紧跟 时可适当延长 台阶长度，减 少施工干扰。
11.1.3 台阶分部开挖法
台阶法适用 于Ⅲ-Ⅱ级 围岩或一般 土质围岩地 段，一般环 形进尺不应 过长，以 0.5~1.0m为 宜.
159
200
边坡截水沟
45°0'0" 474
300g/m 无纺土工布 1mm厚ECB/EVA共挤防水板
25 R1=800
3-5
% 路侧排水沟
75°9'32"
02 01
2%
56°12'55" R2=600
碎石回填 高度0.6m
φ20cm 硬塑料管φ5cm
黄土隧道
黄河中游的河南西 部、陕西南部、 山西和甘肃的大 部分地区为我国 黄土和湿陷性黄 土的主要分布区。
D
E 均为300厘米， 、 两点位于拱腰位置，
、 两点距地面约150厘米。
E10210
3.挂钩垂直于衬砌表面，弯钩平行
于隧道横断面。
E10207
11.2.3 新奥法施工要点
施工顺序: 开挖----第一次柔性衬砌----施 工量测-----防水层-----第二次衬砌
施工特点:
1)、支护为联合型复合衬砌，支护作业分两 步：坑道开挖后迅速修筑早期柔性支护，用以 控制岩体初期变形，经量测确定围岩充分稳定 后，修筑防水层及第二次衬砌。
§11.4 初期支护施工
注浆配制 ✓ 40#以上普通硅酸盐水泥、中粗砂≤3mm； ✓ 水泥砂浆配合比：胶骨比1:1-1:2, 水灰比
0.38-0.42； 锚杆体 ✓ 16号锰或5号螺纹钢筋，锚杆直径φ16-φ22； ✓ 金属网20×30cm，与岩面距离为5cm。
§11.4 初期支护施工
喷射混凝土 1、喷射混凝土混合料
水泥标号40号，中粗砂，卵石或碎石＜20mm。 配合比：水泥：中粗砂：石子 =1:(2.0~2.5):(1.5~2.0) 水灰比：0.4~0.5
2、喷射混凝土作业
设备：混凝土喷射机、上料机、喷射混凝土机械车 方法：干法喷射混凝土、湿法喷射混凝土
§11.4 初期支护施工
§11.4 初期支护施工
喷射时注意事项： ✓ 1) 喷射作业应在划定区内进行，区段长度≤6m； ✓ 2）喷射时自下而上，先墙后拱分部、分块进行； ✓ 3）当岩面有较大坑洼时，应先喷凹处，后找平； ✓ 4) 一般拱部一次喷厚4~6cm，边墙为6~8cm； ✓ 5）喷射后至下一次放炮时间，间隔不应小于4小时。
✓ 炮孔与药卷直径之比，称为光面爆破的不耦 合系数。
✓ 光面爆破质量要求：炮眼痕迹保存率：硬岩 中≥80%；中硬岩中≥70%；软岩中≥50%。
§11.3 洞室钻爆掘进方式
§11.3 洞室钻爆掘进方式
§11.3 洞室钻爆掘进方式
§11.3 洞室钻爆掘进方式
§11.4 初期支护施工
初期支护施工包括打设锚杆、支立钢支架、喷 射混凝土。
台阶分部法
11.1.4 上下导坑法
导坑法适用 于Ⅲ-Ⅱ级围 岩,下导坑适 用于探查开 挖面前方地 下水情况, 上导坑适用 于洞口段辅 助开挖.
上下导坑法
开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法（留核 心法），初期支护应紧跟开挖面试作。
围岩开挖后暴露时间过长，围岩周壁风化至内部，围岩体松 弛加快，进而发生坍方。因此，宜采用复合式衬砌；必要时 可采用超前锚杆、管棚支撑加固围岩。
山区高速公路隧道的发展趋势
单洞跨度变大：单车道、双车道、三车道甚至四车道。 形式多样化：分离式隧道、小净距隧道（双洞中夹岩
柱宽度一般小于隧道开挖断面的宽度的1.5倍 ）、连 拱隧道 洞口强调与自然和谐：浅埋隧道、偏压隧道、大跨异 棚隧道 地质复杂Fra Baidu bibliotek：高地应力隧道、软岩隧道、黄土隧道、 高寒隧道
新奥法支护变形量测主要有：
–隧道周边位移的量测； –围岩内松弛范围的量测； –支护与围岩接触应力的量测； –支护衬砌内力的量测。
11.2.2 新奥法支护变形监测
二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行：
–1）、各测试项目的位移速率明显收敛，围岩 基本稳定。
–2）、已产生的各项位移已达到预计总位移量 的80%~90%
2）、以施工量测信息控制施工程序，并根据 量测信息，修改支护体系设计。
11.2.3 新奥法施工要点
11.2.3 新奥法施工要点
• 及时进行初喷是改善围岩受力的重要措施，然后
复喷。
• 从安全出发，必须先喷后锚。 • 及时喷锚是防止岩爆的重要手段 • 防水塑料板（LDPE）是起防水和防裂作用，两
层之间剪力必须等于零。防水板铺设到边墙，采 用无钉铺设。先铺无纺布，用热焊机将塑料板粘 结在无钉的塑料垫圈上。
其他地区如河北、 山东、内蒙和东 北各地以及青海、 新疆等地亦有所 分布。
§11.1 洞室开挖方法及选择
五 １、硬岩首先用全断面法开挖
2、软弱岩用正台阶法开挖 3、断层软弱带大断面可用中隔壁法（CD） 法、中隔壁交叉临时仰拱法（CRD法）、眼镜 工法等。 4、稳定工作面可用小导管超前注浆法。
11.1.1 全断面法
单侧壁导坑法
11.1.5 双侧壁导坑法（CRD工法）
§11.2 新奥法施工
11.2.1 新奥法修建隧道的基本概念 11.2.2 新奥法支护变形监测 11.2.3 新奥法施工要点
11.2.1 新奥法修建隧道的基本概念
u f p 在开挖洞室时，应及时锚喷作为临时支护，称 其为第一次衬砌，或初衬。
11.2.3 新奥法施工要点
11.2.3 新奥法施工要点
11.2.3 新奥法施工要点
施工必须遵守的四项原则
1、光面爆破 2、喷锚支护 3、信息化施工监控量测与信息反馈 4、动态管理：做到及时支护、及时 量测、及时反馈、及时修正。
§11.3 洞室钻爆掘进方式
开挖是隧道施工中较关键的基本作业，造 价约占20-40%, 包括：钻眼、装药、爆破等几 项工作内容。分为两类：1、只有一个工作面 的导坑开挖；2、有多个自由面的扩大开挖。
锚杆的种类很多，常用的粘结型锚杆有金属砂 浆锚杆，金属树脂锚杆等；机械型锚杆有楔缝 式、胀壳式和滑楔式锚杆等；其材料有钢杆的、 木杆的和钢丝的；其受力可以是预应力的，也 可以是普通受力锚杆。
§11.4 初期支护施工
锚喷施工工艺: 1) 选孔、钻孔 2）先注浆、后插锚杆---普通锚杆
先插锚杆—加预应力—后注浆---预 应力锚杆 3）挂金属网 4）喷射混凝土
II级围岩开挖及支护方式
III级围岩开挖及支护方式
IV级围岩开挖及支护方式
THE END
–3）、周边位移速率小于0.1~0.2mm/d, 或拱顶 下沉速率小于0.07~0.15mm/d.
11.2.2 新奥法支护变形监测
G1 G2 A G3
B
C
E10243
注释：
E10254
1.本图为示意图，图中标注尺寸单
位为厘米。 2. 点位于拱顶，
2点E拱1顶0偏2移0506
厘米， 1、 3两点以 2为中心，距 2
1）围岩是隧道稳定的基本部分；
2）支护、衬砌要薄而具有柔性并与围岩密贴； 当需要增加支护衬砌强度时，宜采用锚杆，钢 筋网，以至钢支撑等加固；而不宜大幅度增加 喷层或衬砌厚度。
3）施工中应根据量测数据选择最合宜的支护措 施和支护时间。
11.2.2 新奥法支护变形监测
采用复合式衬砌的隧道必须将现场监控 量测列入施工组织设计。
炮眼数目： N q s
r
一般经验取值：掏槽炮眼4-8个，辅助炮眼6-10个， 周边炮眼60-100cm.
§11.3 洞室钻爆掘进方式
起爆顺序： 1）掏槽眼 2）辅助眼 3）周边眼
§11.3 洞室钻爆掘进方式
§11.3 洞室钻爆掘进方式
✓ 光面爆破：利用岩石抗劈能力低，用缩小周 边眼间距，严格控制周边眼方向，限制装药量， 正确掌握起爆顺序，使爆破面沿周边眼劈裂开来， 并使坑道周边达到光面效果的一种爆破技术。
采用传统施工方法的设计与施工
20m 以上
前置式洞口工法的实施效果
350
42415024 176
沥青面层 M7.5砂浆砌MU40片石(40厚挡土墙)
防水挡块
排水沟
300g/m2 无防布 1mm厚ECB/EVA共挤防水板 平板部分增设三毡四油
140
450
50
498
255
回填土(可植树、种草)
回填土(可小植树、种草) 洞顶纵向排水沟