隧道施工技术 课件 07实训任务二 坑道开挖2

实训任务二：坑道开挖2任务分配教学内容情境教材时间安排教师引导（二）教师向学生简单介绍隧道围岩稳定性判定；开挖方法选择；作业循环设计；开挖断面尺寸检查与质量评定；出渣运输组织与管理。布置教学任务并进行引导、检查和评价。施工录象5、6、12、24PPT课件6.240分钟学生学习1、单循环掘进爆破石渣量如何计算？77、常用装渣机械有哪几种？2、常用出渣运输方式有哪几种？各有什么优缺点？选择原则？3、常用的运输车辆有哪几种？有轨运输的轨道布置原则有哪些？小组讨论案例二：合武高速铁路大别山隧道开挖施工120分钟+4、完成书面基本练习。掘进方式破岩、挖除——对某一块岩体（V）1、钻眼爆破掘进2、全断面掘进机掘进3、自由断面挖掘机掘进4、人工掘进一、几种掘进方式的优缺点、适用范围1、钻眼爆破掘进——→安装炸药→引发爆炸→破岩破岩能力强，能适应各种断面形状；需要专用钻眼设备，对围岩的扰动较大，爆破控制难度大适用于石质岩体、山岭隧道。软石、硬土可进行弱爆破机械钻孔2、全断面掘进机掘进——

UetlibergTunnel:EnlargementwithTBM

圆形刀盘→换步支撑→液压顶推→盘刀切削→破岩机械化程度高，破岩能力较强，掘进速度快，对围岩的扰动小适用于岩体坚硬、完整的隧道中硬岩UetlibergTunnel:EnlargementwithTBE

软岩——盾构3、自由断面挖掘机掘进自由机械臂→切削头→破岩对围岩的扰动小，破岩能力较小适用于软岩及硬土隧道中，可配合敞胸式盾构施工4、人工掘进十字镐、风镐→人力挖除对围岩的扰动小，掘进速度慢，劳动强度大，安全性差，适用于土质隧道中，或软岩隧道的辅助挖掘二、掘进方式的选择原则应主要考虑：岩体的坚固性、对围岩的扰动程度、围岩的抗扰动能力、作业空间大小、合同工区工程数量、施工机械配备能力、工期要求、施工成本坚固等级类别名称岩体名称挖除难易程度围岩级别主要工程地质特征建议的掘进方式六坚石各种极硬岩--极坚固极难挖除ⅠRC＞60MPa,节理不发育宜用钻眼爆破掘进五次坚石各种硬质岩--坚固难挖除ⅡRC＞30MPa,节理较发育可用全断面掘进机掘进TBMRC≈30MPa,节理不发育四软石各种软质岩石；块石土、漂石土--较坚固较难挖除ⅢRC＞30MPa，节理发育，软硬互层宜用单臂掘进机掘进可用各种盾构加单臂掘进机或人工掘进RC=5～30MPa，节理较发育，厚薄互层三硬土各种土、块漂碎石土、原状土--较软弱较易挖除ⅣRc＞30MPa，节理很发育，软弱夹层可用人工掘进——岩体抵抗人为破坏的能力， 即挖除岩体的难易程度。三、岩体的坚固性露天土石方工程中，分为六级，见下表。值得注意的是：我国公路、铁路及水电隧道工程中，一般都是直接借用围岩稳定性分级，作为对隧道工程中挖掘岩体的难易程度分级。围岩稳定性的分级≈岩体坚固性的分级表6-4岩体的坚固性分级表等级坚固性评价类别名称代表性岩体γ(103kN/m3)φ一极软弱，极易挖除松土……15～169°～27°二软弱，易挖除普通土……15～1830°～40°三较软弱，较易挖除硬土……18～2056°～60°四较坚固，较难挖除软石……22～2665°～70°五坚固，难挖除次坚石……24～2870°～80°六极坚固，极难挖除坚石……25～3080°～87°注：软土(软黏性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭)和

多年冻土等，应结合具体施工情况另定岩体的抗爆破性/抗钻性——岩体抵抗钻头冲击波/爆炸冲击力破坏的能力。主要受其在动载作用下的变形性质和内聚力强弱、结构特征和地下水的影响表6-5岩体的抗爆破性分级表抗爆破级别N爆破难易程度代表性岩石一Ⅰ1＜29极易爆破千枚岩、破碎板岩、泥质板岩、破碎白云岩Ⅰ229～38二Ⅱ1381～46易爆破角砾岩、绿泥岩、米黄色白云岩Ⅱ246～53三Ⅲ153～60中等阳起石、石英岩、煌斑岩、大理岩、灰白云岩Ⅲ260～68四Ⅳl68～74难爆破磁铁石英岩、角闪斜长片麻岩Ⅳ274～81五Ⅴ181～86极难爆破矽卡岩、花岗岩、矿体浅色砂岩Ⅴ2＞86四、钻眼爆破1、钻眼爆破的作业程序断面放线钻眼装药起爆通风排烟清理危石出渣2、钻眼爆破的基本要求：a、应尽量减少对围岩的扰动和对初期支护的破坏b、坑道断面形状和尺寸达到《施工规范》要求： 最大超挖≤10～15cm，一般不允许欠挖c、坑道周边轮廓圆顺，周边炮眼残痕满足规范要求d、掘进进尺达到施工要求，掌子面平整，炮根短浅f、两次爆破之间的衔接台阶尺寸不大于15cmg、钻眼工作量少，炸药等爆破材料耗用量少h、对环境尤其是水的污染小，对周围设备无破坏e、石渣块度大小适中，抛掷相对集中，便于装渣作业掏槽爆破——在一个较小范围内钻孔并装入足够量的 炸药，先炸出一个小型“槽口”，然后逐 层将槽口扩大至设计的断面大小和形状3、爆破方法起爆顺序

作用掏槽眼

为后续爆破开辟出较多的临空面；扩大眼

主力爆破大量岩体；内圈眼

使接近轮廓形状，最后一层岩体厚度相等；周边眼

使坑道断面达到设计要求的形状和尺寸，轮 廓圆顺，超、欠挖量应符合《施工规范》规定底板眼

落底、翻渣。光面爆破斜眼掏槽炮眼利用率较高，炮眼个数较少，炸药单耗较低，对围岩的震动较小适应于软、硬岩，大断面隧道掘进直眼掏槽还有四大孔形五大孔形掏槽方式双大孔形单大孔形三大孔形炮眼利用率较低，炮眼个数较多，炸药单耗较高，对围岩的扰震动较大适应于硬岩、小断面隧道掘进扩大眼和周边眼布置环状布置楔形掏槽环状布置直眼掏槽扩大眼和周边眼布置线形布置楔形掏槽层状布置直眼掏槽×××隧道S2a断面台阶法开挖爆破炮孔布置4、钻眼机具钻杆、钻头三臂全液压凿岩台车门架式凿岩台车

Gantry-typeJumboinOperation

（三臂）6、断面放线画开挖轮廓线模拟钻眼的理想状态钻孔台车作业状态设计7、钻眼凿岩台车钻眼作业

CombinedOperationofRock-drillingJumbos两台车联合作业液压凿岩机钻眼工作台架气腿式风动凿岩机风动凿岩机

联合钻眼8、爆破材料塑料导爆管（白色）、非电毫秒雷管、

炸药卷（黑色）、导爆索（粉红）遵守安全管理规定！⒈感度——炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度①热敏感度，②火焰感度，③机械感度，④爆轰感度⒉爆速——炸药爆炸时化学反应速度⒊威力——炸药爆炸时对周围介质作功的能力⒋猛度——炸药爆炸时对与之接触的固体介质的局部破坏能力工程爆破，要保证炸药稳定爆炸!!!炸药的性能⒌爆炸稳定性——炸药爆炸稳定性是指炸药经起爆后， 能否连续、完全爆炸的能力爆炸稳定性主要受炸药的化学性质、爆轰感度、起爆能量，以及装药密度、药卷直径、药卷间距等因素的影响⒍最佳密度——炸药稳定爆炸，且爆速最大时的装药密度。硝铵类炸药为0.9g/cm3～1.19g/cm3，乳化炸药为1.05g/cm3～1.30g/cm3

装药不能太密实也不能太疏松！⒎临界直径——在柱状装药时被动药卷能发生殉爆的最小直径。φmin铵梯炸药为15mm；浆状炸药为lOOmm，加入敏化剂后降为32mm。

药卷直径不能太小！⒏殉爆距离——药卷间距不能大于殉爆距离！被动药卷能发生殉爆的最大距离来表示被动药卷的殉爆能力，也反映了主动药卷的致爆能力。⒐管道效应——空气冲击波速度比炸药的爆炸速度更高，未爆炸药被压缩到临界密度以上，导致断爆。

炮眼与药卷之间的间隙不能过大！⒑安定性——指炸药的物理、化学性质的稳定性。

冻结的胶质炸药机械感度增高，遇撞击或摩擦易发生爆炸，必须解冻后才允许使用！使用最广的硝铵类炸药、适用条件主要成分是硝酸铵，含量在60%以上，其次是梯恩梯或硝酸钠(钾)，含量在10%～15%铵梯炸药：适用于一般岩石爆破，煤矿爆破

(加消焰剂防瓦斯)

主要成分是硝酸铵与梯恩梯的混合物浆状炸药和水胶炸药：适用于露天或水下深孔爆破硝酸铵等炸药+水+敏化剂+胶凝剂=浆状炸药。浆状炸药+交联技术=水胶炸药。含水量较大、抗水性强、密度较高、爆温较低、威力较大、原料广、成本低和安全度高乳化(乳胶)炸药：尤其适用于硬岩爆破硝酸铵、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。抗水性强、原料来源广、生产成本低、安全度高、环境污染小、爆炸稳定性好、爆破效率比浆状及水胶炸药更高硝化甘油炸药：一般只在水下、硬岩爆破主要成分是硝化甘油(或硝化甘油与二硝化乙二醇的混合物)。抗水性强、密度高、威力大、猛度高。但机械感度高、安全性差、价格昂贵、保存期短、容易老化而性能降低，甚至失去爆炸性能炸药的规格隧道工程爆破使用的炸药一般均由厂制或现场加工成药卷药卷直径有φ22mm、φ25mm、φ32mm、φ35mm、φ40mm等药卷长度为165mm～500mm，可按爆破要求和性能说明选择工程中常用的起爆系统，4种：导火索+火雷管

即发，雷管号数导电线+电雷管

迟发，延期时间，雷管段数导爆管+非电雷管

传递弱爆轰，广泛应用，适用于有电和炮眼多

导爆索