隧道施工讲义第四章隧道开挖作业

第四章隧道开挖作业本章学习的内容：了解隧道凿岩机具的特点，了解隧道炸药的性质，熟悉工程上常用炸药的性质和隧道采用的起爆方法，掌握隧道炮眼的种类和作用，熟悉隧道钻爆参数的选择，掌握光面爆破的定义和参数选择，了解隧道水压爆破。重难点：重点：炮眼的种类和作用，隧道钻爆参数，隧道光面参数选择。难点：隧道钻爆参数。1凿岩2炸药4控制爆破3隧道爆破设计5水压爆破目录4.1凿岩一、风动凿岩机：（风钻）1、工作原理以压缩空气为动力，通过凿岩机内的活塞作往复运动冲击钻杆，通过回转机构使钻杆旋转，前端钻刃连续冲击旋转切削岩石成孔。重型：大于50kg中型：30～50kg轻型：小于30kg风动气腿凿岩机一、风动凿岩机：（风钻）2、气腿的作用平衡凿岩机的重量；对钻杆产生向前的推进压力；在工作面上就位和转移比较容易。一、风动凿岩机：（风钻）3、特点具有结构简单，使用灵活方便，制造维修简便，操作便利，造价较低，使用安全的优点。但压缩空气的供应设备比较复杂，工人劳动强度大，机械效率低，能耗大，噪声大。凿岩速度比液压凿岩机低。二、液压凿岩机液压凿岩机1、工作原理是以电力带动高压油泵，通过改变油路，使活塞往复运动，实现冲击作用。二、液压凿岩机2、液压凿岩机主要特点动力消耗少，能量利用率高。凿岩速度快。能自动调节冲击频率、扭矩、转速和推力等参数，适应不同性质的岩石。环境保护较好。液压凿岩机构造复杂，造价较高，重量大，附属装置较多，多安装在台车上使用。三、凿岩台车将多台液压凿岩机安装在一个专门的移动设备上，实现多机同时作业，集中控制，称为凿岩台车。凿岩台车(实腹、轮行)三、凿岩台车1、适用范围大断面和全断面施工工作范围：宽10~15m高7~12m2、类型行走方式结构形式轨道式轮胎式履带式门架式（轨道式）实腹式（轮胎式）新型凿岩台车三、凿岩台车三、凿岩台车二臂、四臂液压凿岩台车四、钻头和钻杆

1、作用和材料钻头：直接破碎岩体（前端是硬质高强耐磨合金钢）钻杆：传递冲击功和扭矩（六边形空心钢）2、钻头直径φ38、40、42、45、48mm钻头直接连接在钻杆前端(整体式)或套装在钻杆前端(组合式)，钻杆尾则套装在凿岩机的机头上。四、钻头和钻杆

3、钻头型式整体式组合式宜采用材质强度高而较细的钎杆。钻杆钻头钎肩钎尾四、钻头和钻杆

4、钻杆4.2炸药一、爆破基本常识利用炸药爆炸对周围介质的作用达到预期工程目的的一门技术。需要爆破的岩体暴露于空间的面药包中心至临空面的最短距离爆破：爆破的特征：临空面：最小抵抗线：反应过程的放热性反应过程的高速性反应过程中产生大量气体二、炸药的性能1、敏感度炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度。

热敏感度：爆发点，炸药爆炸的最低温度。火焰感度：对火焰的敏感程度。机械感度：对机械能（撞击、摩擦）作用的敏感程度。爆轰感度：对爆炸能的敏感程度，用起爆药量表示。二、炸药的性能2、爆力炸药爆炸时对周围介质做功的能力,爆力越大，破坏能力越强，破坏的范围和体积越大。3、爆速衡量炸药的局部破环能力。

4、猛度炸药爆炸后对与之接触的固体介质的局部破坏能力称为猛度。炸药的爆速越高，其猛度越大。5、

殉爆距离一个药包爆炸后，能引起与它不相接触的邻近药包爆炸的最大距离称为殉爆距离。6、安定性是指其物理化学性质的安定性，主要表现为吸湿、结块、挥发、渗油、老化、冻结和化学分解等。三、炸躬药种类1、硝标铵类支炸药组成：硝酸糖铵为主，其次田是梯役恩梯技或硝纺酸钠蛋（钾）特央点：州价格菜低廉射，安蜂定性润好、友威力夺大、嫁易潮哭解2、浆状抓炸药组成：由氧舱化剂反水溶埋液、阻敏化诉剂和绣胶凝佛剂为漆基本匙成分不组成起的混幸合炸铁药。特点雁：抗水性椒强、密溉度高、嫌爆炸威滚力较大狱、原料说广、成符本低和踩安全。三、炸渗药种类3、乳佳化炸婶药组成：廊硝酸铵苗、硝酸欢钠水溶泻液与碳碧质燃料楚通过乳摧化作用旱，形成凤的乳脂容状混合女炸药。特点尾：爆捏炸性苹能好棋、抗徒水性抖能强麦、安丑全性虹能高朱、环资境污拐染小外、原费料来袍源广腾和生弄产成狼本低太、爆孕破效仁率比纽奉浆状侍及水桂胶炸若药更愚高。4、硝捉化甘臭油炸曾药组成鹊：硝涌化甘袄油与蜜二硝兴基乙密二醇怠的混披合物猎。特点没：抗滴水性裂强、境密度园高、坛爆炸豆威力礼大，软敏感猫度高廊，安杜全性溜差，己价格社昂贵半。5、煤矿疫许用炸侮药在岩华石炸骂药的柏基础程上外祥加一鹿定比此例的按食盐腰作为渔消焰嫌剂的仰炸药桑。炸药的院形式：隧道爆饰破使用密的炸药枯一般均嘴由厂制汇或现场紧加工成呜药卷型执式，可凝按爆破层设计的末炸药品颂种、装窄药结构铲和用药世量来选链择使用财。药卷直腰径有32m仓m、35m拖m、40依mm等，长井度为16玻5～50毅0m顷m，而周拍边光爆侵炸药药些卷直径蹲一般为22m宪m、25破mm，长度庆为200读mm～60碗0m匪m。三、炸东药种类四、起汇爆方法船和起爆遇材料1、火此雷管辆起爆径法即发雷裁管（一智点火，娱就爆炸哲）火雷垦管成泽本低铁，使券用比态较简席单灵辆活，辽不受欧杂散银电流钩的影帅响，只应用比广泛坛。隧道工多程中常融用的是8号和6号雷管借药膛芯燃垒烧传州递火桂焰，蛋引爆勾火雷您管。它需诉借助枯点火丹器材宴点燃马。燃册烧速湖度一驼般在10绪0—佳12浪5s窗/m。（2）导猪火索（1）火泽雷管利用确点燃丑的导叮火索栽产生果的火仅焰先责使雷捏管爆质炸，威进而壮引起衣药包宋爆炸斥的起呼爆方下法。不能很凉好的控圾制起爆尸顺序四、起亭爆方法骑和起爆滥材料（3）火帐雷管籍起爆洪法原浙理四、起俘爆方法校和起爆阀材料2、电逝雷管讲起爆欧法（1）电雷胡管起爆袭原理是在歼火雷半管中物加设批电发另火装脏置而粒成的，用导电季线传输态电流使暮装在雷薄管中的甘电阻发萄热而引灶起雷管第爆炸的（2）电雷盖管类型即发崭电雷元管：通电念即爆破迟发围电雷宣管：通因电后尺延迟疯一段么时间明爆破慈（段数屯越大葡，延降期时椒间越片长）四、起何爆方法象和起爆寸材料3、塑料耍导爆管像起爆（1）塑目料导辱爆管果起爆站原理是在聚惨乙烯塑临料管的有内壁涂循有一层茄高能炸按药，管缎壁上的昏高能炸绘药在冲暑击波作烦用下可殊以沿着茎管道方毙向连续馒稳定爆练轰，从猪而将爆泻轰传播垫到非电罗雷管使五雷管起嫂爆。（2）优炉点抗电、蒜抗火、煮抗冲击胆性能好闹；起爆姓、传旧爆性驶能稳控定。塑料泼导爆愚管的庙结构1-塑料秘管；2-炸药粉厉末四、乏起爆勾方法吸和起啦爆材均料四、括起爆椒方法椒和起笋爆材治料3、塑料画导爆管夸起爆（3）非年电导裤爆管拢雷管非电眠导爆定管雷遮管与绳塑料闲导爆勿管配旋合使竖用段别越蔑大，延准发时间住越长（4）组成起爆制元件治（8号火黎雷管现和导伪火索希、击第发枪践、专渔用激袭发器莲）传爆把元件赴（导序爆管尚）联结与拢分流元火件末端起睡爆元件赴（导爆宝管雷管论）非电导寒爆管四、齿起爆露方法闻和起葵爆材澡料3、塑料限导爆管科起爆（5）导爆船管起爆浅系统爆破岸过程偷是：恋击发辰起爆蜓雷管胶，从缺而使测传爆项元件惩中的拴导爆冻管起锤爆传漫爆，蹦当导充爆管堤传爆赶到联权结元塘件中唱的传善爆雷复管时贪，雷水管起医爆，闹再引么起周逢围的首导爆缸管起午爆和造传爆挡，这蹄样连躺续传对爆下坛去，和进而祸使所墨有的吼炮眼沙炸药株起爆窝。炮眼珍旁数芝字为导爆晃管雷管的青段别四、昼起爆废方法粥和起洋爆材讯料3、塑缴料导新爆管徐起爆（5）导眠爆管仆起爆细系统四、起取爆方法刻和起爆辩材料3、塑活料导宣爆管遮起爆（1）塑秒料导汪爆管介起爆卖原理导爆膏索是毕以单凭质猛月炸药雷黑索蔽金或刘泰安斯作为纠索芯历的传熔爆材侮料，它经雷宽管起爆乔后，可仓以直接方引爆其射他炸药（2）分神类普通导节爆索：具有一申定的防故水性能忠和耐热梁性能，骄但在爆途轰传播判过程中汉火焰强清烈。（露众天爆破近）安全导镜爆索：普通导死爆索的融药芯或驾外壳内必加了适秘量的消究焰剂，聋使爆轰环过程中抓产生的讲火焰小炭，温度生低。（瓦斯或社矿尘）四、山起爆氏方法普和起烟爆材眼料5、电御子雷签管起谣爆（1）电子亿雷管（拢数码智辣能雷管绩）采用软电子姜控制纲模块拾对起刷爆过堡程进爷行控咳制的单电雷语管（2）优侮点具备起爆延堪期时间等控制、律起爆能妹量控制她功能；能对自帖身功能塔、性能怪以及雷饶管点火明元件的计电性能包进行测僵试；并能和右起爆控滑制器及劳其他外约部控制打设备进驼行通信。四、起督爆方法闹和起爆算材料5、电子都雷管起祸爆（3）电露子雷耕管组剪成雷管：起爆谁炸药编码西器：是在搜爆破真现场买对每挤发雷尤管设栽定所罢需的兽延期盐时间起爆器：控制整撒个爆破接网路编乏程与触莫发起爆。雷管编码器起爆寒器（4）起酱爆网婚络四、起众爆方法苍和起爆赠材料4.汪3隧道爆教破设计一、固炮眼婆布置1、炮眼翻的种类最和作用掏槽眼增加浑临空毛面，躲提高福爆破撕效果辅助康眼扩大掏令槽眼炸璃出的槽擦腔，为比周边眼伸爆破创怎造临空刻面周边眼炸出较辈平整的滤隧道断亏面轮廓1-兄4：掏富槽眼19、21周边颗眼其余炮热眼：辅烘助眼一、斯炮眼脾布置2、炮达眼的戏布置耗原则陷和方剩法布置原陶则：先布置处掏槽眼够，其次顾周边眼炮，最后魄辅助眼澡；方法鼠：掏槽眼存布置在递中央偏纹下，比饮其他炮垦眼深15-同20c识m；周边眼岁严格沿椒设计开船挖轮廓你设置，烫尽量布渣置均匀收；周边芳眼开犁眼位盘置硬绩岩在迷轮廓兰线上，软岩可音向内偏曲移5～10抄cm。底眼单和掏矛槽眼述同深迅；在掏槽奸眼、周锯边眼之痛间布置盒辅助眼拐，满足E/W弦=0.患6~0李.8。3、掏哄槽型屯式（1）斜眼再掏槽一、宴炮眼穴布置3、掏槽启型式（2）直窃眼掏惰槽一、基炮眼旧布置一、绒炮眼击布置（3）斜眼蛙和直眼霜掏槽特画点斜眼渡掏槽优点：可以示按岩竞层的奸实际得情况当选择症掏槽蓬方式思和掏雹槽角尽度；容易绵把石范渣抛蓝出，右掏槽裁眼的邪个数样较少料。缺点：眼深独受到亿坑道君断面旦尺寸坏的限店制；不便于市多台钻双机同时圆钻眼；钻眼己方向当不够残准确。直眼掏显槽优点：便于多颈机同时凳钻眼；不受朗断面河尺寸恒对爆灯破进消尺的友限制；可采用讯深孔爆小破；石渣抛局掷距离剖较短。缺点：炮眼个约数较多第，炸药拴单耗值潮较大。（1）计算公缘瑞式N——炮哈眼数量咱，不包村括未装勒药的空汪眼数；K——单姿位炸药汗消耗量；S——级开挖狼断面吸积，；α——鲁每米尿药卷晓的炸景药重丈量γ——装腥药系注数，乒即装史药长秘度与趟炮眼免全长蝴的比虾值。二、隧聚道爆破贷设计1、炮眼斥数量炸药单疾耗K的确定二、嚼隧道愚爆破璃设计（2）经验雁数值亭参考拢表（3）经验帽类比质法确防定根据孕类似料工程婆爆破唐条件特确定俭炮眼渗数目二、税隧道验爆破愧设计1、炮宜眼数匪量二、猫隧道辣爆破稼设计2、炮经眼深俘度（1）定返义眼口挂到眼杜底的勒垂直贤距离返。（2）如何膛确定炮微眼深度一般以描循环进缓尺作为咳炮眼深维度。软岩：样循环进文尺一般狭在0.痒8~揪1.龟5m左右。硬岩旺：3~歼5m（根据知机械的固最大钻增进深度引、钻眼甚的效率数有关）二、隧拾道爆破右设计3、装耻药量割的计颈算及帅分配（1）总径装药锄量采用图体积栋公式冰计算紫：Q=促kV（kg）K——爆哲破每立竭方米岩雹石所需胡炸药的虹消耗量V——判一个索循环夜进尺候所爆你落的滔岩石展总体圆积，V=框LS；L——案计划炕循环恐进尺；S——蛾开挖炉面积稍。二、隧仿道爆破锦设计3、装药涉量的计眨算及分蚂配（2）分得配：原则授：各炮垮眼的蕉作用萍不同部，因伟而各白部位御炮眼孝的装螺药量茂也不停相同，掏槽蚕眼的焰装药胜量最古多，尸其次叶是底怎眼，严然后度是辅陈助眼忌，周愁边眼护的装减药量梢最少。分配：掏槽谜眼：柜最多客；板中硬删岩90~跃95%辅助刻眼：辨次之周边眼忆：最少款；软岩铺：40得~1直90膝g/脊m硬岩：30紫0~董40蹲0g谎/m底眼码：单咱孔装委药量q=q馋aWL下λ单孔俘药卷津量：单眼装赚药量为蹈半卷，宰整卷计手量为宜二、隧固道爆破骆设计4、装除药结差构（1）定义包：装药侍结构拘是指坑继爆孕药药完卷和腔起爆控药药纪卷在再炮眼修中的淘布置粮方法豪。（2）分厘类1）按须起爆维药卷辫的位发置：正向丢起爆屈和反循向起军爆：2）按暗装药于的连肃续性杏：连续装欧药；间培隔装药储。（1）正绣向装寄药(起爆)：是灰将起桌爆药但卷放素在眼幻玉口第手二个蜡药卷寻位置哭上，笋雷管渠集中仔穴能浇量向虑眼底悄传递内，并托用炮爬泥堵胳塞眼葡口。（2）反霸向装垮药(起爆)：是伞将起魄爆药客卷放嘴在眼员底第罢二个电药卷寄位置剥上，棉保证勇最大崭限度跳的利卖用炸跃药能册，既器可保桥证不各破坏阻眼底承岩石挑，还吗因雷斤管集柔中穴盲朝外榨，可要取得筐好的董效果灵。（3）连续郊装药兔：这寨种装罚药方彼式就伪是把奔药卷斧一个患紧接定一个悦地装症入炮伙眼，奥直至押把该熔炮眼测需用掉量装技完。（4）半个药暴卷，在揪隔一定伯距离再猪装半个筹药卷…饼直到预漏计药量抱装填完营毕。二、隧冻道爆破伙设计二、隧羊道爆破贞设计二、泉隧道截爆破挡设计采用导筐爆管起辉爆法。还应芹根据尘各种弊炮眼唇所起障的作捧用来易确定皇起爆汇顺序宾。一堤般是莲先掏他槽眼倡、辅回助眼控、底钓板眼弟、周佛边眼梦。二、隧洲道爆破闷设计5、起爆饺方法和滨起爆顺堪序4.4控制杨爆破在隧道今爆破施希工中，抽首要的眉要求是世开挖轮恼廓与尺黑寸准确贞，对围饼岩扰动黄小。所熄以，周乒边眼的锯爆破效债果，反脾映了整溪个隧道扒爆破的贷成洞质括量。隧道控甲制爆破忧是指光串面爆破楼和预裂护爆破。通过一掌系列措颠施对开午挖部位短的周边保实行正朵确的钻势孔和爆糠破，并抬使周边渠眼最后唤起爆的很爆破方梦法。一、哀光面旦爆破1、定义开挖轮侵廓成形召规则，祝岩面平背整;围岩壁桂上保存畏有50%以上的搞半面炮默眼痕迹；无明逢显的梅爆破剃裂缝;超欠挖眉符合规房诚定要求暴，围岩酱壁上无凤危石等2、隧倚道光苗面爆干破标污准一、光米面爆破(1)周边乏炮眼冻间距E控制周鸡边轮廓矩线，一绩般取E=（10～18）d完整性的岩石E宜取尖大值，坚硬仆和节梯理裂恳隙发野育的姓岩石E宜取班小值；也可以哑按照下芒表选取一、集光面吐爆破3、隧道单光面爆双破的主谦要参数(2而)光面虫层厚财度及膊炮眼币密集臭系数K=E凯/W伴<1；K=0扁.8左右较递为适宜W=片60伴~屠90较cm(3)装药量既具有稀破岩所躁需的能六量，又歇不造成涉围岩的级过度破聪坏。软岩疯：40~刃150昼g/m硬岩点：250属~40冒0g/酷m一、艘光面省爆破3、隧栽道光炮面爆扁破的胶主要嫂参数（1）使乏用低桂爆速肠、低撑猛度茶、低挑密度俩、传假爆性杯能好俯、爆耳炸威昆力小瘦的炸响药。（2）采用贺不偶合房诚装药结车构。（3）严格矮掌握与奶周边眼适相邻的载内圈炮接眼的爆盲破效果趁，为周液边眼爆男破创造蹄临空面裙。（4）周边满眼应尽摊量做到漂同时起狐爆。（5）严趣格控盒制装歉药集奔中度(装药警量)。一、虹光面絮爆破4、隧道亲光面爆馋破的技漆术措施二、预溉裂爆破1、定刮义让周边拍眼最先策起爆，绩沿周边逮眼连线球形成预改裂面，洋最后在猫起爆其舱他炮眼粒，进而耽控制岩驰体的开患挖轮廓妄。预裂面缴的存在渐，对后贺爆的掏叹槽眼、英辅助眼缸的爆轰之波能起殖反射和割缓冲作衰用，可曾以减轻就爆轰波猜对围岩剥的破坏串影响，犁保持岩笼体的完诵整性，桑爆破后呜的开挖狭面整齐温规则。二、预胶裂爆破2、区别（1）起爆看顺序不界同光面敲爆破集先引倚爆掏肿槽眼店，然后辅助锅眼，乐最后乏周边区眼。预裂爆象破先引削爆周边振眼，然狼后掏槽逢眼，最垃后辅助坐眼。（2）适犯用条知件不挽同光面爆克破适用具围岩稳锈定性好导的硬质毙围岩；预裂爆形破适用盼稳定性孙较差软有弱围岩（3）实施美过程爆破励技术柜较光瓜面爆聚破更疲为复尼杂4.涨5水压爆夫破一、水这压爆破塘原理1、定义水压爆巡寿破是将哀药包置站于注满跳水的被集爆容器