隧道洞身开挖工程施工方案

隧道洞身开挖工程施工方案

6.1 洞身开挖方案的选择

根据围岩级别及周边环境采取多种开挖方法：

正洞洞身Ⅳ级围岩采用台阶不留核心部分部开挖，Ⅲ级围岩段采用全断面开挖。

Ⅲ级围岩采用光面爆破工艺开挖，多功能作业台架配合风动凿岩机钻孔，塑料导爆管微差毫秒雷管起爆,循环进尺2.2m；Ⅳ级围岩台阶法施工地段,上台阶先采用光面爆破开挖。下台阶风钻钻孔，人工装药，非电毫秒雷管微差控制爆破，循环进尺2.25m；形成超前支护、开挖、初期支护、仰拱填充、二次衬砌、附属工程均衡生产、整体推进的施工格局，断层破碎带及其影响带地段初期支护及时成环，根据围岩量测结果及时施作二次衬砌。

6.1.1 上下台阶不留核心部开挖

首先进行上半断面开挖，并及时施作初期支护；再进行下半断面开挖，并及时进行初期支护；最后进行仰拱混凝土及二次衬砌。下半断面施工20～25m后施做仰拱。根据围岩量测信息确定合理的衬砌时间，衬砌后根据施工进度需要施做水沟电缆槽。

上台阶支架式风钻钻孔，光面爆破开挖。下台阶支架式风钻钻孔，人工装药，非电毫秒雷管微差控制爆破，光面开挖爆破施工完毕后，初喷混凝土封闭围岩。待混凝土初凝后，按设计的支护参数施作中空注浆锚杆。锚杆安装完毕，在锚杆外端挂设钢筋网片，复喷混凝土达到设计厚度。开挖爆破后，采用挖掘机配合装载机装碴，自卸汽车运输。台阶法施工工艺流程图见图6-1。

6.1.2 全断面开挖

全断面光面爆破法施工采用多功能作业台架配合风动凿岩机钻孔，砼喷射机械手、湿喷机湿喷混凝土。采用挖装机装碴。施工中合理调整工序，实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。围岩稳定性好时复喷混凝土作业与钻爆作业拉开距离平行作业。

全断面施工工艺流程图见图6-2。

图6-1 台阶法施工工艺流程图

图6-2 全断面施工工艺流程图

6.2 爆破工程

6.2.1 钻爆设计

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、钻岩机具和爆破器材等做好钻爆设计，合理地确定炮眼的布置、数目、深度、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确定指导钻爆施工，达到预期的效果。

此隧道为全长876m的单线隧道，最大埋深约87.0m，左侧距既有太岚线最近线间距约为14m，所以要根据爆破震动的安全距离，选择合适的爆破参数进行爆破。

1 炮眼的种类和作用

按用途不同，将工作面的炮眼分为三种

a 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布置几个装药量较多的炮眼。其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面。

位置:断面中央偏下,便于掌握打眼方向、其它炮眼借助自重崩落；尽可能布置在软弱岩层中。

掏槽方式：采用楔形掏槽，其炮眼与工作面夹角为55°～70°，每侧眼竖向间距取300mm～500mm，横向水平间距600mm～1100mm，每对眼底间距100mm～200mm，不能打透。

装药量：装药系数0.7～0.8。装药结构：反向耦合连续装药结构，深度比其他炮眼加深200mm。

b 辅助眼

位于掏槽眼和周边眼之间的炮眼称为辅助眼，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。布置：均匀布置，间距500～700mm，装药量：装药系数0.45～

0.6。

c 周边眼

沿隧道周边布置的炮眼。要严格控制爆破参数，尽量减少超挖欠挖现象。布置：

W

E

m =

……………… （6.1） 式中 m ——炮眼密集系数，一般取0.6～1.0 E ——周边眼间距，一般取350mm ～600mm W ——最小抵抗线，400mm ～650mm

装药集中度：软岩：70～120g/m;中硬：200～300g/m ；硬岩300～350g/m d 底眼布置

1)底眼间距一般400～700mm ，抛碴爆破时，采用较小的间距

2)底眼眼口应比巷道底板高出150～200mm 但其眼底应低于底板100～200mm 3)装药满度系数为0.5～0.7。 2 隧道爆破的参数设计

a 炮眼数目的确定

1)通过计算确定炮眼数目：以总装药量与单个炮眼装药量之比来计算

)(r n qS N ⋅= ……………… （6.2）

式中 N ——炮眼数目（个）

q ——爆破单位炸药消耗量，见表6-1 S ——开挖断面积（m 2） n ——炮眼装药系数，见表6-2

r ——炸药的线装药密度（kg/m ），见表6-3。

表6-1 单位炸药消耗量q 值

表6-2 炮眼装药系数n

2)查表确定炮眼数目N。查一些经验数据，列于表6-4。该表适于炮眼直径32-50mm 的爆破，不装药炮眼未予计入。当采用小直径炮眼或大直径炮眼时，炮眼数目上相应增减。

表6-4 炮眼数目N参考值

b 炮眼布置

炮眼布置根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，掏槽眼加深10%～20%。

根据炮眼布置的原则，先布置掏槽眼，然后根据地质情况及开挖断面的大小均匀布置辅助眼和周边眼。断面较大时，可根据上稀下密、周边适当加眼、中部均匀分布的原则布置辅助眼和周边眼。具体布置要求和方法如下：

合理的炮眼布置应能保证：

1)有较高的炮眼利用率；

2)先爆炸的炮眼不会破坏后爆炸的炮眼，或影响其内装药炮轰的稳定性；

3)爆破块度均匀，大块率少；

4)炮堆集中，飞石距离小，不会损坏支架或其他设备；

5)爆破后断面和轮廓符合设计要求，壁面平整并能保持围岩本身的强度和稳定性。

炮眼布置方法和原则：

1)工作面上各类炮眼布置是“抓两头、带中间”。即首先选择适当的掏槽方式和掏槽位置，其次布置好周边眼，最后根据断面大小布置崩落眼。

2)掏槽眼布置会影响岩石的抛掷距离和破碎块度，通常布置在断面的中央偏下，并考虑崩落眼的布置较为均匀。

3)周边眼一般布置在巷道断面轮廓线上。按光面爆破要求，个炮眼要相互平行，眼底落在同一平面上。底眼的最小抵抗线和炮眼间距通常与崩落眼相同，为保证爆破后在隧道底板不留“根底”，并为铺轨创造条件，底眼眼底超过底板轮廓线。

4)布置好周边眼和掏槽眼后，再布置崩落眼。崩落眼是以槽腔为自由面而层层布置的，均匀地分布在被爆岩体上，并根据断面的大小和形状调整好最小抵抗线和邻近系数。

c 炮眼直径

1)大小直径炮眼的比较。

采用大直径炮眼（直径50～70mm）能提高掘进速度。一般之适合于石质较好的隧道大断面开挖，并采用重型凿岩机和大型装渣机是采用。小直径炮眼（直径20～40mm）是在采用轻型高频凿岩机和优质凿岩工具配以高威力炸药的基础上发展起来的。采用小直径炮眼，可提高凿岩速度，不仅开挖轮廓线整齐，减轻了对魏延的破坏，并减少了炸药、钢钎、硬质合金钻头等材料，以及动力的消耗。

2)确定炮眼直径的原则

在一定的掘进条件下，能达到较高的炮眼利用率。

在掘进循环中，使钻眼、装药、爆破、装渣、支护等所用的时间最少。

爆下的石渣符合装渣要求。

开挖断面符合要求，围岩稳定。

功效高、材料消耗少。

应考虑与炸药包的直径响匹配。