地下工程爆破

PAGEPAGE95·隧道地下工程爆破——中建五局隧道公司技术培训教材之一中建五局隧道公司2011年4月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1．隧道爆破 31.1隧道爆破的基本概念 31.2常用术语及各部位炮眼名称 51.3隧道爆破设计 61.4小断面导坑爆破设计 271.5软岩隧道爆破设计 351.6中硬岩、硬岩隧道爆破设计 431.7隧道光面爆破、预裂爆破 532．特殊条件下的隧道爆破 662.1软弱围岩隧道大断面开挖爆破 662.2瓦斯隧道爆破 752.3微振动爆破 813．爆破对隧道围岩的扰动破坏 823.1扰动破坏的主要特征 833.2不同爆破方法对隧道围岩的扰动影响 834．隧道爆破质量检验标准 864.1影响隧道爆破质量的因素 864.2隧道爆破质量检验标准 904.3关于质量标准的解释 92地下工程爆破随着土建工程的大规模发展，修建地下建筑物总是不可缺少的，除铁路、公路、矿山井巷、油库、工厂外，在大型水库、农田水利的长大水工隧洞和水力发电站等工程内，地下建筑物也都占有相当的比重。地下工程爆破系指山体内的隧道、坑道、斜井、竖井和各种洞库爆破的总称。本书主要叙述铁路、公路隧道的爆破设计与施工方法，其他地下工程的开挖与此均有相似之处，只作扼要叙述。1．隧道爆破1.1隧道爆破的基本概念1．单自由面爆破隧道爆破为只有一个临空面的单自由面爆破。因而，爆破时受到岩石的夹制作用影响较大。通常它的装药量较露天爆破要多。而且，形成第二个临空面的掏槽技术，是隧道爆破的关键技术。2．受地质条件影响大通常隧道爆破受地质条件的影响比露天爆破更大。因此，必须充分重视岩层的节理、裂隙、软弱夹层、断层破碎带、涌水等对爆破效果的影响。3．受原始地应力场的影响用爆破方法在山体中开挖隧道时，由于隧道上方有一定的覆盖厚度，使隧道在山体或地层中有一埋置深度。隧道开挖之前，地层处于原岩应力状态，保持着相对平稳和稳定，地层处于相对静止状态，通常称为原始应力状态。隧道开挖后，挖出了隧道断面内的岩体，产生了新的临空面，导致围岩面产生应力重分布。模型试验证明，炮眼在爆破时裂缝的生成方向，通常有与主应力方向一致的现象，即裂缝生成的顺压力原理。此外，水平方向炮眼的下方有第二个临空面时，岩体自重产生的重力作用无疑会有助于这些炮眼的爆破。但是，某些埋深很大的坚硬岩层中会存在很高的原始地应力，使得爆破变得格外困难。有时甚至于要先打卸载孔减压，以顺利完成爆破工程。这些事实都告诉我们，隧道和地下工程爆破时，应对原始地应力场的影响给予必要的注意。4．受狭小空间的制约地下工程因其高度宽度有限，场地相对狭小，施工中也受到一定限制。如一次爆破的进尺就有一定限度。受钻进效率及一次掏槽深度的制约，而有一个一次爆破的合理深度。此外，隧道的掘进速度相当程度上受制于在相对狭小的洞内采用的机械装备的效率。这些都是与地面爆破工程不相同的。5．对爆破效果应有一个综合的技术要求由于地下工程的特点，对隧道爆破效果的评价应当是一种综合技术要求。即除了循环爆破进尺深度、炮眼利用率、雷管炸药等爆破器材的消耗指标外，通常还对破坏块度、渣堆形状及抛掷距离、隧道围岩稳定的影响及成形指标，如炮眼痕迹保存率等有明确的要求。通常隧道工程均要求采用光面爆破或预裂爆破技术。1.2常用术语及各部位炮眼名称l.隧道爆破常用的术语(1)掏槽——在隧道开挖断面中部偏下位置，钻一定数量炮眼，并且超量装药，破碎并抛掷岩石，首先形成一个槽腔构成新自由面的技术。这个新增加的自由面（临空面）将为后续的其它炮眼爆破创造条件。(2)循环进尺——一次开挖爆破的隧道进尺。(3)炮眼间距——两相邻炮眼的中心距离。(4)抵抗线——装药中心至自由面的最小距离。(5)炸药单耗——爆破1m(6)炮眼单耗——爆破1m3(7)炮眼利用率——实际循环进尺与炮眼深度之比。(8)围岩——开挖边线以外的隧道保留的周围岩体。(9)眼痕率——隧道爆破后，围岩表面保留的炮眼痕迹与周边炮眼数（不包括底眼）之比。2.隧道爆破各部位炮眼名称隧道爆破各部位炮眼如图1-1所示。(l)掏槽眼——开挖断面中下部，最先起爆的一些炮眼。(2)扩槽眼——随掏槽眼之后图1-1隧道爆破各部位炮眼名称爆破的一部分炮眼。(3)边墙眼——直墙部位的炮眼。(4)拱顶眼——隧道拱圈部位的炮眼。(5)周边眼——周边轮廓线上的炮眼。(6)底板眼——隧道最底部的一排炮眼。(7)二台眼——紧挨底板眼之上的炮眼。(8)崩落眼——又称掘进炮眼。上述部位炮眼外的其余炮眼。1.3隧道爆破设计一、隧道开挖方法隧道开挖方法与隧道爆破方案之间有密切的关系。而隧道开挖方法则主要由隧道地质条件、所拥有的机械设备、技术水平及工期等决定。目前常用的有以下几种。1.全断面法全断面法适用于地质条件较好隧道（如图1-2所示），同时需配备一些大型施工机械，如钻孔台车、大型挖装机械车辆，衬砌模板台车等。全断面法由于可采用高效大型机具，施工场地宽敞，通风排水及管线布置简单，且最大限度地减少了开挖过程中对隧道围岩的扰动而被广泛采用。国内铁路系统如秦岭隧道采用全断面法，已成功实现平均月掘进350m，最高达450m以上的记录。实践表明，全断面法应是大多数隧道施工时首选的合理的先进的施工方法。图1-2全断面法2.半断面法半断面法通常也适用于地质条件较好的隧道（如图1-3所示）。在缺乏大型机械，或是中短长度隧道施工，配备过多大型设备成本过高时，常采用半断面法。这种开挖方法，又可分为微台阶法(上半断面台阶长为2.5-3.0m)及长台阶法。对于地质条件不够好的隧道，应采用短台阶或微台阶法开挖，并要按设计要求平时做好初期支护；必要时仰拱要紧跟施工。1-3半断面（正台阶）法3.分部开挖法在20世纪60、70年代以前，机械和隧道施工技术比较落后，曾广泛采用分部开挖法施工。如上下导坑法、下导坑法、蘑菇形开挖法等。这些施工方法由于工序繁多，对围岩多次扰动，并长时间暴露，有时还因要抽换支撑造成隧道失稳，隧道坍方经常发生。此外，作业空间的狭小，半机械的作业方式造成施工速度低下。上下导坑等落后施工方法由于其施工顺序的不合理性，导致用这种方法施工的隧道，大多在交付运营前后衬砌发生长大贯通裂缝。因此，今后一般不应再轻易选用这类施工方法。当然，隧道施工还有眼镜法、双侧壁导坑法、中隔壁法、临时仰拱法等等新技术，但因它们多用于非常软弱的围岩条件施工，此时，大多无需也不宜采用爆破方法，故不在本手册介绍范围。二、隧道爆破掏槽方法（一）直眼掏槽直眼掏槽是由若干个彼此距离很近的，垂直于开挖面的相互平行的炮眼组成。其中一个或几个不装药的炮眼称为空眼，其作用是给装药眼创造临空面，保证掏槽眼范围内的岩石被破碎。所以直眼掏槽就是利用一些相互平行、眼距不大的炮眼内炸药包爆炸的巨大能量，将掏槽区范围内的岩石破碎，并将其抛出槽外，从而形成一个设定的槽腔。这就为后续爆破的炮眼提供了一个平行于这些炮眼的第二临空面，然后按顺序起爆，直到设计的断面周边轮廓为止。1.直眼掏槽的优缺点直眼掏槽一般适用于中硬或坚硬岩层。由于炮眼垂直于掌子面，所以炮眼深度不受开挖断面宽度的限制，适宜打较深的炮眼以提高一次爆破的进度。所有的炮眼均垂直于掌子面，炮眼钻进方向易于控制。各台凿岩机之间相互干扰少，便于多台钻机同时作业，提高效率。同时，也较易控制钻眼精度和确保眼底均在同一垂直面上，炮眼利用率高达90%~100%。直眼掏槽爆破的渣堆较集中，抛渣距离小，可提高出渣效率，也不易打坏洞内管线设备。直眼掏槽的缺点是，爆破同样体积的岩体要消耗较多的炮眼数量及炸药量，炮眼的开眼精度及间距误差要求高。因此，直眼掏槽炮眼要求有熟练钻眼技术的人员施工。2．几种典型的直眼掏槽形式直眼掏槽技术发展过程中，先后有龟裂掏槽、梅花形小直径中空眼掏槽、螺旋掏槽、菱形掏槽、大直径中空眼掏槽等类型。目前采用较多的是中空眼直眼掏槽。炮眼深度在2.5m以下时，称为浅眼爆破。隧道爆破采用全断面开挖法时，常用3.5-5.0m深的炮眼进行深眼爆破，这时大多采用大直径中空眼直眼掏槽。1)浅眼直眼掏槽的典型形式浅眼直眼掏槽的典型形式，有龟裂直眼掏槽，五梅花小直径中空直眼掏槽，螺旋形掏槽，菱形掏槽，无空眼直眼掏槽等。(1)龟裂直眼掏槽龟裂直眼掏槽主要是利用龟裂眼起爆后，在整个炮眼深度范围内形成条状槽口，为辅助眼创造临空面。龟裂眼的布置分一般布置、六眼布置、七眼布置，如图1-4。图1-4龟裂掏槽炮眼布置（单位：cm）a）一般布置；b）六眼布置；c）七眼布置龟裂眼装药量一般不小于炮眼眼深度的90%，过小会产生炮眼内部爆通，孔口部位炸不开，碎石抛不出来的现象，影响槽腔的形成。(2)五梅花小直径中空直眼掏槽五梅花小直径中空直眼掏槽炮眼布置如图1-5。在1号眼的周围设置四个距离很近的小直径空眼作l号眼的临空面，l号眼起爆后，在中央形成一个孔洞，作其它眼的临空面，这样逐步扩大形成槽腔，提高炮眼的利用率。其装药量至炮眼深度的90%左右。(3)螺旋形掏槽比较成功的常用的螺旋形掏槽炮眼布置形式，见图1-6。石质软一些的，在中部布置两个小直径空眼，石质较硬的，布置三个小直径空眼，作为1号炮眼爆破的临空面。爆破顺序从1号眼开始，而后2号、3号、4号，螺旋形进行。装药量为炮眼深度的90%左右。在设计合理的情况下，较易形成槽腔，且掏槽爆破的振动效应较小。图1-5五梅花小直径中空直眼掏槽炮眼布置图1-6螺旋形掏槽炮眼布置（单位：cm）（单位：cm）(4)菱形掏槽常用的且能取得良好掏槽效果的菱形掏槽炮眼布置，见图1-7。较软的岩层中部布置一个小直径空眼，且炮眼间距取小值，较硬的岩层中部布置三个小直径空眼，且炮眼间距取大值，起爆顺序对称进行，如图1-7所示。1、2号炮眼爆后形成一个菱形槽腔。装药量取其炮眼深度的90%左右，一般均能取得满意的效果。图1-7菱形掏槽炮眼布置（单位：cm）图1-8无空眼直眼掏槽（单位：cm）(5)无空眼直眼掏槽无空眼直眼掏槽炮眼布置，见图1-8。l号眼爆破后，附近的岩石被粉碎和压缩，形成一个漏斗形空洞，这个空洞的直径往往比原炮眼直径大2~6倍之多，约为200mm，为后继炮眼创造临空面。它的优点是减少了炮眼数目，不需要大直径钻机，炮眼利用率可达90%以上。(6)小直径中空直眼掏槽在软岩、中硬岩层中，节理裂隙较发育的浅眼爆破，较为普遍采用小直径中空直眼掏槽，见图1-9。中间留一不装药的空眼，其周围的四个眼同时爆破，一般均能取得良好的掏槽效果。软岩时图1-9中的尺寸取大值，偏硬的岩层取小值，这根据石质情况灵活决定。装药量取炮眼深度的20%~60%。小直径中空直眼掏槽的优点是容易被工人所掌握，实施操作方便，需要雷管的段数比较少，适用于软岩、中硬岩。不足的是，与微振动掏槽及螺旋掏槽相比，爆破产生的震动强度要大一些。2)大直径中空直眼掏槽大直径中空直眼掏槽的中心空眼，一般是用重型凿岩机钻凿成较大直径的中空跟，由此逐渐扩大形成槽腔。常用的有单螺旋掏槽，双螺旋掏槽，对称掏槽等形式，见图1-10。图1-9小直径中空直眼掏槽（cm）图1-10大直径中空直眼掏槽炮眼布置形式a）单螺旋掏槽；b）双螺旋掏槽；c）对称掏槽采用大直径中空直眼掏槽，首先要求钻眼方向精确，尽量减少眼位偏差值；按设计的起爆顺序起爆，最好使用毫秒雷管；控制掏槽眼间距，且用于中硬岩、硬岩整体性好的岩体中，以防止殉爆。其次，控制掏槽眼的炸药用量，以防止“压死”而拒爆。大直径中空直眼掏槽的主要参数见表1-1、表1-2、表1-3。上述几种中深孔隧道爆破掏槽技术，要在实际工作中，根据不同种类掏槽的特征及现场的具体条件进行选择，并根据实际掏槽的效果进行改进，以期取得更好的技术经济效果。单螺旋掏槽中孔直径D，各掏槽眼与中空孔的中心距以及单位长度装药量之间的关系表1-1各掏槽炮眼abcd与中心炮眼的中心距离（mm）（1.0~1.2）D100~130（1.2~1.3）D130~200（1.3~1.4）D200~300（1.4~1.5）D300~400炮眼单位长度的装药量（kg/m）0.520.520.520.52双螺旋掏槽中孔直径D，各掏槽眼与中空孔的中心距以及掏槽炮眼单位长度装药量之间的关系表1-2中空孔直径D(mm）7585100110125150200各掏槽炮眼与中空孔眼中心距离（mm）a110120130140160190250b130140160170190230310c160175195210240290380d270290325350400455570第一圈掏槽炮眼单位长度装药量（kg/m）0.30.350.40.450.50.60.8第二圈掏槽炮眼单位长度装药量（kg/m）0.650.750.850.91.11.31.3对称掏槽中空孔直径D，掏槽眼与中空孔眼的最大距离a以及掏槽眼单位长度装药量Q之间的关系表1-3中空孔眼直径D(mm)502×5775851002×75110125150200掏槽眼与中空眼的中心距a（mm）90100130145175200190220250330掏槽眼单位长度装药量（kg/m）d=32mm0.200.300.300.350.400.450.450.500.600.80d=37mm0.250.350.350.400.450.530.530.600.700.95d=45mm0.300.420.420.500.550.630.650.700.851.11注：“d”为掏槽眼直径。3)深眼大直径中空直眼掏槽的典型形式大直径中空直眼掏槽的基本类型，一般有菱形，螺旋形及对称形，如图1-11所示。图1-11大直径中空直眼掏槽基本类型a）菱形b）螺旋形c）对称形菱形掏槽L1=(1~1.5)DL2=(1.5~1.8)D螺旋掏槽L1=(1~1.5)DL2=(1.5~1.8)DL3=(2.5~3.0)DL4=(3.5~4.5)D对称掏槽W=1.2D（一个空眼）W=1.2x2D(两个空眼)b=0.7a式中D为大直径空眼的直径。装药量一般取眼深的85%~90%。起爆顺序如图1-11所示。本类型适用于中硬岩石，图中大直径空眼可以是一个，可以是两个，也可以是三个，根据具体情况设定。4)大直径中空直眼掏槽的设计掏槽就是使掏槽眼按照一定的爆破顺序起爆，最初的几个炮眼爆破后形成一个槽口，使其余炮眼能向这个槽口顺利地爆破。槽口能否形成是掏槽设计和施工的技术关键。掏槽设计应考虑以下问题。（1）了解岩石的特性影响直眼掏槽的最重要的因素为岩石的特性，这可从隧道设计的地质纵断面图及现场勘探等有关资料上了解到。首先判明所爆岩石是属于塑性岩石还是脆性岩石，因为在直眼掏槽中塑性岩石要比脆性的困难得多；其次要了解岩石的结构，因为设计空眼掏槽时岩石的结构也是必须考虑的因素。层面、断裂面、软弱夹层或其他非连续性与非均质型都将成为设计时的特殊问题，并且大量断裂面或裂隙的存在对应力波的传播很不利。一般来说脆性岩石且完整性好，对于大直径中空直眼掏槽是更易于成功的。（2）空眼的直径与数量的考虑各种不同的直眼掏槽方法，主要差别在于给予装药眼的应力释放能量的不同。应力释放可以定义为使空眼与装药眼之间破碎与自由地膨胀到空眼的容易性。空眼愈大，破碎与膨胀愈容易。同样，所给的应力释放愈大，掏槽愈深。这一点不少大直径中空直眼掏槽法已给予肯定的证明。另一种说法，即空眼的容积要接近于最先一段起爆的掏槽眼所爆岩石膨胀所增大的体积，也就是考虑膨胀余量问题。否则，爆碎而抛不出来，导致掏槽失败。由此看来，空眼的直径要足够，空眼的数量要足够，至少满足膨胀余量的要求。具体来说，要根据现有的设备情况，钻眼的技术水平，施工进度及经济效益进行综合考虑后选定。目前，我国采用的空眼直径为75~100mm，空眼个数2~4个。为掏槽设计时考虑膨胀余量这一因素，现将各类岩石的岩石膨胀系数列于表1-4。岩石膨胀系数K值表1-4围岩类别IIIIIIIIIIVVVI围岩名称砂砾粘砂土一般土硬粘土岩石岩石岩石岩石K1.151.251.31.351.61.771.81.85（3）最先起爆的掏槽眼与空眼的距离在考虑碎石完全抛出的条件下，隧道局推荐的装药眼至空眼距离的计算公式（1-1）（1-2）式中：A——空眼中心至装药眼中心的间距，mm；φ——空眼直径，mm；d——装药眼直径，mm；a——空眼壁至装药眼眼壁的最小距离，mm；λ——与岩石种类、岩性、结构有关的系数（中硬以下取1.4~l.9，中硬以上取1.9~2.2）；π——圆周率。实践证明：空眼直径102mm，装药眼直径40mm，取空眼到装药眼壁的设计间距为18~20cm，只要钻眼精度有保证，掏槽爆破效果非常好。(4)炸药性能与装药量炸药的性质对直眼掏槽的影响很大，其中爆速最具决定性的意义。为使岩石从槽腔抛出而不固结，以选用与岩石性质相适宜的炸药为宜。这就是近年来人们研究的炸药与岩石的阻抗匹配问题。中硬岩石以选用爆速3000m/s左右的炸药为宜，采用硝铵类炸药是比较合适的。对于坚硬岩石，应选用爆速为4000m/s左右的炸药，如水胶、乳化类炸药。其次由于钻眼精度的原因，以及孔底部的抵抗线增大，夹制作用大，孔底部应采取加强装药措施，如耦合装药，或是选用高威力炸药等。在掏槽设计与施工中，装药量的多少往往是采用把炮眼基本填满，浅眼一般留出10~20cm的炮眼位置，深眼一般留出20~40cm的炮眼位置装填炮泥。掏槽眼装药量必须结合眼间距A与空眼直径φ来考虑。兰格福斯提出一个装药集中度q的计算公式可作为参考。q=1.5×10-3（A／φ）3/2(A-φ/2)（1-3）式中：q的单位为kg/m，A与φ的单位为mm。该式的缺点未考虑不同类型的岩石与炸药的性质，不能适用于所有条件。另外也可用体积公式计算，在中硬岩、硬岩中，使用硝铵类炸药进行掏槽爆破，据统计炸药单耗为1.4~1.8kg/m(5)钻眼偏差的允许值在设计直眼掏槽时，常常忽略的一个因素是，因可能产生的钻眼偏差及其对掏槽效果的影响问题,这必须引起足够的重视。因为，大直径中空直眼掏槽的成功，取决于十分靠近的炮眼，必须互相平行。所以钻眼的偏差必须加以限制。兰格福斯的理论认为，设计时必须考虑到钻眼时会发生的三种偏差：①开眼偏差Rc；②方向偏差Rd；③钻眼深入岩石中因层面、裂隙等可能引起的岩性偏差Rr。提出了计算总偏差R的公式，即R=(Rc²+Rd²+Rr²)½（1-4）式中：Rc=2；Rd=H;Rr=0.6H3/2。由上述公式计算得到的不同钻眼深度下钻眼的最小偏差值见表1-5。不同钻眼深度H下最小钻眼偏差值1-5H(m)123468Rc(cm）222222Rd(cm）123456Rr(cm）0.62.73.14.88.813.6R(cm）2.33.34.76.61116R/H(cm/m)2.31.61.61.61.82(6)起爆顺序与段间隔时差大直径中空直眼掏槽必须采用段发雷管，因一次响炮的即发雷管容易造成槽腔被堵塞。掏槽眼的起爆顺序，距空眼最近的炮眼最先起爆，一段起爆眼数视空眼直径及设置空眼的个数而定，同时受现有雷管总段数的限制，一般先起爆1~4个炮眼。后续掏槽眼同样按上述原则确定其起爆顺序及同一段起爆炮眼个数。至于段间隔时间，间隔为1s的段发雷管可以使每一段爆破的炮眼都有充分的时间来破碎岩石，并在下一段响炮以前把岩石抛出。此外还可以从响炮的顺序来判断是否发生殉爆和瞎炮事故。然而目前的秒级误差太大，大多使用毫秒级雷管，其段间隔时间从25~300ms，在实用中，开始几段一定要跳段使用，以免串段，实践证明段落间隔时差为50~100ms左右，掏槽效果均比较好。(7)顺向起爆与反向起爆对于顺向起爆与反向起爆问题，国内外有关专家都做过试验，其结论是：要想破碎效果好，取得较好的石渣粒度，就应采取反向起爆。只是那些装有零段雷管的炮孔才可采用顺向起爆，其余炮眼应使用反向起爆。周边预裂爆破应采用零段雷管和顺向起爆以减少超挖。因此掏槽眼除第一段顺向起爆外，其余眼均应采用反向起爆，以便于破碎岩石，并将碎石抛出槽外。（二）、斜眼掏槽掏槽炮眼与开挖面成一定角度打入，充分利用原有的唯一自由面，以实现掏槽爆破。在一次爆破深度较大时，往往需要采用多重斜眼掏槽。常用的掏槽形式为V形掏槽，或称楔形掏槽。这种掏槽，只要钻眼精确（达到要求深度，保证角度正确），按设计装药，一般均能取得良好效果。它适用于中硬岩、硬岩的中深眼爆破。中深眼没有统一的规定，一般将炮眼深度1.5-3.5m大断面中深眼隧道爆破有以下几种掏槽类型。而v形掏槽是在浅眼楔形掏槽的基础上发展起来的。有的文献上也叫多重楔形掏槽。1．三级复式楔形掏槽我们曾多次使用的效果较好的三级复式楔形掏槽，见图1-12。图1-12a)设计循环进尺为3.5m，图1-12b）设计循环进尺为2.5m。这种掏槽适用于单线铁路隧道全断面爆破开挖。图1-12三级复式楔形掏槽（单位：cm）一般情况下：上下排距为50~90cm，硬岩取小值，中硬岩取中值，软岩取大值；在硬岩中爆破时，最好全部采用高威力炸药（如胶质炸药，乳化炸药，水胶炸药等）；排数通常只用上下两排即可，岩石十分坚硬时可用三排或四排；炮眼深度小于2.5值得注意的有以下几个关键技术问题。(l)楔形掏槽在断面较宽时，应当尽量缩小掏槽角，因而也要尽量加大第一级掏槽眼的水平间距。新手往往想不到这一点。(2)楔形掏槽在炮眼较深时(如大于2.5m)，其底部加强装药应保持炮眼全长的1/3长度，前部装药（柱状结构）集中度可以减为底部装药集中度的40%-50%或换成威力较低的炸药。不应把炸药装填到炮眼口，而应大约留出20%的炮眼长度不装药，并装填不少于40cm长的炮泥。（3)楔形掏槽眼应每级均尽量同时起爆，以使用毫秒雷管爆破最好。段间间隔时差也不宜太短，以25-50ms较合适，以保证前段爆破的岩石破碎与抛掷。V形掏槽的优点：适用于各类岩层，不需大直径钻眼设备。缺点：受断面限制，钻眼角度不好掌握，岩碴抛掷较远。2.二级复式楔形掏槽这里介绍两个国外的实例供参考，见图1-13。图1-13a)是在法国洛林矿坚硬矿石中使用过的V形掏槽形式，炸药为铵油炸药，一般钻3.6m的炮眼，掘进进尺可达到3m以上。图1-13b)为《SwedishBlastingTechnique》杂志介绍的最普遍采用的V形掏槽形式，使用的炸药为硝化甘油炸药，比重l4kg/dm³，爆速5500m/s，钻眼和装药的参考数据见表1-6。掏槽形式的选定。掏槽选定的条件，掏槽形式的选定由以下几方面条件考虑决定图1-13二级复式楔形掏槽（单位：cm）图1-13b）的钻眼装药参数表表1-6炮眼直径（mm）掏槽深度（m）抵抗线（m）底部装药集中度（kg/m)垂向炮眼个数301.510.93381.61.21.43451.81.52351222.63①开挖断面的大小及宽度；②地质条件；③机具器材条件；④钻眼爆破技术水平；⑤开挖之技术要求等。(2)直眼掏槽与斜眼掏槽的选用条件根据以上条件把两大类掏槽适用条件加以对比，如表1-7。因此，应当根据现场条件因地制宜地选择恰当的掏槽方式，除考虑上述因素外，还应考虑经济及技术效果，而不应以不变应万变，死搬硬套。直眼掏槽与斜眼掏槽的适用条件表1-7序号直眼掏槽斜眼掏槽1大小断面均可以，小断面更优越大断面较适用2韧性岩层不适用对各种地质条件均使用3一次爆破深度可以较大受隧道宽度限制，不易太深（<5m）4技术要求高，钻眼精度影响大相对来说可稍差些5炸药用量较多相对较少些6需用雷管段数较多需用雷管段数少7钻眼互相干扰小钻眼时，钻机干扰大8碴堆较集中抛碴远，易打坏设备三、隧道爆破设计程序隧道爆破设计，一般分为准备阶段和设计阶段。准备阶段主要了解工程的基本情况，在现场做些小型试验，为设计做准备。设计阶段主要包括初步设计、试炮、调整参数做出正式设计。（一）准备阶段1．查阅工程设计图，了解工程情况(l)隧道开挖断面。(2)工程地质(3)施工方案。(4)工程对爆破开挖的技术要求。2．查阅并了解施工组织设计情况(1)工期安排。(2)机械设备。(3)开挖循环进尺。3．实地考察隧道周围的环境条件及有关情况4．爆破器材的选型、检测、制订购置计划5．进行小型爆破试验，如漏斗试验、成缝试验等（二）设计阶段(1)综合上述情况，考察确定开挖方案、炮眼直径、循环进尺。(2)查阅类似工程条件的有关资料和经验公式。(3)根据爆破试验的情况，及确定的开挖方案与工程经验做出隧道爆破的初步设计。(4)进行现场试爆，观测分析爆破效果。(5)根据试爆结果，调整有关爆破参数，做出正式隧道爆破设计。四、隧道爆破设计文件内容设计文件内容包括：炮眼布置图及装药参数表，综合技术经济指标表，编制说明等。（一）炮眼布置图通常应有开挖断面的正面炮眼布置图，其内容有：炮眼间距、抵抗线、总的断面尺寸、起爆顺序、装药量、一般为对称布置，故可一侧标注尺寸，一侧标注起爆顺序与单孔装药量。掏槽眼一般应单独画出施工大样详图。炮眼布置较为复杂时，应增掏槽部位炮眼布置的水平剖面图，并应标明钻眼方向，角度与钻眼深度。（二）装药参数表装药参数表应包括以下内容。(1)炮眼名称与编号。(2)炮眼参数，包括炮眼直径、炮眼深度、炮眼问距、炮眼抵抗线、同类炮眼数量等。(3)单眼装药量，有两种或两种以上炸药时应分别列出，并分别以卷数和重量列出。(4)段落装药量，即同段雷管的总装药量，以便于估算爆破振动强度。(5)雷管段号与装药结构。(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、雷管用量等。（三）技术经济指标(1)周边眼钻爆参数：间距、抵抗线、E/W值、炮眼深度、装药集中度、堵塞长度、起爆方式等。(2)工程量：开挖断面、循环进尺、爆破石方量、钻眼总数及总延米。(3)材料消耗：各类炸药消耗量、雷管消耗、其它材料消耗量。(4)其它数据指标：预计进尺、炮眼利用率、比钻眼量、比耗药量等。（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)设计未尽问题的说明。(6)安全事项说明。（五）其它必要的补充附图主要有装药结构图、爆破网路连接圈、钻眼分工顺序图等。无论是初步设计还是正式爆破设计图，均必须进行复核后才能交付施工使用。重要爆破工程，还应请专家对爆炸方案进行审查后才能实施。1.4小断面导坑爆破设计一、炮眼布置（一）炮眼数目的确定炮眼数目过少会影响爆破效果，过多会增加钻眼工作量，因而影响掘进速度。正确确定炮眼数目是取得良好爆破效果和提高掘进速度的重要条件之一。l.通过计算确定炮眼数目炮眼数目以总装药量与单个炮眼装药量之比来计算：N=KSL/Lnr（1-5）式中：N——炮眼数目，个；K——导坑爆破单位炸药消耗量(见表1-12)，kg/m3;L——炮眼深度，m;n——装药系数(见表1-8)；r——炸药的线装药密度(见表1-9)，kg/m；S——开挖断面积，m2。炮眼装药系数n值表1-8岩石f值炮眼名称10~208~107~85~63~41~2掏槽眼0.800.700.650.600.550.50辅助眼0.700.600.550.500.450.40周边眼0.750.650.600.550.450.40二号岩石硝铵炸药每米重量r值表1-9药卷直径（mm）323538404550r值（kg/m)0.780.961.11.251.591.92．查表确定炮眼数目N查一些经验数据，列于表1-10，该表适用于炮眼直径为38-46mm的导坑爆破，不装药炮眼未予计人。当采用小直径炮眼或大直径炮眼时，炮眼数目应相应增减。导坑炮眼数目N参考值表1-10开挖面积炮眼数目岩石等级导坑开挖断面积（m2）4~67~910~1213~15岩石等级软石（I-III类）10~1315~1617~1920~24次坚石（III-IV类）11~1616~2018~2523~30坚石（IV-V类）12~1817~2421~3027~35特坚石（VI类）18~2528~3337~4243~48然后，根据经验先布置掏槽眼，再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。导坑断面较大时，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。典型导坑眼布置图式见图1-14，具体布置要求如下：(1)掏槽炮眼的方向，在岩层层理明显时，应尽量垂直于层理面；(2)周边眼眼口可距已开挖轮廓线10-20cm，以利于钻眼。炮眼方向从眼口朝外稍为倾斜；(3)周边眼间距一般为40–60cm，辅助眼间距一般为60-80cm(4)除掏槽，所有炮眼眼底均应落在同一平面内，掏槽炮眼一般应比掘进炮眼深20cm。（二）炮眼直径与炮眼深度1.大小直径炮眼的比较采用大直径炮眼(50-70mm)能提高掘进速度。这主要是依靠减少炮眼数目来缩短钻眼。时间，以在循环时间不变时，相应地加长炮眼深度而达到目的。采用大直径炮眼的前提是，凿岩速度降低不现著；减少炮眼数目后，石渣块度符合装渣要求；开挖断面能达到设计要求和能够保持围岩稳定。故一般只适用于石质较好的隧道大断面开挖，并在使用重型凿岩机和大型装碴机时采用。小直径炮眼(直径24-48mm)是在采用轻型高频凿岩机和优质凿岩刃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。不仅开挖轮廓整齐，减轻了对围岩的破坏，并减少了炸药、钢钎、硬质合金钻头等材料，以及动力的消耗。所以是提高掘进工效，降低成本的重要措施。2．不同直径药卷与炮眼利用率及炮眼装填系数的关系如图1-15所示。3．确定炮眼直径的原则(1)在一定的掘进条件下，能达到较高的炮眼利用率。(2)在掘进循环中，使钻眼、装药、爆破、装碴、支护等所用的时间最少。图1-14导坑炮眼布置图1-15不同药卷直径炮眼装填眼利用率的关系1~6掏槽炮眼；7-13扩槽炮眼；14-26周边炮眼；18-21为上压顶眼；22-26为下底板眼；14-17为侧壁眼(3)爆下的石碴符合装碴要求。(4)开挖断面符合要求，围岩稳定。(5)工效高、材料消耗少。(6)应考虑与炸药包的直径相匹配。4．炮眼深度的有关影响因素炮眼深度决定了一个循环的钻眼、装碴工作量、循环时间以及施工组织和掘进速度。所谓合理的炮眼深度，应根据施工组织要求、技术条件与循环作业能力确定。一般随着掘进速度的提高，炮眼深度也相应加深。若施工组织与循环时间要求增大炮眼深度时，为避免炮眼利用率下降，应适当改进掏槽形式和增大炸药用量。5.单位炸药耗量不变，炮眼深度与炮眼利用率的关系见图1-16所示。6.炮眼深度的确定(1)经验值对于导坑爆破掘进，合理炮眼深度L大约在1.5-2.5m的范围内比较合适。(2)用经验公式计算采用垂直楔形掏槽时，按开挖断面宽度决定：L=(0.5-0.7)B按掘进循环时间决定：(1-6)式中：L——炮眼深度，m；B——开挖断面宽度，mT——掘进循环总时间，minN——炮眼数目，个；n——同时装药的人数，人；t’——每个炮眼装药所需的时间，min；t3——爆破与通风的时间，min；t4——从一个循环转入下一个循环作业过程所消耗的时间，min；m——同时钻眼的凿岩机台数，台；Vcp——平均钻眼速度，m/min;δ——凿岩机利用率，δ=08；S——开挖断面积，m²；η——炮眼利用率，η=0.8-0.9；a——炮眼角度，度；φ——钻眼与装碴平行作业系数，φ=0.4-0.6;P——装碴机实际生产率，m³/min。二、装药量（一）单位炸药消耗量的确定1.炮眼深度对单位炸药消耗量的影响系数炮眼深度对单位炸药消耗量影响系数lz值见表1-11。炮眼深度对单位炸药消耗量的影响系数lz表1-11炮眼深度（m）1.01.5~2.53.03.5影响系数lz1.051.001.101.152.在一定条件下，单位炸药消耗量与炮眼利用率之间的关系如图6-17所示。图1-16单位炸药耗量不变炮眼深度与图1-17单位炸药消耗量炮眼利用率的关系曲线与炮眼利用率的关系曲线参照国家统一规定的定额确定，见表1-12。（2）单位耗药量的计算，仅适用于导坑爆破导坑爆破炸药单位耗K值表表1-12开挖断面m2开挖条件一个临空面的水平和倾斜坑道4~67~910~1213~1516~20炸药类型硝铵炸药62%胶质炸药硝铵炸药62%胶质炸药硝铵炸药62%胶质炸药硝铵炸药62%胶质炸药硝铵炸药62%胶质炸药岩石等级软岩R<30.0(III~IV类)1.51.11.31.01.20.91.21.1次坚石R=30.0~60.0(III~IV类）1.81.31.61.31.51.11.41.3坚石R=60.0~100.0(IV~V类）2.31.72.01.61.81.41.71.6坚石R=60.0~100.0(VI类）2.92.12.52.52.31.72.12.0注：表中“R”为岩石极限抗压强度，单位：MPa。（1-7）式中：f——普氏岩石硬度系数；——相对断面积，S=S/5；S——开挖断面积，m；——相对药径，d=d/32；D——药卷直径，mm；e——炸药换算系数；——炮眼深度对炸药消耗量的影响系数，见表1-11。（二）总装药量的计算Q=KLS(1-8)式中：Q——次（一个循环）爆破总装药量，kg;K——单位岩石爆破炸药消耗量，k/m3；L——炮眼深度或循环设计进尺，m;S——断面积，m2。（三）炸药量的分配炸药量的分配可根据表1-8炮眼装药系数进行。当采用直眼掏槽时，掏槽眼可适当增加10%~20%，以保证掏槽效果。分配完后，按装整卷药或半卷药的档次进行调整，以便于装药施工。三、起爆顺序只有起爆顺序正确才能达到理想的爆破效果。正确的起爆顺序原则是：先爆破的炮眼要为后继爆破的炮眼减小岩石的夹制作用、增大自由面创造更好的爆破条件。为了保证准确地按设计顺序起爆，应选用毫秒电雷管和非电毫秒雷管起爆。图1-18导坑炮眼布置中的数码，既是炮眼号码也是采用火雷管起爆的点炮顺序即起爆顺序。若采用电雷管或非电雷管，正确的起爆顺序图1-18正确的起爆顺序参考图示是：先掏槽眼，后辅助眼，然后是底板眼，侧壁眼，压顶眼；或参照图1-18设计起爆顺序。1.5软岩隧道爆破设计国际岩石力学讨论会最近建议，把强度低、风化、破碎的岩层统称为软弱围岩。在这一类岩层中开挖的隧道，我们称为软岩隧道。在开挖和修筑隧道的过程中，如何维护围岩的稳定是一个十分重要的问题。在软弱围岩隧道施工时，为了采用凿岩台车等高效的施工机械，提高隧道施工速度，更重要的是为了能应用新奥法施工技术开挖和支护隧道，区别于传统的施工概念，常常要求尽量采用大断面方法施工。通过普济隧道、下坑隧道、金家岩隧道、南岭隧道及枫林一号隧道、重庆人防工程、白云山公路隧道等若干个工点试验表明：凡具有一定自稳能力的岩石隧道，采用钻爆法开挖时，都可以采用减轻地震动控制爆破技术进行半断面微台阶开挖爆破。该方法可满足上述要求。总的设计思想是，拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破，核心采用控制爆破，掏槽采用抛掷爆破的综合控制爆破技术。其目的是尽可能减轻对围岩的扰动，维护围岩自身的稳定性，达到良好的轮廓成形。（一）开挖方案的确定在软弱围岩条件下，一般采用半断面微台阶开挖；在围岩过于软弱、岩体极风化、破碎、松散的情况下，可采用拱部先打通（即先爆破开挖拱部，并予以支护），后进行下半断面的开挖与支护。(二)周边眼的爆破在比较风化、破碎的地质条件下，宜采用光面爆破或轮廓线钻眼法，或者预留光面层光面爆破或采用风镐开挖修边，效果都比较好；在地层虽然软弱，但岩体的整体性较好的地质条件下，宜采用预裂爆破。（三）最大一段允许用药量的确定一般由类似工程条件的工点实际测得的爆破振动速度衰减规律公式计算得到。计算公式为Q=R(V/K)（1-9）式中：Q——最大一段允许用药量kg；V——振速安全控制标准(一般为设计文件所要求，距掌子面5m处振速一般控制在5cm/s)，参考表1-13；R——爆源中心到振速控制点的距离，m；K——与爆破地震波传播途径介质的性质有关的系数，参考表1-14；α——爆破振动衰减指数，参考表1-14.（四）掏槽形式的选定从有关隧道爆破开挖质点振动速度的观测中发现：一般情况下，掏槽爆破的地震动强度比其它部位炮眼爆破时的地震动强度都要大。因此，从减小掏槽爆破的地震动强度出发，一般宜选用楔形掏槽，眼隧道及地表建筑质点振速安全控制参考标注参考值表1-13适用条件地质特征及建筑特征振速控制值（cm/s）隧道内距掌子面一倍洞径处软岩1.Ⅱ~Ⅲ类圈岩整体性好，开挖后自稳时间4以上52.Ⅱ类围岩整体性差，开挖后自稳时间4h必上33.Ⅱ类围岩整体性极差，开挖后自稳时问较短1.54.Ⅱ类围岩（偏低），整体性差，自稳时间极短＜1中硬岩Ⅳ类围岩整体性好，V类围岩整体性差一些10硬岩Ⅴ类围岩整体性好，及Ⅴ类围岩以上15地表建筑物1.比较坚固的砖砌楼房≤2.32.一般砖砌建筑物≤1.53.质量差的陈旧建筑物＜0.8几座隧道的K值、值——洞内拱顶垂向监测得到表1-14隧道名称地质特征K值Q/R值范围枫林1号Ⅱ类围岩、页岩与砂质页岩，灰岩、灰绿色呈薄层状，层厚1~2cm16.231.190.1~0.3下坑隧道f值1~1.5，系极严重风化破碎的千枝岩，呈近似直立型片状层理41.521.670.04~0.4金家岩隧道砂岩、节理裂隙发育，f=1~1.5，岩样单轴抗压强度0.8~2.2MPa324.872.40.03~0.09普济隧道泥砂岩地层单斜构造，节理稍发育370.522.110.02~0.1深稍大一点时，最好采用多重楔形掏槽、直眼分层掏槽。在有条件钻大直径空眼时，可选用螺旋掏槽。枫林一号隧道采用上述掏槽形式，现场实测的各段质点振动速度较为均衡，没有发生掏槽爆破质点振动速度最大的现象。总之，在雷管段数足够的条件下，掏槽部位的岩体一部分一部分地进行爆破，这样既容易掏出槽来，又能保证掏槽效果，且能使掏槽的单段药量减少，保证减振效果。（五）爆破器材的选择一般情况下，人们普遍使用的是二号岩石硝铵炸药。这在隧道内没有水的情况下是可行的，有水时应考虑采用乳化炸药、水胶炸药或其它防水型炸药。而在有瓦斯的隧道内，应选用煤矿安全炸药。另外，软弱岩层的抗拉强度是比较低的，同样它的声阻抗系数也比较小。在隧道周边爆破时，为了充分发挥炸药的最大效率和减小对围岩的破坏，选择低爆速炸药与之匹配，可望取得良好的效果。一般可选用专用光爆炸药，如庆阳化工厂生产的二号光爆炸药和二号低爆速炸药。雷管的选择：在没有瓦斯的隧道内，可首先考虑采用非电毫秒级和非电半秒级雷管，因为它操作方便；在有瓦斯的隧道内，可以考虑使用电雷管，但毫秒雷管的延迟时间不得超过130ms。为满足大断面爆破、减振的要求（即段落间隔时差的要求），雷管应有足够的段数。隧道大断面爆破，至少要求有1-15段雷簪。（六）选择合理的段间隔时差根据有关实测资料表明：在软弱围岩中爆破，振动频率比较低，一般均在100Hz以下；至于振动持续时间，纵向、横向振动持续时间大时，可达到200ms左右，垂直向可达到100ms左右。为避免振动强度的叠加作用，雷管最好跳段使用，特别是第1-5段的低段雷管。为尽量避免振动波形的叠加，段间隔时差应考虑控制在100ms左右。当然在雷管段落数不足的情况下，可采用减少单段雷管一次共同作用的炸药量来进行控制，段间隔时差可适当缩小。（七）循环进尺的选定主要根据地质条件，进度安排等来考虑。但在软弱岩层中，一般宜在0.8-1.5m范围内考虑，常选用1.1m左右较合适。采用浅眼爆破，控制一次爆破的总用药量，也就控制了段用药量，这样可以控制爆破对围岩的扰动。（八）底板眼的爆破与起爆顺序底板眼的爆破，传统的习惯做法是加大装药量，并且最后同时起爆，以达到翻碴的目的，便于出碴。但是，隧道爆破振动观测表明，隧道爆破产生的地震动强度除掏槽最大外，其次是底板眼的爆破，有时底板眼爆破产生的地震动强度最大。从保护围岩稳定的角度来看，显然是不合理的。所以应改变传统的习惯做法，将底板眼分成几个段落分开起爆。这样减少了底板眼同段起爆，共同作用的炸药量，改变了底板眼抵抗线的方向，实际上缩小了底板眼的抵抗线，从而可减小底板眼爆破产生的地震动强度。起爆顺序：预裂爆破时先预裂后掏槽，然后扩槽、掘进眼、二台眼、内圈服；光面爆破，从掏槽眼开始，一层一层地往外进行，最后是周边光面爆破。具体落实雷管段号时，注意三点：首先应有合理的段间隔时间；其次同一段炮眼的装药量应小于最大单段的允许装药量；第三，前一段的爆破要尽量为后段爆破创造良好的临空面。（九）爆破参数的选定爆破参数的选取方法主要有三种：工程类比法；计算法；现场试验法。各个工程的地质条件干变万化，现场的施工条件也是多变的，所以比较科学实用的方法是根据经验初选参数，再通过现场的试验确定下来。一般的隧道爆破工程可在洞外路堑边坡上做单眼爆破漏斗试验及三眼爆破成缝试验，来确定有关爆破参数，必要时可做掏槽的分解爆破实验，以确定掏槽的类型及有关参数。1.炮眼深度L软弱围岩隧道通常均以循环进尺作为眼深，掏槽眼另加10%~20%，参考表1-15。2.炮眼数目N在小直径(35-42mm)炮眼，开挖断面积在5-50m2的条件下，单位面积钻眼数为1.5~4.5个/㎡.计算时需注意：软岩隧道的炮眼平均装药系数，大约在0.2-0.4的范围内；单位炸药消耗量则大断面爆破与小导坑爆破不同。此外，若采用光面爆破，炮眼数目就再增加20%左右。3.炮眼布置原则上应先布置掏槽眼，再按光面爆破原则布置周边跟。然后是底板眼、内圈眼、二台眼、最后布置掘进眼，掘进眼均匀布置即可。通常内圈眼应比掘进眼密一些，比周边眼稀一些，其间距为周边眼间距的1.5倍左右，抵抗线为间距的0.7倍左右。另外，为了不至于使底板越爆越高，底板眼也常要有下插角度，又考虑到先爆炮眼的部分石碴堆在其上面，爆破时负荷较大，因此二台眼、底板眼也应比掘进眼适当加密，它们的稀密程度和内圈眼差不多。周边眼参数经验计算式：间距E=（8~12）d（d为炮眼直径），cm；抵抗线W=（1.0~1.5）E，cm；装药集中度q=0.04~019kg/m。几座软岩隧道的实际炮眼深度及有关参数表1-15隧道名地质条件开挖方法开挖面积(㎡)眼深（m）眼径（m）炮眼数（个）炸药类型单耗（kg/m3）枫林1号硝质页岩II类拱部光面15.30.8~1.04566岩石硝铵0.3~0.4南岭泥质页岩II类半断面微台阶上32.06下63.701.145上111下120岩石硝铵上0.52下0.31下坑千枚岩f=1~1.5半断面微台阶上14.5下30.77145上65下67岩石硝铵上0.61下0.42大瑶山0号断层、砂岩II类全断面预裂101.31.148168乳化与硝铵0.73大瑶山九号断层板岩II~III类全断面预裂72.51.348147乳化与硝铵0.75花果山断层破碎带花岗岩III类半断面微台阶上44.25下53.25348上116下94水胶与硝铵上1.24下0.74韩家河片麻岩、断层破碎带半断面微台阶上10.88下23.24342上38下38岩石硝铵上1.74下0.7重庆人防砂泥岩互层f=2.5~6分布开挖501.642294岩石硝铵1.24.一次爆破总装药量的计算可参照公式(1-8)进行计算。5.单眼装药量的计算隧道爆破，炮眼所在部位不同，所起的作用是不同的。掏槽眼要求抛掷；掘进眼只要求松动，而在掏槽部位的两侧与其上、下部要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动，周边眼则要求光面爆破，底板眼则要用抛掷爆破的药量，否则可能底板爆破失败。所以各部位炮眼的装药量是不同的。周边眼参照隧道光面爆破考虑。其它各部位炮眼的装药量均可按下式计算：q=KaW（1-10）式中：q——单眼装药量，kg；K——可参阅表1-15选取，kg/m3；A——炮眼间距，m；W——炮眼爆破方向的抵抗线，m；L——炮眼深度，m;——炮眼所在部位系数，可参阅表1-16选取。炮眼部位系数表1-16炮眼部位掏槽炮眼扩槽炮眼掘进槽下掘进槽侧掘进槽上内圈炮眼二台炮眼底板炮眼值2~31.5~21.0~1.210.8~0.10.8~1.0预0.5~0.8光1.2~1.51.5~2.06.装药结构周边眼一般采用三种形式：比较破碎软弱的岩层采用双导爆索，如图1-19a）；软岩类属于中等岩层，采用竹片、导爆索、小直径药卷间隔绑扎装药结构，底部药量适当加强，如图1-19b）；较为完整的软弱岩层，可采用图1-19软岩隧道周边眼装药结构专用小直径光爆炸药的连续装药结构，见图1-19c）、d)。上述装药结构均要求堵塞炮泥。1.6中硬岩、硬岩隧道爆破设计中硬岩、硬岩隧道工程，通常采用大型施工机械全断面法开挖。这种开挖方法工序简单，工作面宽敞，有利于通风、排水、运输，及大型机械作业。从一些长大隧道开挖的实践证明，这种方法可以实现图1-20软岩隧道其余炮眼装药结构长时间的、稳定的快速掘进目标，是一种安全、快速、经济的硬岩隧道施工技术。（一）循环进尺的确定从3m深眼爆破和5m深眼爆破的经济效益来看，5m优于3m，一般取大值。但是，这应根据钻眼机械的最大钻进深度，钻眼的效率，及与之相配套的装运机械设备的装运能力，岩体所能承受的爆破地震动强度，循环作业能力等综合考虑。（二）钻眼直径的选择中硬岩、硬岩双线铁路隧道全断面深眼爆破，断面较大，一般在100㎡左右。只要掏槽设计合理，施工误差小，掏槽爆破成功，其它炮眼的爆破类似于露天深眼爆破，只不过工作面比露天爆破小一些，因此可采用较大钻眼直径，如φ48mm、φ80mm、φ100mm，以减少炮眼数量及钻眼工作量。一般来说炮眼直径越大，钻眼数量越少，相对来说岩碴块度要大一些。目前国内的隧道凿岩机械设备，仅做φ48mm钻眼直径的深眼爆破，其它的大孔径深孔爆破尚有待于进一步试验研究。此外湖南东江电站水工隧洞，曾在洞内使用过TQ—100型潜孔钻议CLQ—80型潜孔钻进行大孔径深孔爆破。（三）炮眼布置1．炮眼数量的确定(1)根据经验公式、曲线查取不同的炮眼直径，炮眼数量与隧道断面积之间关系，如图1-21所示。可根据炮眼直径及开挖断面积，直接从图1-21中查得炮眼数量。本图不包括周边光面爆破的炮眼。(2)工程类比法选定可根据类似工程爆破条件确定炮眼数目。(3)按经验公式计算图1-21炮眼数量与隧道断面积的关系N=(1-11)式中：N——全断面炮眼数（不包括光面爆破的）个；K——单位岩石体积耗药量(查表1-17)，kg/mS——开挖断面积,m；Qq——各类炮眼装药系数（查表1-18取平均值）；r——炸药的线装药密度（根据实际使用的炸药获得）kg/m；L——炮眼深度，m；Q——周边光爆药量，kg。2．炮眼布置原则(1)掏槽眼的布置原则R压几座中硬岩、硬岩隧道实际K值表表1-17隧道名地质条件开挖方法开挖面积（㎡）眼深(m)眼径（mm）炮眼数（个）炸药类型K值（kg/m3）蜂蜜菁2#泥质厚层砂岩f=4~5全断面光面爆破462.5ZC-419台车91硝铵炸药1.36~1.46普济泥沙岩R压=31.8MPa全断面光面爆破501.850126硝铵炸药1.8粟家湾2#IV类围岩全断面光面爆破约903.248136约0.87雷公尖中厚层隐品质灰岩IV-V全断面光面爆破100.7548200硝铵炸药1.7~1.8军都山Ⅱ类围岩（等时差爆破）全断面光面爆破90548185抗水、硝铵1.71~1.99大瑶山砂岩、板岩IV-V类全断面光面爆破96.2548180抗水、硝铵1.63花果山花岗岩Ⅳ类已有3.8×4m2全断面光面爆破75.723.248142抗水、硝铵1.66大瑶山砂岩板岩IV-V类全断面光面爆破101.3548198乳化、硝铵1.95花果山花岗岩V类全断面光面爆破93.5548198水胶、抗水、硝铵1.43白家湾IV-V类全断面光面爆破81~85448180~2001.8河南寺IV-V类全断面光面爆破81~85548180~2001.68眼深爆破各类炮眼装药系数表1-18炮眼名称掏槽眼扩槽眼掘进眼内圈眼二台眼底板眼备注全断面装药系数0.930.850.80.620.820.85全断面一次成型有下导坑装药系数0.620.720.620.770.08有4m×3.8m的超前导坑为便于石碴装运，爆后找顶，及喷混凝土等作业，要求碴堆集中一些，堆得高一些，掏槽区应布置在断面的中下方。另外为了满足TH286型四臂液压钻眼台车钻凿掏槽跟的方便，达到要求的精确度，掏槽区通常偏离中心线1.5-1.8m，设置在中线的左侧和右侧，距底板线1.5-1.8m。这样采用1-15段毫秒雷管，或毫秒雷管与半秒雷管组合应用，其抛碴在20-(2)周边眼的布置原则值得注意的是，实践证明全断面深眼爆破，周边采用光面爆破，块度比较适宜；周边采用预裂爆破，崩落带普遍出现大块现象，给装运带来困难，不过预裂爆破的轮廓成型及炮眼保存率普遍优于光面爆破；如果采用预裂爆破，最好在崩落带增加几个炮眼，特别是拱部，以排除周边崩落带产生大块现象，增加的几个眼可以与相应的内圈眼安排在同一段起爆。(3)扩槽眼、内圈眼、二台眼、底板眼的布置原则扩槽跟、内圈眼、二台眼、底板眼的布眼原则，均应比掏槽眼、周边眼稀一些，而与掘进眼相比，应适当地加密。扩槽眼的作用是将槽腔进一步扩大，为后续炮眼的爆破提供良好的临空面条件；为保证爆破效果，扩槽眼应适当加密。内圈眼装药量过大或过于集中，均会引起围岩的破坏，因此必须适当加密，使炸药量能在内圈眼带均匀分布，减小对围岩的爆破破坏。扩槽、掘进眼的爆破，有部分岩碴被抛出开挖断面以外，还有部分岩碴堆积在底板上，增加了二台跟、底板眼爆破的负荷，为克服这一现象及保证底部的爆破效果，二台眼、底板眼也必须适当加密。它们的间距或抵抗线一般为掘进眼的80%左右。(4)掘进眼的布置原则掘进眼一般均匀布置，可采用线形布置形式，也可采用环形布置形式。一般情况下，抵抗线均应小于同排（同一环形）炮眼间距，常为炮眼间距的80%~100%。目前隧道内也有采用大孔距小抵抗线的线形布置形式，炮眼间距为抵抗线的1.5~2倍。3．炮眼布置图式炮眼布置图式很多，这里仅介绍有代表性的，典型的图式，供参考。(1)楔形掏槽，环状布置见图1-22。(2)楔形掏槽，线形布置见图1-23。图1-22楔形掏槽环状布置图1-23楔形掏槽线性布置（单位：cm）(3)直眼掏槽，环状布置见图1-24(4)最大一段允许用药量的确定据日本的有关资料介绍，抗拉强度σ1=3.2MPa、弹性模量E=1.86×104MPa的混凝土衬砌，质点振动速度的破坏极限值为80cm/s。由此看来：以VKP=10~15cm/（五）总装药量的计算与炸药的分配1.单位岩体用药量K值的确定(1)查表1-17类比选取。图1-24直眼掏槽环向布置（单位：cm）(2)查图1-25单位耗药量K与隧道断面积的关系曲线。(3)由公式计算根据前苏联的资料介绍，对于在岩石坚硬系数f=16的地层中，开挖断面由20㎡图1-25单位耗药量与隧道断面积的关系到100㎡隧道，单位岩石体积用药量可按下式计算：（1-12）式中：K——单位岩石体积用药量，k/m3；f——岩石坚硬系数；S——隧道开挖断面积，m；C——药卷直径的影响系数，见表1-19；B——炮眼深度影响系数，见表1-20；e——炸药能景系数，见表1-21；——装药密度的影响系数，见表1-22；W——岩体结构，裂缝和层理的影响系数，见表61-23药卷直径影响系数c值表1-19药卷直径（mm）323640424548c值1.11.00.950.920.90.87炮眼深度影响系数b值表1-20岩石坚硬系数f当炮眼深度为以上数值的b值1.5m2.0m2.5m3.0m3.5m以上10~161.001.051.101.151.208~101.051.001.051.101.154~81.051.051.001.051.1041.051.051.051.001.05炸药能量系数e值表1-21炸药类型硝化甘油1号岩石炸药62%硝化甘油炸药硝铵2号岩石炸药e值1.001.101.25装药密度的影响系数值表1-22装药方式风力装填粉状炸药可挤压的可塑性炸药通常人工装炸药值1.001.051.10岩体结构、裂隙、层理的影响系数值表1-23岩体地质状况值整体火成岩1.15整体岩石，带有脉状矿物、接触面上已被削弱1.10整体石质岩层，有风化痕迹1.05觅裂缝的岩石、层理垂直于隧道纵轴1.00肉眼看不见裂缝，层理与隧道纵轴平行或倾斜70度的岩层0.95裂纹微小的岩层（每平方米不超过2条裂纹）0.90有裂缝的岩体（每半方米2~5条裂纹）0.85~0.9有显著裂缝的岩崖（每平方术5条裂纹）0.75~0.85注：对于两个自由面（即有下导坑）的工作面，系数值必须乘以0.7.2．总装药量的计算可参照公式(1-8)进行计算。3．炸药量的分配隧道爆破，不同部位的炮眼所起的作用是不同的，因而各部位炮眼的装药量也不相同。周边眼的装药量，其装药集中度约为300-400g/m。掏槽眼的装药，其装药长度约为炮眼深度的90%-95%。其它炮眼的装药量参照公式(1-10)计算。但其炮眼所在部位系数λ，应按表1-24选取。中硬岩、硬岩隧道炮眼部位系数λ表1-24炮眼部位掏槽炮眼扩槽炮眼掘进槽下掘进槽侧掘进槽上内圈炮眼二台炮眼底板炮眼周边炮眼λ值1.0~2.01.210.950.90.851.051.10.6最后再从施工出发，可对装药作适当调整以单眼装药量为半卷、整卷计量为宜。（六）装药结构隧道爆破炮眼中的炸药，采用正向起爆或反向起爆，有人曾做过试验研究，结论是装瞬发雷管的那些炮眼，应该采用正向起爆，其它炮眼则应采用反向起爆。即掏槽眼的首段采用正向装药起爆；当采用周边预裂爆破时，周边眼也应采用即发雷管正向起爆。这样可得到较好的岩碴块度。对于钻眼直径为φ48mm的深眼爆破，采用φ42mm的一号抗水硝铵炸药大直径药卷，可以克服深眼爆破中存在“管道效应”。从而避免了炸药在深眼中中途熄爆现象，这时的不耦合系数为1.14。这是大瑶山隧道的一条成功经验。（七）合理段落间隔时间的选择隧道爆破，实际质点振动速度测试得到的曲线波形图表明，每段问隔时差大于50ms时，波形基本上无叠加现象。据有关资料介绍，经测定对脆性坚硬岩石爆破来说，岩石从炸药爆轰开始到移动的时间t为8~22ms;对页岩来说t为38~68ms。从有利于后段炮眼的爆破出发，后段炮眼的起爆应在前段炮眼爆破卸载后开始，即每段起爆的间隔时间应大于岩体从炸药爆轰到开始移动这一时间。但是，每段起爆间隔时间又不宜太长，间隔时间太长，能量不能互相利用，后段爆破不能起补充前段爆破的破碎作用和抛掷作用。大瑶山隧道的经验：掏槽爆破段间隔时间为50-75ms，后续炮眼的爆破段落间隔时间受爆破器材条件限制，只能逐段进行安排，段间隔时间大的达到200~300ms。（八）起爆顺序的安排硬岩双线铁路隧道深眼全断面爆破振动测试表明：一次装药爆破的质点最大振动速度值，不取决于总装药量的大小，而决定于某最大单段装药量的大小。为了减小对围岩不必要的破坏，要注意同一段号的共同作用装药量不要超过计算的最大单段的允许装药量。，测试结果还表明：预裂爆破的周边眼及底板眼爆破的质点振速度可能最大。因此在雷管段数足够时，为减小爆破振动对围岩的扰动破坏，有必要将周边眼，底板眼分成二至几个段来爆破。以减小同一段号的共同作用的炸药量。其次，起爆顺序，应该是选掏槽，而后扩槽眼、掘进跟、二台眼、内圈眼、底板眼，最后周边眼光面爆破。预裂爆破周边眼在掏槽爆破之前起爆，其它炮眼仍按上述顺序进行。1.7隧道光面爆破、预裂爆破一、爆破参数设计（一）光面爆破、预裂爆破的主要参数普通光面爆破，就是将周边眼范围内的岩石爆下来，形成规整的轮廓壁面并尽可能多的保留半边眼痕迹和减小对围岩的扰动。若要“爆下来”主要与装药集中度(q)、最小抵抗线（W)有关：“成型规整”主要与炮眼间距(E)、炮眼密集系数(m=E/W)、最小抵抗线有关：“保留半边眼痕迹和减少围岩扰动”主要与不耦合系数（D=d／d）有关。因此，影响光面爆破效果的主要参数应是：炮眼间距(E)、周边眼密集系数(m)、最小抵抗线(W)、不耦合系数(D)和装药集中度（q）。而它们之间或它们与其它参数之间是相互有联系的。预裂爆破，就是沿周边眼先炸开一个规整的裂缝面，主体爆破时减