几种常见的洞挖爆破方法

几种常见的洞挖爆破方法

摘录时间:2010-7-6 11:37:42 上海浩波专业钻孔公司

Suidong Kaiwa

隧洞开挖(tunnel excavation)

在土体和岩体中挖掘水工隧洞或其他平洞，将土和岩石松动、破碎、掘进和运渣的工程，称为隧洞开挖工程。它与露天开挖相比，具有工作面狭窄、工序多，干扰大、劳动条件艰苦、不安全因素多，难以投入较多劳力或机械设备等特点。隧洞开挖的主要作业工序是掘进（含钻爆）、出渣、安全支护。

隧洞掘进的方法取决于地质情况、断面大小、支护方式、工期要求、施工机械设备和技术水平等条件。在岩石中普遍采用隧洞钻孔爆破法和全断面隧洞掘进机法；在土体中可用锄、镐或风镐直接开挖，也可采用盾构法或顶管法。隧洞的掘进方式：1、全断面掘进。在隧洞全断面布孔钻爆、出渣，循环推进；2、分步开挖法，按台阶预留部位不同，可分为上台阶法（上导洞）、下台阶法（下导洞）和側台阶法（側导洞）。上、下台阶可同步向前推进，亦可先挖导洞，而后扩大开挖成全断面。导洞扩挖可在导洞全长挖完之后进行，也可和导洞开挖同步进行。此法扩挖速度快，隧洞成型好，保证率高。先挖导洞可预先查清围岩地质、水文情况，不仅为选定临时支护提供依据，还可为洞内通风和排水创造良好条件。但导洞的造价较高，尺寸不宜过大。

通常多采用全断面开挖。当地质条件较差或洞径过大时，可采用分步开挖法。无论用哪种掘进方式，都必须将洞脸、洞口支护，以免导致洞脸二次削坡，造成浪费，甚至酿成事故。洞脸削坡应自上而下进行，做好危石处理，并对坡面进行锚固和挂网喷固，或其他加固措施。同时做好排水工作。洞口一般需设防护棚或挡石栏栅，洞口开挖经验收合格后方可进洞掘进。

出渣包括装渣和运输。装渣一般以机械为主，少数情况下辅以人力。装渣机械以装岩机、装载机和挖掘机等为主。运输以自卸汽车为主，有时洞径较小时，也可使用有轨运输。如弃渣场距离较远，为缩短出渣时间和提高机械利用率，可先将石渣运至洞口附近临时渣场，利用洞内钻孔时间再二次倒运至弃渣场。汽车运输应在洞内设置回转场地，必要时可设汽车转向台。为解决洞内空气污染问题，除加强通风外，可在施工机械上安装净化装置，或选用低污染的机械等。

Quanduanmian Kaiwafa

全断面开挖法(fill-section excavation)

隧洞按设计断面一次性全断面掘进的施工方法称为全断面开挖法。其中又分掘进机法和爆破法两种。掘进机法主要用于中硬以下的岩石开挖。爆破法用于洞

径10M左右以下的中硬或坚硬岩石的开挖。

全断面开挖爆破法，一般采用多臂液压台车钻孔，装药车装药爆破、装载机或挖掘机装渣、自卸汽车运渣全机械化施工法。此法循环进尺快，生产效率高，是目前世界上较为先进的隧洞开挖法。全断面开挖法的循环进尺多在2.5-5.0M

之间，遇有地质条件较差的部位，掘进与支护并行，循环进尺一般控制在2.5M

以内。

先进的多臂液压台车，设有钻孔定位及操作全自动化控制系统，使掏槽孔、辅助孔和周边孔的钻孔定位能得到有效的控制，从而保证了爆破效果，提高了爆破效率。国内现有的国产与进口多臂液压台车，尚没有配备上述控制系统，有些使用单独的红外线定位器，钻孔位置虽然得到保证，但钻孔时的定位受人的影响因素较大，有时使钻孔不能到位，爆破效果的稳定性较差。

全断面爆破开挖法的掏槽孔、辅助孔和周边孔的作用，属三位一体，任何一部分出现问题都会使钻爆效率受到影响。掏槽孔爆破效率直接控制钻爆循环进尺，是该法的关键所在，也是技术性较高的工作。辅助孔爆破在掏槽取得深度的基础上，扩大断面的开挖面积。周边孔爆破控制隧道断面形状，决定了超欠挖的大小，也是该法的关键技术，它一般采用预裂爆破法或光面爆破法。掏槽孔与周边孔的钻孔精度都要求很高。

全断面爆破开挖法，往往要求锚喷支护及时跟进，在岩石条件较差时，还必须采用不同的行之有效的其他支护措施。在各种支护措施跟进的情况下，应注意爆破规模，必须控制单响爆破药量，以避免损失支护结构。

全断面爆破开挖法，因为爆破作业及装载机、挖掘机及大量汽车在洞内施工，各种有害气体污染较重，应加强通风和设置必要的净化装置。当隧洞较长时，通风显得尤为重要，国内多采用轴流通风措施，必要时应设计支洞或竖井，加强通风。长隧洞开挖的通风费用，有时可能占到洞挖总费用的30%。

掘进机的使用在我国始于20世纪60年代，曾在西耳河一级电站、天生桥二级电站和引大入秦等工程中应用。岩石为石灰岩、砂页岩、砂岩、砂质粘土岩等中硬及软岩。国内使用的掘进机有：MRH-S200型悬臂掘进机、180型双护盾掘进机、SJ-58A型掘进机等。掘进机一般配有扒渣出渣设备，实现掘进、装渣、运渣全程机械化。由于掘进机多在软岩中使用，因此喷混凝土支护必须随时跟进，一般开挖1M多，随即支护，封闭岩面。

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Suidong Zuankong Baopofa

隧洞钻孔爆破法(tunnel blasting method by drilling)

在隧洞掌子面通过钻孔、装药、起爆而破碎介质达到向前推进的方法，称为隧洞钻孔爆破法。它的工序还包括通风散烟和安全检查（包括撬挖松石）等。从第一次钻孔起，经过爆破、通风、出渣，到第二次钻孔开始，称为一个作业循环。

钻孔爆破必须先进行设计，其内容包括：炮孔布置、掏槽方式，炮孔深度、角度和间距、装药量、装药结构，炮孔堵塞方式、起爆网络等。钻孔爆破法的布孔，按其作用分为掏槽孔、辅助孔和周边孔。掏槽孔主要是打开临空面，是控制循环进尺的关键，一般分斜孔掏槽和直孔掏槽两大类。辅助孔是掏槽成型后扩大洞挖的主要手段，带有台阶爆破的性质。周边孔控制隧洞的轮廓，多用预裂爆破法或光面爆破法。

掏槽孔的布置方式，种类繁多，以能爆到设计的开挖循环进尺和打孔量少为原则。直眼掏槽以一至几个空孔为初始临空面，其中又以大空眼（φ60-250mm）的效果最好。常用的直眼掏槽有菱形掏槽、螺旋形掏槽和对称形掏槽等。斜眼掏槽有“V”形掏槽、扇形掏槽等。也有将二种掏槽方式配合使用的混合掏槽法，在钻孔技术稍差时，往往能取得较好效果。

周边孔采用预裂爆破时，应先进行预裂爆破，再钻掏槽与辅助孔。当周边预裂孔与上述孔同时起爆时，预裂孔宜超先于掏槽孔100ms左右起爆，但要注意预裂孔爆破时不应拉坏辅助孔。周边孔光面爆破应尽量选用导爆索网络，为保证它不被辅助孔爆破时拉断，可采用双向环形网络，多个起爆点起爆的方法予以解决。

起爆方法：以塑料导爆管雷管为主的非电起爆系统已逐步替代火雷管和电雷管（包括毫秒延期和半秒延期等）起爆系统，而且事故率大大降低。延期时间：掏槽孔的段间差宜控制在50-100ms。辅助孔及其与掏槽孔的段间时差应控制在100-500ms。上述时差，可基本保证岩石被爆落并抛掷出去，为后续钻孔形成良好的临空面。

隧洞钻孔爆破采用深孔爆破时应注意管道效应的影响，孔径与药径的比值选在1.14-1.15之间，一般可防止管道效应的发生。

Shujing Kaiwa

竖井开挖(shaft excavation)

挖掘垂直或倾角较陡的井洞，将土或岩石松动、破碎、掘进和出渣的工程，称为竖井开挖。它与隧洞开挖相比，受施工条件限制，开挖较为困难。开挖方法分全断面开挖与先导洞后扩挖成型两种。

全断面开挖采用全断面一次爆破成型，一般自上而下进行，称为正挖，反之称为反挖。常用于下部无出渣条件，或有出渣条件而不能满足工期要求的竖井。用钻爆法全断面一次爆破的参数可按全断面开挖法的原则选取，并结合施工通过