岩体隧道钻爆法施工过程技术
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.液压凿岩机凿岩速度比风动凿岩机高50％～150％。
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)
钻爆法隧道施工技术
大管棚
三 、洞口工程
三 、洞口工程
隧道洞口工程一般包括洞口边、仰坡开挖、防护，端墙、翼墙、 挡墙等洞门圬工；洞口边仰坡排水系统；洞口检查设备安装、洞口 加强段及缓冲结构等。
隧道洞口地段一般地质条件差，且地表水汇集，施工时要结合洞 外场地和相邻工程的情况，全面考虑、妥善安排、及早施工。隧道 洞口和洞口段施工时要制定完善的进洞方案——高风险点！
（2）软弱围岩及不良地质隧道应由设计单位进行专项超前地质 预报设计，及时收集分析预报资料，完善设计方案并指导施工。
二 、超前支护
二 、超前支护
1、常用超前支护型式
Ø超前锚杆
常用超前支护型式
Ø超前小导管 Ø超前管棚；
二 、超前支护
2、超前锚杆
(1)、概要
在隧道开挖前，沿隧道拱部开 挖轮廓线按一定外插角度安设直径 20～25mm、长度3～5m的钢筋 ，进行围岩加固。
四 、开挖方法
3、环形开挖预留核心土法
环形开挖预留核心土法是先开挖上部弧形导坑、留核心土上平台， 再开挖下部两侧边墙、中部核心土的隧道开挖方法（根据地质条件、 断面大小，可采用两或三台阶开挖），是在特殊条件下采用的一种 工法。
2~3 m
2~3 m
2~3 m
四 、开挖方法
3、环形开挖预留核心土法
四 、开挖方法
耗工费时，目前现场一般使用很少！
二 、超前支护
3、超前小导管
(1)、概要
是在隧道开挖前，沿隧道拱部开挖轮廓线按一定外插角度设直 径32～60mm、长度2.5～6m的钢管，与钢架联合使用并连成一 体，必要时利用小导管注浆对围岩超前加固的支护方式。
一般用于Ⅳ～Ⅵ级围岩、软弱破碎围岩或断层及其影响带、浅 埋和洞口等地段。对岩爆控制作用明显！
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。
隧道岩爆地段施工技术
官田隧道岩爆地段施工技术一、工程概况官田隧道位于福建省海西高速公路网漳州至永安联络线高速公路龙岩境内，起讫里程K50+544～K56+695，全长6151m，为高速公路分离式双向四车道特长隧道，净空半径R=546m，单洞当量面积63.70m2。
隧址区属低山地貌，地形起伏较大，隧道最大埋深达695m，隧道洞身范围围岩主要为全风化～微风化砂岩、粉砂岩，以Ⅲ、Ⅳ级围岩为主。
隧道中部K52+900～K55+620，埋深370m～695m，洞身围岩主要为Ⅲ级微风化砂岩、粉砂岩，设计地勘数据显示为高地应力-极高地应力区，施工过程中遇到轻微-较强烈程度岩爆，岩爆是此隧道施工主要的地质灾害之一。
二、岩爆的分类及特点1、岩爆的分类岩爆是深埋地下工程在施工过程中，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出的现象，具有突发性和危害性。
按破裂程度大小及其破坏的特征，可分为弹射型岩爆、爆炸抛射型岩爆、破裂剥落型岩爆、冲击地压型岩爆。
按规模和烈度分为：轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆三种类型。
轻微岩爆规模小，一般多为弹射型、冲击地压型岩爆。
岩爆坑较浅，厚度一般小于10 cm，岩爆坑沿隧道纵向长度小于1倍洞径，呈零星分布。
中等岩爆多为爆炸抛射型和破裂剥落型岩爆，岩爆坑多呈三角形、弧形及梯形，连续分布，规模较大，岩爆坑一般几十厘米深，最大达150 cm，沿隧道纵向1～2倍洞径，成片分布。
强烈岩爆多为破裂剥落型岩爆，岩爆坑连续分布，深度超过150cm，沿隧道纵向长超过2倍洞泾。
破裂剥落型岩爆剥落的岩块尺寸大，数量多，造成大量超挖，洞形不规则，对正常施工及洞室稳定有较大影响。
2、官田隧道岩爆特点在官田隧道中，岩爆的分布有以下几个特点：（1）岩爆大多发生在干燥无水的微风化砂岩、粉砂岩，地质构造为褶皱的围岩地段，这类地段集聚了高水平的地应力，岩质较坚硬，干燥，脆性高。
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。
钻爆法(矿山法)巷、隧道施工
1.2.3先导洞后全断面扩挖法
该法先沿隧道的中线、按全长开挖导洞，然后再扩挖至 设计断面的施工方法。导洞的位置，可根据具体条件位于隧 道底板或顶板或中部（拱基线水平）。导洞可用掘进机或钻 爆法挖掘。
该法优点很多，可对隧道范围内的地质进行连续的地质 调查，能进行涌水和瓦斯的预防及连续排放，能在扩挖之前 预先加固岩体；能使岩体中的高应力预先释放；有利于扩挖 期间的通风；便于增加一些中间入口，多头同时扩挖，缩短 整个隧道的开挖时间。
1.3.2反台阶施工法 （上行分层施工法）
特点：
• 即首先挖掘最下部分层，然后逐一向上挖掘其 余各分层。该法能使施工工序减少，干扰小，下部 断面可一次挖至设计宽度，空间大，便于出岩运输 和布置管线，能节省大量材料。上部台阶施工需架 设棚架，断面较小、仅一道台阶时也可利用爆破后 岩堆进行拱部的锚喷支护。 本法较适合于围岩 稳定、不需临时支护、无大型装岩设备的情况。由 于安全性比较差，后面台阶施工对前面施工会有影 响，故应用不多。
• 第二，在装岩、钻孔机械能力足够时，应尽 量减少分层数。
• 第三，要根据围岩稳定情况及永久衬砌的形 式合理确定掘砌之间的协调关系。
特点：
• 该法工序少，干扰小，上部钻孔可与装岩 同时作业，不需支撑和棚架，节省大量木材， 必要时可以喷射混凝土或砂浆作为临时支护。 采用锚喷作永久支护时更为适宜。
• 该法不仅适用于围岩稳定性较好、开挖后 不需或局部仅需临时支护的隧道，在土层隧道 中也同样可用。
1.2.2下断面先行施工法
该法是先将隧道的下半断面在全长范围内开挖完， 然后再开挖上半断面。
下半断面采用全断面开挖并进行衬砌。上部断面 可以站在岩堆上钻孔（水平孔）或从隧道地板向上钻 垂直孔。在不采用对头施工的隧道中，下部掘通后， 上部可从两个洞口组织钻孔和装岩作业。
地下工程施工隧道钻爆法施工技术课件
即掏槽眼的首段采用正向装药起爆，其它眼采用 反向装药起爆；
当采用周边预裂爆破时，周边眼应采用即发雷管 正向起爆，其它与光面爆破相同。这样可得到较好的 岩碴块度。
隧道钻爆法施工技术
隧道钻爆法施工技术
第五节 隧道爆破设计
6、堵塞长度L0的计算 炮眼堵塞与否对爆破效果的影响很大。不堵塞爆破时，
不会出现漏斗和裂缝，爆炸能很大部份消耗在空气中产 生很大声响，而对爆破介质的作用很小；若加以堵塞， 效果就完全不同了。
试验表明：炮眼爆破不但要进行堵塞，而且应保证良 好的堵塞质量。软弱破碎岩体堵塞段应紧靠装药段，效 果较好。 堵塞长度L0与抵抗线W有如下关系：
多，这里仅介绍有代 表性的，典型的图式，
隧道钻爆法施工技术
楔形掏槽 环状布置
第五节 隧道爆破设计
楔形掏槽 线形布置
隧道钻爆法施工技术
直眼掏槽 环状布置
第五节 隧道爆破设计
直眼掏槽线形布置
有下导坑的炮眼布置 大孔距小抵抗线炮眼布置
隧道钻爆法施工技术
第五节 隧道爆破设计
4、最大允许用药量的确定（同前） 5、总装药量的计算与炸药的分配（同前） 6、装药结构
振动强度。 5、雷管段与装药结构； 6、必要的说明； 7、最后一栏为合计、计算出总炮眼数、钻眼总延米，各
类炸药用量、总用药量、雷管总用量。
隧道钻爆法施工技术
第五节 隧道爆破设计
（三）技术经济指标 1、周边眼钻爆参数有：间距、抵抗线、E/W值、深度、装药集中度、堵塞
长度、起爆方式； 2、工程量：开挖断面、循环进尺、爆破石方量、钻眼总数、钻眼总延米； 3、材料消耗：各类炸药消耗量、雷管消耗、其它材料消耗量； 4、有关统计数据：预计进尺、炮眼利用率、钻眼数、钻眼量。 （四）设计说明 1、设计依据； 2、本设计的适用条件； 3、施工要求与注意的问题； 4、机具与材料的有关说明； 5、设计未尽问题说明； 6、安全事项说明。 （五）其它必要的补充附图
第六章隧道钻爆法开挖施工技术
第六章隧道钻爆法开挖施工技术6.1 隧道爆破的基本概念隧道开挖爆破是单自由面条件下的岩石爆破，爆破条件往往是很差的,要求的爆破技术较高.特点是:爆破自由面少，一般只有一个自由面，而且是大致与炮眼方向垂直.炮眼数目与炸药消耗量多。
隧道开挖爆破涉及的主要名词如下：掏槽、光面爆破、预裂爆破。
循环进尺：一次开挖爆破的隧道进尺。
炮眼间距：同一并排两相邻炮眼的中心距离。
抵抗线：药包中心至自由面的最小距离.炮眼利用率：实际循环进尺与炮眼深度之比。
掏槽眼：开挖断面中部偏下，最先起爆的炮眼。
辅助眼：掏槽眼之外、周边眼之内的所有炮眼。
周边眼：周边轮廓线上的炮眼。
底板眼：隧道底边上的炮眼.炸药的敏感度。
爆力和猛度。
炸药爆炸的稳定性.6.2.1。
1 全断面开挖法适用条件：岩石坚固性中等以上、裂隙节理不发育、围岩整体性较好、断面小于100M2。
优点:可采用深孔爆破、空间大、通风容易、宜采用大型机械。
6。
2.1.2 台阶开挖法适用条件：岩石坚固性中等以下、裂隙节理发育、围岩整体性较差。
台阶开挖法又分为:正台阶开挖法反（倒）台阶开挖法6。
2。
1.3 导洞开挖法导洞开挖法：根据主导洞位置分为上导洞、下导洞、侧导洞。
6.2.2 影响开挖方法的因素一、地质条件二、洞室的断面面积三、洞室的支护形式四、装运条件五、施工队伍与设备条件6.3 隧道爆破技术工作面的炮眼根据不同的功能分为:（1）掏槽眼（又名掏心眼)（2）辅助眼(又名崩落眼）(3)周边眼。
6。
3.1 爆破参数隧道掘进爆破技术主要包括以下几个问题：正确确定爆破参数；选择合理的炮眼排列方式;采用有效的控制轮廓措施；解决施工操作中的安全问题。
一、爆破参数的确定原则其主要标志应当是：炮眼利用率高，应在90%以上；巷道断面轮廓合乎规格,超欠挖量不大,对围岩破坏小;岩堆比较集中，岩块大小合适，有利于装岩运输；炮眼数目少，爆破材料消耗少。
二、爆破参数爆破参数是指爆破工作中的主要技术指标。
它包括:炸药消耗量、炮眼直径、炮眼深度、炮眼数目、炮眼利用率、最小抵抗线等。
钻爆法
隧道钻爆法施工作业第一节钻爆开挖钻爆作业过程简述…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。
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
隧道钻爆法的施工方法浅谈
隧道钻爆法的施工方法浅谈一、钻爆法施工的基本原则少扰动指在隧道开挖时，需尽量降低对围岩的扰动强度，减少扰动范围、扰动次数和扰动持续时间；早支撑指开挖后应及时对裸露围岩进行支撑，承受围岩松弛产生的压力，从而使围岩不因过度松弛变形而失稳坍塌；慎撤换指用模筑混凝土衬砌取代临时支撑时要小心，否则会使围岩失稳坍塌；快衬砌指拆除临时支撑后及时施加长久性混凝土衬砌，使它早日承载围岩压力。
二、钻爆法施工的基本工序1.开挖隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素。
开挖方法的选择是在保护围岩的稳定或减少对围岩的扰动以及尽量提高掘进速度的基础上，选择适当的开挖方法和掘进方式。
2.爆破隧道施工中常用的爆破方法是“掏槽爆破”，主要是在一小范围内钻孔并放入适量的炸药，先炸出一个小型槽口，为后面的爆破提供较多的临空面，然后由槽口扩大至整个设计断面。
由于爆破对岩体的扰动较大，所以此方法适用于围岩稳定性较好的石质岩体隧道。
并且爆破用的炸药要求是安全的、威力适当、性能稳定、产生有毒害气体少，目前硝铵类炸药是最常用的炸药。
（1）隧道钻眼爆破的注意事项爆破时应尽量减小对围岩的扰动和对初期支护的破坏；爆破后的坑道断面形状尺寸须满足规范要求；爆破后的掌子面须平整，掘进进尺应满足设计要求；爆破后的渣石大小适中，被抛范围集中，便于渣石运输；掘进速度要快，少占作业循环时间；尽量减少钻眼工作量和炸药等爆破材料的消耗量；避免破坏周围设备和自然环境。
（2）炮眼的布置①掏槽眼的布置隧道开挖爆破开始时只有一个临空面，为提高爆破效果，先在开挖断面的中央偏下部布置几个掏槽炮眼。
掏槽眼又分为斜眼掏槽和直眼掏槽。
斜眼掏槽与开挖面斜交，可根据岩层的实际情况选择掏槽方式和角度，方便把岩石抛出，所需要的掏槽眼数量也较少，但掏槽眼深度受坑道断面尺寸的影响，不能多台钻机同时使用。
直眼掏槽垂直于开挖面，分为柱状掏槽和螺旋形掏槽。
柱状掏槽充分利用大直径空眼作为临空面和岩石破碎后的膨胀空间，爆破后可形成柱状槽口；螺旋形掏槽以中心眼为空眼，邻近空眼的装药眼与空眼之间距离逐渐加大，其联线呈螺旋形状。
岩爆隧道施工工艺工法
岩爆隧道施工工艺工法1 前言1.1工艺工法概况岩爆，也称冲击地压，它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，也是隧道施工中一种较常见的现象，岩爆多发生在埋藏大、整体性好、石质干燥、坚硬、强度高的岩层中。
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，个别也有距新开挖面较远。
发生的时间，多在爆破后0～3小时（或更长时间）。
根据工程岩体分级标准判别法、Russenes岩爆判别法、Turchaninov岩爆判别法及Hock 岩爆判别法等四种方法综合评定：埋深在240m～368m范围，有岩爆发生的可能或产生轻微岩爆；埋深在368m～650m范围，可能会发生中等规模的岩爆；埋深在650m以上时，可能会发生较强岩爆。
隧道爆破开挖后，采用给作业面喷洒高压水、打设应力释放孔、岩壁切槽等方法达到对岩体降温和对集中应力释放的效果，以降低岩爆发生强度；其次向作业面拱部及侧壁喷射纤维混凝土，再加设锚杆及钢筋网，以尽可能减少岩层暴露时间，增强岩体自身稳定性，减少岩爆发生几率同时确保人身安全。
1.2工艺原理岩爆地质隧道施工按照“新奥法”原理，提高光面爆破效果，以减少围岩应力集中；开挖后立即对开挖面及周围岩壁进行洒水降温、打设释放孔、岩壁切槽以达到应力分散效果；及时施作初期支护，保证在最短时间封闭围岩，及时完成仰拱，使初支成环；根据量测数据确定最佳二衬施工时间，尽早完成二衬施工。
2 工艺工法特点2.1根据岩爆地质设计资料、开挖工法、地质预报和监控量测资料，并结合目前国内隧道施工水平，具体分轻微岩爆、中度岩爆、强烈岩爆三个强度等级采取了不同措施分别对施工地段岩爆进行预防及处理。
2.2岩爆多发生地段围岩均存在节理裂隙不发育、硬度大、整体性好、埋设大等特点制定了给开挖工作面喷洒高压水、喷射纤维砼、打设超前应力释放孔、及时疏散人员、机械设备防护、设置专职安全人员警戒、局部挂网等措施。
钻爆法隧道施工技术
光面的形成
隧道光面爆破开挖效果
光面爆破贯穿裂纹的形成过程
一 钻爆开挖
光面爆破起爆顺序 3、周边孔
2、辅助孔
1、掏槽孔
一 钻爆开挖
预裂爆破是沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药 或装填低威力炸药，在主爆区之前起爆，从而在爆区与保留 区之间形成预裂缝，以减弱主爆区爆破时对保留岩体的破坏 并形成平整轮廓面的爆破技术。
四 监控量测
➢ 监控量测频率
光面爆破和预裂爆破的异同
相同点
为控制爆破 装药方式相同
不同点
光面爆破适用于 硬岩，预裂爆破 适用于软岩
炮眼起爆顺序不同
一 钻爆开挖
1.3 掏槽爆破技术
隧道开挖面上的炮眼，按其在爆破中所起的作用主要分为： 掏槽眼、辅助眼、周边眼。掏槽爆破炮眼布置形式可分为斜眼 掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。
掏槽眼 辅助眼 周边眼
非电毫秒雷管结构示意图
1—塑料导爆管；2—塑料连接套； 3—消爆空腔； 4—空信帽； 5—延期药； 6—加强帽； 7—正起爆药； 8—副起爆药； 9—金属管壳
连通器
连接块
导爆管并串联起爆网路示意图
一 钻爆开挖
➢ 电力起爆法
利用电能引爆电雷管进而直接或通过其他起爆方法起爆 工业炸药的起爆方法，起爆器材包括电雷管、导线、起爆电 源和测量仪表。
用
三 初期支护
➢ 锚杆的种类 普通水泥砂浆锚杆是以普通水泥砂浆作为黏结剂的全长黏
结型锚杆，常用做系统锚杆和超前锚杆； 药卷锚杆是以快硬 水泥卷、早强砂浆卷或树脂药卷作为锚固剂的锚杆；中空注浆 锚杆，主要有普通中空注浆锚杆、自进式中空注浆锚杆和组合 式中空注浆锚杆三种。
普通水泥砂浆锚杆
药卷锚杆
山岭隧道施工—钻孔爆破施工技术(铁路隧道施工)
● 药柱直径与约束条件。实践表明在药柱直径较小 的情况下，增强药柱的约束条件可以显著提高炸药 的爆速，减小其临界直径值。工程爆破采用柱状装 药时，常用药卷的“临界直径”来表示炸药的爆炸 稳定性。
③爆破漏斗的分类 根据爆破作用指数 值的不同，将爆破漏斗分为以下四种。 A.标准抛掷爆破漏斗；D.松动爆破漏斗。
爆破漏斗分类
（3）柱状药包的爆破特点 当炮孔装药长度远大于横断面的直径时，形成圆柱状延长 药包，简称为柱状药包。它是工程爆破中应用最为广泛的 药包。
图4.4.3 爆破漏斗的几何要素
①爆破漏斗的几何要素 a.自由面 自由面是指被爆破的介质与空气接触的面，又
称为临空面。 b.最小抵抗线 最小抵抗线是指药包中心距自由面的最短距离。
习惯上用W表示最小抵抗线。
c.爆破漏斗半径 爆破漏斗半径是指形成倒锥形爆破漏斗的底圆半
径。常用r表示爆破漏斗半径。
d.爆破漏斗破裂半径 爆破漏斗破裂半径简称破裂半径，是指从药包中心 到爆破漏斗底圆圆周上任一点的距离。 e.爆破漏斗深度是指爆破漏斗顶点至自由面的最短 距离。图中的H表示爆破漏斗深度。
图4.4.1 爆破的内部作用 R0—药包半径； R1—粉碎区半径； R2—裂隙区半径
2）爆破漏斗 当单个药包在岩体中的埋置深度不大时，可以观察 到自由面上出现了岩体开裂、鼓起或抛掷现象。这 种情况下的爆破作用叫做爆破的外部作用，其特点 是在自由面上形成了一个倒圆锥形爆坑，称为爆破 漏斗。如图4.4.3所示。
① 耦合装药。药卷与炮孔在径向无间隙 （图4.4-15(a)），如散装药。
② 不耦合装药。药卷与炮孔在径向有间隙，间隙内 可以是空气或其他缓冲材料（图4.4.15(b)），如水、 砂等。
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。
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岩体隧道钻爆法施工过程技术
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1-蟹爪；2-受料机；3-机身；4-链板输送机；5-带式输送机
岩体隧道钻爆法施工过程技术
因受蟹爪拨渣限制，岩渣块度较大时，其工作 效率降低，故主要用于块度较小的岩渣及土的装 渣作业。 技术生产率： 60~80m3/h
岩体隧道钻爆法施工过程技术
(3)立爪式装渣机
➢多采用轨道走行，也有采用轮胎走行或履带
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第二节 装渣与运输
一、装渣
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：
ZRLS
式中，Z——单循环爆破后石渣量； R——岩体松胀系数，见表；
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岩体 级别
土石 名称
松胀 系数
Ⅵ
砂砾 1.15
粘性 土
技术生产率： 120~180m3/h
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LZ－120D
生产率：120m3/h 轨距600；762mm 装载宽度：4200mm
扒取高度：1375mm 卸载高度:1840mm 运输槽宽度：880mm
最小弯道半径：9m
行走速度：0.35;0.61m/s
运输链速度：0.70m/s 岩体总隧道功钻爆率法:施4工5过kW程技术 机重：11.8t 适应巷道最小断面（宽×高）3×2.8m
岩体隧道钻爆法施工过程技术
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岩体隧道钻爆法施工过程技术
岩体隧道钻爆法施工过程技术
岩体隧道钻爆法施工过程技术
➢轨道走行式装渣机：须铺设走行轨道，因此其工 作范围受到限制。 ➢轮胎走行式装渣机：移动灵活，工作范围不受 限制。但在有水土质围岩的隧道中，有可能出现 打滑和下陷。
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第七章 隧道施工工艺及施工技术
➢装渣机的选择应充分考虑围岩及坑道条件、工作 宽度及其与运输车辆的匹配和组织，以充分发挥各 自的工作效能，缩短装渣的时间。 (1)翻斗式装渣机
岩体隧道钻爆法施工过程技术
岩体隧道钻爆法施工过程技术
岩体隧道钻爆法施工过程技术
岩体隧道钻爆法施工过程技术
岩体隧道钻爆法施工过程技术
2.4 装渣与运输
一、装渣
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：
ZRLS
式中，Z——单循环爆破后石渣量； R——岩体松胀系数，见表；
1.25
Ⅴ
砂夹 卵石
1.30
硬粘 土
1.35
Ⅳ 石质 1.6
Ⅲ 石质 1.7
Ⅱ 石质 1.8
Ⅰ 石质 1.85
△——超挖系数，视爆破质量而定，一般可
取1.15~1.25； L——设计循环进尺； S——开挖断面面积。
岩体隧道钻爆法施工过程技术
(二)装渣方式 装渣的方式可采用人力装渣或机械装渣。
➢人力装渣：劳动强度大、速度慢，在短隧道缺乏 机械或断面小无法使用机械装渣时才考虑采用。 ➢机械装渣：速度快、可缩短作业时间，目前隧道 施工中经常采用，但仍需配少数人工辅助。
走行的。以采用电力驱动、液压控制的较好。
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2
4 5
3 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)
岩体隧道钻爆法施工过程技术
No Image
岩体隧道钻爆法施工过程技术
装渣机前方装有一对扒渣立爪，可以将前方 或左右两侧的石渣扒入受料盘，其它同蟹爪式 装渣机。立爪扒渣对岩渣的块度大小适应性强， 轨道走行时，其工作宽度可达到3.8m，工作长 度可达到轨端前方3.0m。
岩体隧道钻爆法施工过程技术
(2)蟹爪式装渣机
➢多采用履带走行，电力驱动，是一种连续装渣 机，其前方倾斜的受料盘上装有一对由曲轴带动 的扒渣蟹爪。装渣时，受料盘插入岩堆，同时两 个蟹爪交替将 岩渣扒入受料 盘，并由刮板 输送机将岩渣 装入机后的运 输车内。
岩体隧道钻爆法施工过程技术
3 2 1
12 4 5
有风动和电动之分，是利用机体前方的铲斗铲 起石渣，然后后退并将铲斗后翻，经机体上方将石 渣投入机后的运输车内。
岩体隧道钻爆法施工过程技术
3 2
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1-行走部分；2-铲斗；3-操纵箱；4-回转部分
岩体隧道钻爆法施工过程技术具有构造简单，操作方便的特点，但工作宽度一 般只有1.7~3.5m，长度较短，须将轨道延伸至渣堆， 且一进一退间歇装渣，箕斗容量小，工作能力较低， 主要使用于小断面或规模较小的隧道中。 技术生产率： 30~120m3/h
岩体隧道钻爆法施工过程技术
(三)装渣机械 隧道用的装渣机又称装岩机，要求外形尺寸小，
坚固耐用，操作方便和生产效率高。 装渣机械按其扒渣机构型式可分为：铲斗式、
蟹爪式、立爪式、挖斗式。 ➢铲斗式装渣机为间歇性非连续装渣机，有翻斗后 卸、前卸和侧卸式三个卸渣方式。
岩体隧道钻爆法施工过程技术
➢蟹爪式、立爪式和挖斗式装渣机是连续装渣机， 均配备刮板(或链板)转载后卸机构。 装渣机的走行方式有轨道走行和轮胎走行两种。
(4)挖斗式装渣机 其扒渣机构为自由臂式挖掘反铲，其它同蟹爪式
装渣机，并采用电力驱动和全液压控制系统，配备 有轨道走行和履带走行两套走行机构。立定时，工 作宽度可达3.5m，工作长度可达轨道前方7m多，且 可以下挖2.8m和兼作高8.34m范围内清理工作面及 找顶工作。
技术生产率： 250~300m3/h