岩体隧道钻爆法施工技术

岩体隧道钻爆法施工技术第一页，共100页。第二页，共100页。第三页，共100页。第四页，共100页。第五页，共100页。第六页，共100页。第七页，共100页。第八页，共100页。第九页，共100页。第十页，共100页。第十一页，共100页。第十二页，共100页。第十三页，共100页。第十四页，共100页。第十五页，共100页。第十六页，共100页。第十七页，共100页。第十八页，共100页。第十九页，共100页。第二十页，共100页。第二十一页，共100页。第二十二页，共100页。第二十三页，共100页。第二十四页，共100页。第二十五页，共100页。第二十六页，共100页。第二十七页，共100页。第二十八页，共100页。第二十九页，共100页。第三十页，共100页。第三十一页，共100页。第三十二页，共100页。第三十三页，共100页。第三十四页，共100页。第三十五页，共100页。第三十六页，共100页。第三十七页，共100页。第三十八页，共100页。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：式中，Z——单循环爆破后石渣量；

R——岩体松胀系数，见表；第三十九页，共100页。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：式中，Z——单循环爆破后石渣量；

R——岩体松胀系数，见表；第四十页，共100页。

△——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。岩体级别ⅥⅤⅣⅢⅡⅠ土石名称砂砾粘性土砂夹卵石硬粘土石质石质石质石质松胀系数1.151.251.301.351.61.71.81.85第四十一页，共100页。(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。第四十二页，共100页。(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。第四十三页，共100页。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。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。第四十四页，共100页。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。第四十五页，共100页。14231-行走部分；2-铲斗；3-操纵箱；4-回转部分第四十六页，共100页。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第四十七页，共100页。(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。第四十八页，共100页。12321451-蟹爪；2-受料机；3-机身；4-链板输送机；5-带式输送机第四十九页，共100页。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第五十页，共100页。(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走行的。以采用电力驱动、液压控制的较好。12345671-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)第五十一页，共100页。第五十二页，共100页。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。技术生产率：120~180m3/h第五十三页，共100页。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总功率:45kW

机重：11.8t适应巷道最小断面（宽×高）3×2.8mLZ－120D

第五十四页，共100页。(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

第五十五页，共100页。第五十六页，共100页。设备名称液压挖掘装载机主要技术规格型号规格ITC312H-3输送能力：300m3/h;履带板宽度400mm，行走速度：高速3.6km/h,低速1.6km/h;挖掘高度：带铲斗6450mm,挖掘深度：带铲斗1430mm；轨道行走装置：轨距900mm.生产厂家德国夏夫公司数量1出厂日期2001年第五十七页，共100页。ITC320-V45第五十八页，共100页。ITC312-SL第五十九页，共100页。第六十页，共100页。第六十一页，共100页。(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。第六十二页，共100页。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：3170mmZL40轮式装载机第六十三页，共100页。挪威博依特公司生产的ED600T液压铲装机第六十四页，共100页。轮胎走行铲斗式装渣机转弯半径小，移动灵活；铲取力强，铲斗容量大，达0.76~3.8m3，工作能力强；可侧卸也可前卸、卸渣准确，但燃油废气污染洞内空气，须配备净化器或加强隧道通风，常用于较大断面的隧道装渣作业。轨道走行及履带走行的铲斗式装碴机，多采用电力驱动。轨道走行装碴机一般只适用于断面较小的隧道中，履带走行的大型电铲则适用于特大断面的隧道中。第六十五页，共100页。二、运输隧道施工的洞内运输(出渣和进料)分为有轨运输和无轨运输。(一)有轨运输优点：基本上不排除有害气体，空气污染较轻，设备构造简单，容易制作；占用空间小且固定等。缺点：轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面延伸轨道影响正常装渣作业等。第六十六页，共100页。适用：各种隧道开挖方法，尤其适用于较长的隧道运输(2km以上)，是一种适应性较强和较为经济的运输方式。1.出渣车辆有轨运输较普遍采用的出渣车辆有斗车、梭式矿车和槽式车等。第六十七页，共100页。斗车：应用最为广泛。断面形状多为V形和U形，容积一般为0.5~1.1m3。小型斗车具有轻便、灵活、周转方便等特点，但调车需占用较多的作业时间。现已研制出大容积如6m3乃至30m3的大斗车。翻斗式侧卸式第六十八页，共100页。第六十九页，共100页。梭式矿车：由前后车体组成车厢，底部安装刮板式运输机，其外形如梭而得名。可以单车运输，也可组成列车运输；可以在栈桥上单轨道卸渣，也可以在双轨线路上向侧面卸渣。第七十页，共100页。大型梭式矿车，容积16~25m3第七十一页，共100页。小型梭式矿车，容积4~14m3第七十二页，共100页。第七十三页，共100页。第七十四页，共100页。槽式列车是由一个接渣车、若干个仅有两侧侧板而没有前后挡板的斗车单元和一个卸渣车串连组成的长槽形列车，在其底板处安装有贯通整个列车的风动链板式输送带。第七十五页，共100页。2.牵引机车与道路常用的牵引机车分电动和内燃两类。蓄电池电机车俗称电瓶车。它具有体积小，占用空间小，不排放有害气体，不需要架设供电线路，使用较安全等特点，但也存在需要有专门的充电设备，充电工作比较麻烦，牵引力有限等不足。第七十六页，共100页。第七十七页，共100页。型号XK25-192G防爆蓄电池式电机车性能项目单位参数粘重t25蓄电池组额定电压V192蓄电池容量Ah560小时制牵引力KN28.14小时速度Km/h5.09电动机小时制功率KW22×2最大速度Km/h5.6第七十八页，共100页。内燃机车具有较大的牵引动力，配合大型斗车可以加快出碴速度。但在机车运行中排除有害气体，需要安装废气净化装置或配备强大的通风设施，故隧道施工中一般不采用。隧道内用于机车牵引的道路，宜采用38kg/m或38kg/m以上的钢轨，轨距一般为600或750mm。第七十九页，共100页。型号JMY240F型轨距1435mm机车用途调车式轴列式0-2-0机车功率175kW通过最小曲线半径30mm机车构造速度20km/h传动方式液力传动最低持续速度6km/h车钩型式KD5最低持续速度时的牵引力50.14kN车钩高度880mm起动牵引力64.68kN制动机型式JZ-7单独制动机机车整备重量20t机车标称电压DC24V轴重10t机车外形尺寸(长x宽x高)7120x2565x3050mm轮径Ø840mm柴油机型号第八十页，共100页。洞内轨道纵坡相同，洞外可不同，但最大不超过2％。最小曲线半径，在洞内不小于7倍机车车辆轴距，洞外一般不小于10倍轴距。曲线轨道应有适当的加宽和外轨超高值。3.调车设备和轨道延伸常用的调车设备有简易道岔、平移调车器、水平移车器和浮放道岔等。第八十一页，共100页。简易道岔由一根能活动的长度为2.5~4.0m的尖轨和一个岔心组成，构造简单、铺设容易、使用方便，但机车车辆容易掉道，故一般只适用于人推斗车而不能通过牵引机车。平移调车器由底架、车轮和车架三个主要部分组成，种类很多。具有轻便、调车快、易拆移等优点。适用于双道(或单道设旁洞错车道)调车。第八十二页，共100页。水平移车器由导轮轨、导轮、导链或气动水平移车装置。它是一种从上方将斗车提起离开钢轨，再水平横移至另一股道上的调车装置。移车速度快，但也易出故障。浮放道岔是浮放在运输轨道上的调车设备，可用机车或装渣机牵引移位。它可以浮放在靠近开挖面的轨道上，供装渣时调车用，也可以浮放在区间轨道上，作调车渡线使用。根据不同的调车作业需要，尚可分为浮放渡线、浮放调车盘、菱形浮放道岔等。第八十三页，共100页。轨道延伸是指轨道开挖面附近不足一节钢轨长度部分和掘进进尺部分实施的临时性轨道延伸。常用的方法有扣轨、爬道、短轨节等。扣轨是把钢轨轨头朝下反扣在正式轨道钢轨外侧，轨头紧贴正式钢轨轨腰，在扣轨外侧用轨块顶撑并用道钉固定，两股钢轨之间用短木撑支顶住，以保持轨距。一般适用于人工及小型装渣机装渣。第八十四页，共100页。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。单位(cm)20~30I—I10080400II枕木第八十五页，共100页。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。第八十六页，共100页。单车道运输能力较低，一般用在地质较差的短隧道中。为解决错车问题，在成洞地段可铺设会车线，有效长度应能容纳一个列车，一般为50~60m，如图。在距离开挖面20~30m处应铺设5~10m长的简易道岔岔线或安装平移调车器供调车之用。50~60m20~30m第八十七页，共100页。双车道可使轨道随掘进延伸，一次铺成。进出隧道的列车各行一股道，具有互不影响、车辆周转快的特点，是提高隧道运输效率的主要方法之一。为满足调车需要，每隔100~200m设一渡线，每隔2~3个渡线铺设一反向渡线。15~20m100~200m进洞列车出洞列车第八十八页，共100页。在距导坑开挖面15~20m处设置菱形浮放道岔，用单机车或双机车进行调车作业。当隧道施工采用平行导坑方案时，通常采取在平行导坑中设单车道加错车道，正洞为单车道加局部双车道，构成一个完整的双股道运输体系，如图所示。具有运输能力大、相互干扰少等特点，适用于施工速度要求快的隧道。运输通道正洞50~6040~60120~180120~180(单位：m)平导第八十九页，共100页。(二)无轨运输主要指汽车运输。优点：不需铺设复杂的运输轨道，运输速度快、管理工作简单、配套设备少。缺点：洞内空气污染较为严重，尤其长期在长大隧道中使用，需要有强大的通风设施。适用：一般适用于大断面开挖和短中等长度的隧道中，并应注意加强通风。第九十页，共100页。1.自卸汽车（翻斗车）应选用车身较短、车斗容量大、转弯半径小、车体坚固、轮胎耐磨、配有废气净化装置、并能双向驾驶的自卸汽车。第九十一页，共100页。第九十二页，共100页。2.调车作业常用的调车方式有：(1)有条件构成循环通路时，最好制定单向行驶的循环方案，以减少回车、错车需用场地及待避时间；(2)当开挖断面较小，只能设置单车通道而装渣点距洞口又较近时，可考虑汽车倒行进洞装渣，正向开行出洞；如果洞内运行距离较长时，可在适当位置将导洞向侧壁加宽构成错车、回车场地，以加快调车作业；第九十三页，共100页。(3)当隧道开挖断面较大，足够并行两辆汽车时，应布置成双车通道，在装渣点附近回车，空车、重车各行其道，可以提高出渣速度；(4)在采用装载机装渣、汽车运输的情况下，要充分利用双方都有机动能力的特点，可以采取双方同时机动或一方机动，另一方固定的方式进行装渣。第九十四页，共100页。《铁路隧道工程施工技术指南》(2008)中关于出渣与运输作业施工机械配置的有关规定1、装渣与运输机械选型应遵循挖、装、运机械能力协调配套的原则，其运输机械配置能力不应小于挖装能力的1.2倍。2、为减少隧道内污染气体排放深度，改善洞内空气质量，双线隧道独头掘进长度在3000m以上时宜采用有轨运输；单线隧道独头掘进长度在1500m以上时宜采用有轨运输。装运作业可有采用轮式(或履带)装载机和轨道运输组成的混合装运模式。第九十五页，共100页。3、全断面开挖装渣应采用大斗容的铲装机、挖装机或装载机；台阶法施工的上部宜采用长臂挖掘机扒渣，下部采用铲装机、挖装机或装载机、挖掘机装渣。4、平行导坑和横洞断面较小时，可采用挖装机或挖掘机装渣，电瓶车或内燃机车牵引矿车出渣；断面较大时，挖装机装渣，出渣运输采用电瓶车牵引矿车。