第5章隧道施工1

第5章隧道(suìdào)施工隧道(suìdào)工程第2节爆破设计共四十五页1隧道爆破开挖

爆破是隧道施工中较关键的基本作业，其主要内容包括炮眼参数确定及炮眼布置、装药、起爆。

1.1炮眼类型(lèixíng)掘进工作面的炮眼可分为：

掏槽眼——最先爆破的几个炮眼。

作用：提高爆破效果，增加爆炸自由面。周边眼——在隧道外轮廓线的炮眼。

作用：保证隧道成形，减少对围岩的破坏。

辅助眼——除了掏槽眼和周边眼之外的所有炮眼。作用：破碎岩石，开挖隧道。

第2节爆破(bàopò)设计共四十五页1隧道爆破(bàopò)开挖

锥形掏槽(tāocáo)

1.2掏槽方式（1）斜眼掏槽——炮眼与岩面倾斜，

包括锥形掏槽、楔形掏槽。（2）直眼掏槽——炮眼与岩面垂直，

包括龟裂式、角柱式、螺旋式。

锥形掏槽效果好，不受岩层层节理影响，钻眼角度要求高；共四十五页1隧道爆破(bàopò)开挖

楔形掏槽(tāocáo)

楔形掏槽效果好，技术简单，采用广泛；

斜眼掏槽，炮眼深度受限，适宜于中软岩的浅孔爆破，或难以破碎的坚硬岩。共四十五页1隧道(suìdào)爆破开挖

三角(sānjiǎo)柱形掏槽

直眼掏槽，炮眼深度不受限，适宜于中硬岩的深孔爆破，打眼方便。

空眼的作用是什么？四角柱形掏槽

六角柱形掏槽

螺旋形掏槽

普通直眼掏槽

复式掏槽

共四十五页2爆破(bàopò)参数设计

2.1炸药用量炸药用量与岩性、炸药威力、断面大小、临空面多少、炮眼直径、炮眼深度等都有关。

一般情况下，先参考经验(jīngyàn)数据，或用经验(jīngyàn)公式计算，或用炸药消耗定额估计等方法，初步确定炸药用量，然后在现场试验，通过十几次试验，即可调整到较合理的炸药用量。下式可用于估算：

f—普氏系数；S—隧道掘进断面积；K—修正系数，K=525/P，P为炸药爆力。共四十五页2爆破(bàopò)参数设计

2.2炮眼数目炮眼数应根据岩石强度、地质构造、自由面数(临空面数)、隧道断面尺寸、炸药性质、炮眼布置、炮眼直径、炮眼长度等因素确定，同时，还应通过试验检验(jiǎnyàn)和调整初步设计。估算公式为：式中：N—炮眼数目；

m—单个药卷长度，m；

q—单位用药量，一般取=1.1～2.4kg/m3；

s—开挖断面积，m2；

—炮眼利用率；

a—装药系数，一般取a=0.5～0.8；

p—药卷重量，kg。共四十五页2.3炮眼深度炮眼深度与掘进进度、钻眼设备(shèbèi)、劳动组织等有关。一般炮眼深度在1~2.5m范围，条件合适可采用3~5m的深孔爆破（2m以下为浅孔爆破，2~3m为中深孔爆破）。确定炮眼深度有下列几种方法：

（1）根据断面尺寸确定：l=(0.5～0.8)B

式中：l—炮眼深度，即眼底至开挖面之距离；

B—导坑高或宽，取其中小者；2爆破(bàopò)参数设计

共四十五页式中：l—炮眼深度(shēndù)，m；

N—每月掘进天数；

n—日循环数；h—炮眼利用率，一般85~90％；

h1—正规循环率，一般85~90%。（2）按月进度(jìndù)计划要求的进尺数来确定：2爆破参数设计

2.4炮眼直径炮眼直径与岩性、炸药威力、断面大小、临空面多少等有关。在施工中可由试验或设备确定，一般在38~42mm范围。

共四十五页2.5炮眼布置

2.5.1布置方法炮眼的布置方法通常有下列几种：直线(zhíxiàn)形布眼、多边形布眼和弧形布眼等。

(a)(b)直线(zhíxiàn)形布眼多边形布眼弧形布眼(c)(d)2爆破参数设计

共四十五页2.5.2炮眼布置原则

（1）首先选择掏槽方式和掏槽眼位置，然后布置周边眼，再根据剩余断面均匀布置辅助眼。

（2）掏槽眼一般布置在断面中央偏下位置，并比其它(qítā)炮眼深200mm左右。（3）帮眼和拱眼布置在外轮廓线上，坚硬岩石眼底超出轮廓线100mm；软岩可以保留100~200mm的保护层。（4）底眼应高出底轮廓线100mm左右，眼底落在轮廓线下100~200mm，眼深可以超出辅助眼200mm左右。（5）辅助炮眼排距（或圈距）为W，约600~800mm，炮眼间距按：E=(1.0~1.5)W，W为最小抵抗线。2爆破参数(cānshù)设计

共四十五页2.5.3爆破(bàopò)最小抵抗线

装药重心到自由面的最短距离，用W表示，与爆破效果关系很大。W太小，爆破岩石块度破碎，对周边眼来说，易超挖；W太大，爆破岩石块度大，甚至不能破碎围岩。

要根据经验适当选取。2爆破参数(cānshù)设计

爆破漏斗示意图共四十五页2.6光面爆破与预裂爆破

（1）光面爆破光面爆破是指爆破后断面轮廓整齐，超挖和欠挖符合规定要求的爆破。其主要标准是:①开挖(kāiwā)轮廓成形规则，岩面平整；②岩面上保存50%以上孔痕，并无明显的爆破裂缝；③爆破后围岩壁上无危石。2爆破参数(cānshù)设计

共四十五页实现光面爆破的措施：①适当加密周边眼——按E=(8~18)d计算，d为炮眼直径；②合理确定光爆层厚度——按K=E/W计算，K称炮眼密集系数(xìshù)，一般取0.8；③合理药量——按辅助眼药量的一半左右计算；

④采用不耦合装药结构或间隔装药结构；⑤保证周边眼同时起爆。2爆破参数(cānshù)设计

共四十五页共四十五页（2）预裂爆破

裂爆破实质(shízhì)上也是光面爆破的一种形式，其爆破原理与光面爆破原理相同。只是在爆破的顺序上，光面爆破是先引爆掏槽眼，接着引爆辅助眼，最后才引爆周边眼；而预裂爆破则是首先引爆周边眼，使沿周边眼的连心线炸出平顺的预裂面。但预裂爆破的周边眼间距和最小抵抗限都要比光面爆破的小，相应地要增多炮眼数量，钻眼工作量增大。2爆破参数(cānshù)设计

共四十五页火风山隧道爆破炮眼布置(bùzhì)（Ⅳ级围岩）1.65m3.0m2.2m65°70°炮眼深度m装药量kg/孔掏槽眼1.651.23.02.2辅助眼2.81.4~1.6边眼2.80.5底眼3.01.8共四十五页广州地铁隧道爆破(bàopò)炮眼布置（Ⅳ级围岩）爆破(bàopò)顺序：A→B→C→D共四十五页分部开挖(kāiwā)破炮眼布置共四十五页（1）钻头(zuàntóu)3钻眼(zuànyǎn)机械

一字形钻头柱齿钻头十字形钻头马蹄形钻头

一字形钻头制造工艺简单，重磨方便，工作可靠，便宜；

马蹄形钻头为一字形钻头的改进；

十字形钻头对岩体性能的适应性强；柱齿形钻头耐磨，使用寿命长，钻眼速度快，成本高。共四十五页（2）钻杆(zuànɡǎn)3钻眼(zuànyǎn)机械

钻杆一般为六角中空形式，可接长，采用优质钢材制造。共四十五页（2）钻杆(zuànɡǎn)3钻眼(zuànyǎn)机械

钎尾钎头钎身麻花钎杆共四十五页（3）凿岩机3钻眼(zuànyǎn)机械

以冲击回转方式工作(gōngzuò)的岩体钻孔机具。包括风动凿岩机、液压凿岩机和电动凿岩机等。气腿式凿岩机共四十五页（3）凿岩机3钻眼(zuànyǎn)机械

YYT28全液压凿岩机电动(diàndònɡ)凿岩机共四十五页（4）凿岩台车3钻眼(zuànyǎn)机械

单臂凿岩台车共四十五页（4）凿岩台车3钻眼(zuànyǎn)机械

3臂凿岩台车共四十五页（4）凿岩台车3钻眼(zuànyǎn)机械

6臂凿岩台车共四十五页（4）凿岩台车3钻眼(zuànyǎn)机械

6臂凿岩台车共四十五页（5）装药台车3钻眼(zuànyǎn)机械

共四十五页（5）装药台车3钻眼(zuànyǎn)机械

共四十五页（1）炸药(zhàyào)

目前使用最广的是硝铵类炸药，其次是梯恩梯或硝酸钠(钾)；在无瓦斯坑道中使用的铵梯炸药，简称为岩石炸药，2号岩石炸药最常用；在有瓦斯时采用煤矿安全炸药。4爆破(bàopò)器材

炸药一般由厂制或现场加工成药卷型式，药卷直径有32mm、35mm、40mm等，长度为150mm；而周边光爆炸药药卷直径一般为22mm、25mm，长度为200mm～600mm，可按爆破设计的炸药品种、装药结构和用药量来选择使用。共四十五页（2）起爆器材起爆器材包括实施爆破时激发炸药所需要的一系列起爆和传爆器材，如导火索、雷管(léiguǎn)、导爆索、继爆管、塑料导爆管等。4爆破(bàopò)器材

（3）爆破网路根据起爆器材选择，如簇联、接力式网路、复合网路、闭合网路等。（有关爆破更多内容请后续课程学习）共四十五页5排渣工作(gōngzuò)

隧道掘进中，排渣工作在一定条件下会成为影响掘进速度的重要因素。排渣由四个环节组成：装(装车)、调(调车)、运(运输)、卸(卸渣)。（1）装岩机械装岩机具应与运输车辆配套，从而提高装渣速度。装渣能力(nénglì)应与每次开挖土石方量及运输车辆的容量相适应。共四十五页铲斗装岩机（后卸式）5排渣工作(gōngzuò)

共四十五页铲斗装岩机（侧卸式）5排渣工作(gōngzuò)

共四十五页耙斗装岩机5排渣工作(gōngzuò)

共四十五页蟹爪(xièzhǎo)装岩机5排渣工作(gōngzuò)

共四十五页立爪装岩机5排渣工作(gōngzuò)

共四十五页5排渣工作(gōngzuò)

（2）调车运输作业的效率，与车辆调度有很大关系。有轨运输时，开挖面应有调车设备，以加快空车调入。（3）运输

运输是把石渣运到洞外，并在指定地点弃渣。此外，洞内需要的材料、机具等(如洞内用混凝土集料、支撑(