隧道钻爆法在地下工程施工中的应用

1、2015-2016学年第二学期地下建筑工程施工技术课程论文医院(部门)名称土木工程学院特殊行业名称土木工程主题名称隧道钻爆法在地下工程施工中的应用学生姓名天涯海角学生身份证67类数卓悦二班教师江清辉在完成时2016.04.20隧道钻爆法在地下工程施工中的应用天涯海角(土木工程学院，土木工程，编号：67讲师：蒋庆辉)摘要：主要介绍了隧道钻爆法在地下工程施工中的应用，通过具体工程实例展示了隧道钻爆法的优势，并与其他施工方法进行了补充。介绍了隧道钻爆法的发展前景及施工过程中应注意的问题。关键词：隧道；钻孔和爆破方法；施工方法；工程示例简介：钻爆开挖是隧道开挖的常用方法。在开挖过程中，必须保护围岩的稳

2、定性，避免塌方、突水等灾害，保证隧道开挖的速度，这对开挖方法的选择提出了考验。隧道快速开挖常用的施工方法有全断面开挖、台阶开挖和导洞超前全断面扩大。全断面开挖适用于小断面隧道开挖。对于大断面隧道，梯段开挖和超前导洞全断面扩大是主要选择。1.钻爆法应用于水下隧道施工当城市交通需要穿越河流、湖泊和海洋时，通常是在桥梁和隧道方案之间进行选择。考虑到工程造价、耐久性、安全性、生态环境和社会效益，水下隧道方案比桥梁具有更大的综合优势。但是，当隧道穿越河流、湖泊、海洋或上部邻近地区有丰富的供水区域时，隧道开挖将不可避免地形成新的地下水运移通道，易发生涌水、涌砂、突水、突泥等重大地质灾害。1.1采用钻爆法施

3、工水下隧道的优势(1)水下隧道采用适合各种地形条件的钻爆法施工，一般要求隧道大部分地段位于坚硬岩层中。然而，隧道进出口的一般地质条件较差，甚至长段都是土层。即使是多方案比较确定的水下剖面，也会有一些不利地层，如风化槽或断层破碎带。对于钻爆施工，由于设计和施工经验比较成熟，可以适应不同的地质条件。(2)施工对环境影响小，施工期间不影响航行。随着沿海和沿江经济的快速发展，沿江沿海地区受到越来越严重的污染，环境质量明显下降，生态环境日益恶化，对生物资源和人类健康产生影响。钻爆法施工水下隧道不仅是对自然环境影响最小的施工方案，也是对周围居民和企事业单位生产生活影响最小的施工方案。1.2采用钻爆法施工水

4、下隧道的缺点(1)由于水下隧道埋藏较深，隧道较长，成本较高。为了降低钻爆法水下隧道施工的风险，一般要求隧道位于岩层中，并有一定厚度的岩石保护层，这与岩石强度、破碎程度和隧道开挖跨度有关。这样，隧道的埋深将增加，这将增加隧道建设成本，延长隧道的建设周期，增加运营管理成本。(2)施工过程中风险高。钻爆法对各种地质条件有很好的适应性。然而，当围岩节理裂隙发育且有许多断层破碎带时，各种断层破碎带的成本(3)水下隧道工程地质勘察精度不够，在实际施工中有必要进行超前地质预报。水下和海底勘测的技术难度和成本较高，这决定了勘测阶段的地质资料不够准确，因此有必要在施工阶段通过超前地质预报了解前方的地质情况。在水

5、下隧道施工过程中，需要通过掌子面地质调查和各种先进的检测手段，综合判断隧道前方的地质情况，从而准确判断开挖面前方的地质情况，最大限度地保证施工安全1。1.3工程实例青岛地铁工程施工青岛地铁3号线工程的主要特点是埋深浅，工程地质条件复杂多变，受地质条件影响较大。全线埋深小于20 m，地下工程地质多变，围岩等级跨度大，强度好的围岩在区间中占很大比例。在众多施工方法中，钻爆法以其灵活的开挖方式能够适应青岛复杂多变的工程地质条件，是目前青岛地铁施工的首选方法。2.钻爆法在秦岭钟南山公路隧道大断面施工中的应用2.1项目概述西康高速公路西段横跨Xi安、商洛，途经Xi安、长安、柞水，是陕西“米”字形公路网主

6、体骨架的重要组成部分。它是包头-Xi-安康-重庆-北海的主要组成部分，是西北和华北通往重庆和四川的主要西部通道，是陕西省的重点工程之一。秦岭钟南山特长公路隧道是其中最重要的一条。它位于陕西省长安县和柞水县之间的秦岭山脉，在秦岭铁路二号线隧道的右侧，有两条隧道和四条车道。提前开工的下行最小开挖断面为87.02米，最大开挖断面为147.7米2，总长度为18020米。隧道路面设置人字坡，变坡点为K79 380，隧道最大埋深为1640米。中铁十二局集团承建秦岭钟南山特长公路下行出口段，位于柞水县营盘镇小河口村宇泰河右岸，起止里程K82 816K79 816，长3000米.隧道穿越段岩性主要为含绿色矿物

7、的混合花岗岩，有蚀变闪长岩、长英质岩和花岗岩伟晶岩脉。隧道穿越8条大小断层，围岩类别变化频繁。二级围岩200米，分为4段；类围岩为501米，分为7段；类围岩为2299m，分为9个区段。3000米隧道的围岩已经变化了19次。隧道由一头驱动，一头通风。出口是唯一的施工通道，施工采用无轨运输2。2.2施工方法2.2.1全断面开挖、类围岩采用全断面开挖，采用多功能简易钻台、26气枪同钻、大断面锥形切割、岩石炸药和乳化炸药混装、机械配套、大功率风机单压入通风、大直径软管等新技术。钻爆时间小于3.5h，通风排烟控制在20min，装渣运输控制在2 h内，取得了良好效果，每天4个循环，平均循环进尺3.7m，最

8、大日进尺19.7m，错茬10cm，残孔率98%以上。2.2.2大断面锥形挖沟爆破的成功取决于切割的成功，而进尺取决于切割的深度。在以往的隧道施工中，由于切割深度的限制，循环进尺只有2.6m左右，切割成功率不高。经过反复研究和实验，我们发现以前切割方法的进尺小的原因是切割面积小、类围岩采用全断面光面爆破施工，在多功能简易钻台上使用26挺气枪作为钻机。大截面锥形切割减少了炮孔、雷管和炸药的数量。类围岩开挖断面87.02米，炮孔数约147个，炸药消耗量0.65公斤/米，残标率98%以上，平均循环进尺3.7米3。3.广州轨道交通3号线盾构隧道钻爆结合硬岩隧道施工技术3.1钻爆开挖和盾构衬砌的技术特点(

9、1)钻爆开挖和盾构衬砌施工技术作为盾构施工的支撑技术，扩大了盾构施工的适用范围。(2)有效避免了硬岩插入段盾构掘进的施工风险，保证了工程的顺利实施。(3)节省了大量刀具成本，避免了在坚硬岩层中掘进时盾构机剧烈振动对设备造成的损坏，延长了盾构机的使用寿命。43.2关键施工技术3.2.1屏蔽通过部分盾构通过段隧道设计为圆形断面，净空6400米，比盾构机外径大120米。该段开挖采用光面爆破技术，采用锚喷网联合支护，具体支护参数根据围岩情况和监测测量结果进行调整。3.2.2屏蔽接收部分为保证盾构机的空间，盾构掘进隧道附近的3米硬岩隧道作为盾构机的接收段，净空6800米。为了在盾构机到达后对其底部进行处

10、理，将底部70米范围内的半径增加到3700米。3.2.3导向平台的施工为保证盾构机按设计姿态通过，在硬岩地段隧道底部60范围内设置半径为3150米、厚度为150米的弧形混凝土导向平台。3.2.4进入硬岩隧道前的盾构掘进盾构机进入硬岩隧道前25m作为盾构机到达段，开挖采用土压平衡方式。盾构机进入到达段后，逐渐降低推力和推进速度，加强对开挖量的监测频率。刀盘转速为1.65-1.85转/分，盾构机总推力小于80Ot，前进速度小于25毫米/分。盾构机进入坚硬岩石隧道前的最后三个环以开放模式驱动。掘进速度控制在15毫米/分钟以内，总推力降至600吨以下，采用小推力低速进入盾构接收段。在盾构机进入硬岩隧道

11、前150-200米，对盾构掘进隧道和硬岩隧道内的所有测量控制点进行全面系统的复测和联合测量。对所有控制点的坐标进行精确的平差计算。在盾构机到达硬岩隧道前100米和50米，应手动重新测量盾构机的姿态，并及时纠正偏差，以确保盾构机能够进入接收段。在盾构机到达段掘进过程中，应派专人观察坚硬岩石隧道段的岩石表面变化。当发现围岩或硬岩隧道初期支护混凝土有较大振动或变形时，应立即通知盾构主司机调整掘进参数，防止因推力过大而导致刀盘前方围岩大范围坍塌。清除碴土后，用30C早强混凝土将盾构前体下部连接到已施工的硬岩隧道段导向平台上，以确保盾构机功能向导向平台的平稳过渡5。结论对于钻爆开挖，经济、快速、灵活是其在隧道开挖中广泛应用的关键。通过分析全断面开挖、台阶开挖和超前导洞全断面开挖三种开挖方法对隧道周围岩体的振动扰动、炸药消耗、单头掘进速度和光面爆破效果，提出建议1闫路平。钻爆施工技术在水下隧道建设中的应用J.山西建筑，2012(33).2张金柱，高连成。大断面隧道钻爆法快速施工技术J.西部探矿工程，2003(7).3杨书江。硬岩地铁隧道钻爆法开抢结合盾构法衬砌的施工技术D.上海交通大学，2006年年。4郭立君。中硬岩隧道钻爆法快速施工方法探讨J.岩土工程世界。5朱雪峰。盾构