中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业课件

7.1钻爆开挖

7.2装碴与运输

7.3隧道支护技术

7.4隧道衬砌结构的防水

第7章隧道钻爆法施工作业

7/29/20231中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.1钻爆开挖要求：按设计要求开挖出断面；石碴块度适中，抛掷范围相对集中，便于装碴运输；钻眼工作量少，掘进速度快，少占作业循环时间；减小对围岩的震动破坏，以保证围岩的稳定；减少对施工用机具设备及支护结构的破坏，减少对周围环境的破坏。7/29/20232中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.1.1爆破破岩作用机理及有关概念7/29/20233中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业压缩粉碎区它是指半径为R1范围的区域。抛掷区 R1与R2之间的范围叫抛掷区。介质的结构仍然被破坏成碎块。1.无限介质中的爆破作用7/29/20234中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业破坏区该区又叫松动区，是指R2与R3之间的区域。震动区

R3与R4之间的范围叫爆破震动区。在此范围内，爆破能量只能使介质发生弹性变形，不能产生破坏作用。7/29/20235中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业临空面又叫自由面，是指暴露在大气中的开挖面。爆破漏斗在有临空面的情况下，炸药爆破形成的一个圆锥形的爆破凹坑就叫爆破漏斗。

2.爆破基本概念7/29/20236中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业最小抵抗线W

药包中心到自由面的最小距离。爆破作用指数爆破漏斗半径r与最小抵抗线W的比值n（n=r/w）称为爆破作用指数

n=1的爆破称为标准抛掷爆破，其漏斗标准抛掷爆破漏斗；

n＞1的爆破称为加强抛掷爆破或扬弃爆破；7/29/20237中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业0.75<n<1的爆破称为加强松动或减弱抛掷爆破；n≤0.75的爆破称为松动爆破。7/29/20238中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业

风动凿岩机按使用动力内燃凿岩机电动凿岩机液压凿岩机冲击转动式按钻进工作原理旋转式旋转冲击式7.1.2钻孔机具1.凿岩机7/29/20239中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业风动凿岩机--俗称风钻

它以压缩空气为动力7/29/202310中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业风动凿岩机风管接头气腿水管接头开关7/29/202311中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业准备凿岩钻孔前准备7/29/202312中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业风稿风稿破岩7/29/202313中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业碎石机械开挖下台阶冲击锤7/29/202314中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业2.凿岩台车7/29/202315中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业2.凿岩台车三臂台车单臂台车7/29/202316中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业台车钻孔施工7/29/202317中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.1.2爆破材料

1.炸药爆破材料：炸药、起爆、传爆材料。起爆传爆材料：雷管、导火索、导爆管炸药的性能：敏感度爆速炸药爆炸时爆轰在炸药内部的传播速度称为爆速7/29/202318中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业爆力（威力）炸药爆炸时对周围介质做功的能力称为爆力。炸药的爆力越大，其破坏能力越强，破坏的范围及体积也越大。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。殉爆距离一个药包（主动药包）爆炸后，能引起与它不相接触的邻近药包（被动药包）爆炸，这种现象称为被动药包的“殉爆”。

7/29/202319中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业隧道工程中常用的炸药铵梯炸药。浆状（水胶）炸药。该种炸药具有抗水性强、密度高、爆炸威力大、原料广、成本低和安全等优点，常用于有水爆破中。乳化炸药。通常是以硝酸铵，硝酸钠水溶液与碳质燃料通过乳化作用形成的乳脂状混合炸药，也称为乳胶炸药。硝化甘油炸药。硝化甘油炸药抗水性强、密度高、爆炸威力大。7/29/202320中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业炸药硝铵炸药7/29/202321中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业

1.起爆传爆材料导火索和火雷管导火索：又称导火线，由药芯和索壳组成。外径5.2～5.8mm，药芯为黑火药。火雷管：用导火索喷出的火焰引爆的雷管。电雷管：主要由电发火装置和一个火雷管组成。7/29/202322中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业塑料导爆管与非电雷管塑料导爆管：塑料导爆管是用来传递微弱爆轰波给非电雷管，使之爆炸的传爆材料之一非电雷管。非电雷管塑料导爆管7/29/202323中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业导爆索和继爆管

导爆索——又称传爆线，索芯用高烈性炸药（黑索金或太安）制成。它经雷管起爆后，可以直接引爆炸药。传爆速度一般为6800～7200m/s，外表涂成红色或红黄相间颜色。继爆管——是一种专门与导爆索配合使用的，具有毫秒延期作用的起爆器材。7/29/202324中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.1.4隧道内常用的爆破方法掏槽眼——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掏槽炮眼；

辅助眼——位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称为辅助眼继爆管；周边眼——沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。

1、炮眼的种类：7/29/202325中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业

掏槽眼

辅助眼周边眼7/29/202326中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业2、掏槽眼的形式斜眼掏槽

垂直楔形掏槽锥形掏槽7/29/202327中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业直眼掏槽——所有掏槽炮眼均垂直于开挖面的掏槽形式，称为直眼掏槽。柱状掏槽：充分利用大直径空眼作为临空孔和岩石破碎后的膨胀空间，使爆破后能形成柱状槽口的掏槽爆破。

柱状掏槽7/29/202328中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业螺旋形掏槽——中心眼为空眼，邻近空眼的装药眼与空眼之间距离逐渐加大，其联线呈螺旋形状。

柱状掏槽螺旋形掏槽7/29/202329中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业3、炸药品种的选择、用量及其分配

炸药品种的选择炸药的品种很多，应根据现场实际的岩石情况及各种炸药的性能进行选用。炸药的用量用体积法计算用药总量7/29/202330中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业

7、炮眼布置8、装药结构和堵塞反向装药正向装药4、炮眼长度:

较多采用的炮眼深度为1.2～3.5m

5、炮眼直径:隧道炮眼直径一般为38～46mm

6、炮眼数量:7/29/202331中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业9、周边眼的控制爆破光面爆破——光面爆破是通过正确确定周边眼的各爆破参数，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性的爆破技术。

7/29/202332中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业光面眼间距光面层厚度7/29/202333中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业光面爆破效果图光面眼7/29/202334中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼——辅助眼——周边眼——底板眼

预裂爆破：预裂爆破实质上是光面爆破的一种，其爆破原理与光面爆破相同，只是分区起爆顺序不同。预裂爆破的分区起爆顺序为：周边眼——掏槽眼——辅助眼——底板眼。7/29/202335中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业10、起爆方法

导爆管起爆系统11、起爆顺序及时差7/29/202336中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业爆破网络2火雷管导火索导爆管7/29/202337中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.1.5隧道爆破开挖中的超挖问题产生超挖的原因围岩层理与节理。测量放样误差。炮眼开挖位置的准确性。凿岩机体构造的影响。爆破方法与参数。7/29/202338中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业控制超挖的主要措施有：根据地质条件选择合适的爆破方法和钻爆参数。光面爆破应使用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸药。测量放样要正确。加强钻孔技术管理，提高钻孔精度。建立健全开挖、测量、爆破质量管理检查制度。7/29/202339中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业超挖超挖7/29/202340中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业欠挖欠挖7/29/202341中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业思考题1.炮眼的种类有哪些？它们各自的作用是如何？2.什么叫光面爆破？其参数如何确定？3.如何控制隧道超欠挖问题？7/29/202342中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业

装碴运输作业三大环节：装碴、运输和卸碴。碴量计算出碴量应为开挖后的虚碴体积，单循环爆破后石碴量可按下式计算：（m3）7.2装碴与运输第7章：7.2.1装碴

7/29/202343中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业装渣方式

装渣的方式可采用人力装渣或机械装渣。装渣机械翻斗式、铲斗式、蟹爪式、挖斗式装渣机的走行方式有轨道走行和轮胎走行两种。

7/29/202344中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业翻斗式装碴机第7章隧道钻爆法施工作业7/29/202345中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业蟹爪式装碴机

第7章隧道钻爆法施工作业7/29/202346中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业侧卸装碴机1铲斗式装碴机7/29/202347中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业侧卸装碴机2链条7/29/202348中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业有轨装碴设备有轨装碴机输送带耙斗轨道7/29/202349中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.2.2运输1、有轨运输：特点：有轨运输基本上不排出有害气体，对空气污染较轻，设备构造简单，容易制作；占用空间小而且固定等。不足之处在于轨道铺设较复杂，维修工作量大；调车作业复杂；开挖面延伸轨道影响正常装碴作业等。7/29/202350中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业梭车有轨运输7/29/202351中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业2、无轨运输：无轨运输主要是指汽车运输7/29/202352中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业翻斗车7/29/202353中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.3.1概述7.3隧道支护技术支护作用：为了有效地约束和控制围岩的变形；增强围岩的稳定性；防止坍方；保证施工和运营作业的安全。

7/29/202354中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.3.2临时支护临时支护形式：木支撑钢支撑钢筋混凝土支撑锚杆支撑及喷射混凝土支撑7/29/202355中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.3.3初期支护锚喷支护锚杆支护喷射混凝土支护喷射混凝土锚杆联合支护喷射混凝土钢筋网联合支护喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护喷钢纤维混凝土与锚杆及钢筋网联合支护以及上述几种类型加设型钢（或钢拱架）而成的联合支护7/29/202356中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业初期支护施工格栅超前小导管钢筋网纵向连接筋锚杆7/29/202357中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业初期支护施工2锁脚导管喷射混凝土7/29/202358中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业初期支护施工3钢拱架架设孔用于小导管施工7/29/202359中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业喷浆机喷浆机7/29/202360中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业注浆锚杆7/29/202361中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业人工喷射混凝土7/29/202362中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业人工喷射混凝土7/29/202363中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业灰浆机灰浆机7/29/202364中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业7/29/202365中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业注浆机17/29/202366中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业注浆管注浆管7/29/202367中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业注浆效果注浆体7/29/202368中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.3.4模筑混凝土衬砌1、混凝土材料及模板的选择与准备

模筑混凝土的材料与级配模板类型与选择水泥、砂子、石子、外加剂、水

隧道混凝土浇注时一般采用整体移动式模板台车7/29/202369中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业台车公路模板台车7/29/202370中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业台车铁路模板台车7/29/202371中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业2、模筑衬砌施工准备工作要进行隧道中线和水平测量；检查开挖断面；放线定位；灌筑地点的清理；立模。7/29/202372中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业3、

混凝土的制备与运送运送：一般采用搅拌车运送混凝土，以防运输时间过长而离析或初凝。途中运输的时间应尽量缩短，一般不应超过45min。制备：混凝土应采用机械搅拌

7/29/202373中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业搅拌站自控搅拌站7/29/202374中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业有轨混凝土输送车7/29/202375中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业无轨混凝土运输车7/29/202376中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业输送泵输送泵7/29/202377中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业扎筋绑扎钢筋施工台架7/29/202378中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业矮边墙施工矮边墙施工7/29/202379中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业初期支护与二衬二衬7/29/202380中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业二衬施工接头处预留槽安止水条7/29/202381中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业第7章隧道钻爆法施工作业7.4.1防水措施7.4隧道衬砌结构的防水1．喷射混凝土防水2．塑料防水板防水3．模筑混凝土衬砌防水4．涂料防水5．防水砂浆抹面6．注浆堵水7/29/202382中南大学隧道工程隧道钻爆法施工作业