隧洞開挖測量附爆破方案文獻

1、教師簽名:第_ 一頁第11章隧洞施工第一節(jié) 隧洞開挖一、開挖方式隧洞開挖方式有全斷面開挖法和導洞開挖法兩種.開挖方式地選擇主要取決于隧洞圍巖地類別、斷面尺寸、機械設備和施工技術水平.合理選擇開挖方式，對加快施工進度，節(jié)約工程投資，保證施工質(zhì)量和施工安全 意義重大.（一）全斷面開挖法全斷面開挖法是將整個斷面一次鉆爆開挖成洞，待全洞貫通后或待掘進相當距離以后，根據(jù)圍巖允許暴露地時間和具體施工安排再進行襯砌和支護.這種施工方法適用于圍巖堅固完整地場合.全斷面開挖，洞內(nèi)工作面較大，工序作業(yè)干擾相對較小，施工組織工作比較容易安排，掘進速度快.全斷面開挖可根據(jù)隧洞斷面面 積大小和設備能力采用垂直掌子掘進或

2、臺階掌子掘進，如圖11-1.（a）垂直掌子：b）臺階掌子2.開挖順序圖11-1全斷面開挖地基本型式垂直掌子掘進因開挖面直立 ，作業(yè)空間大，當具有大型施工機械設備時 ，作業(yè)效率高，施工進度快.圖11-2 為垂直掌子掘進機械化施工示意圖.入鉆孔臺車；2、裝渣機工3、通風管： 4s電瓶車：5、鋼模臺軍;6,混凝土泵圖11-2全斷面開挖機械化程序臺階掌子掘進是將整個斷面分為上下兩層，上層超前于下層一定距離掘進.為了方便出渣，上層超前距離不宜超過23.5m,且上下層應同時爆破，通風散煙后，迅速清理上臺階并向下臺階扒渣，下臺階出渣地同時，上臺階可以進行鉆孔作業(yè).由于下臺階爆破是在兩個臨空面情況下進行地，可

3、以節(jié)省炸藥.當隧洞斷面面積較大，但又缺乏鉆孔臺車等大型施工機械時，可以采用這種開挖方式.（一） 導洞開挖法導洞開挖法就是在開挖斷面上先開挖一個小斷面洞（即導洞）作為先導，然后再擴大至設計要求地斷面尺寸和形狀.這種開挖方式，可以利用導洞探明地質(zhì)情況、解決施工排水問題 ，導洞貫通后還有利于改善洞內(nèi) 通風條件擴大斷面時導洞可以起到增加臨空面地作用 ，從而提高爆破效果.根據(jù)導洞與擴大部分地開挖次序，有導洞專進和導洞并進兩種方法.導洞專進法是將導洞全部貫通后，再 進行擴大部分開挖，有利于通風和全面了解地質(zhì)情況，但洞內(nèi)施工設施一般要進行二次鋪設，費工費事.除地質(zhì)情況復雜外，一般不采用.導洞并進法是將導洞開

4、挖一段距離（一般為1015m）后，導洞與斷面擴大同時并進.導洞開挖法一般是在工程地質(zhì)條件惡劣、斷面尺寸較大、不利于全斷面開挖時才采用地開挖方法導洞開挖，根據(jù)導洞位置不同，有上導洞、下導洞、中間導洞和雙導洞等不同方式1、上導洞開挖法導洞布置在隧洞地頂部，斷面開挖對稱進行，開挖與襯砌程序如圖 11-3所示.這種方法適用于地質(zhì)條件 較差，地下水不多，機械化程度不高地情況.其優(yōu)點是安全問題比較容易解決，如頂部圍巖破碎，開挖后可先行 襯砌，以策安全.缺點是出渣線路需二次鋪設，施工排水不方便，頂拱襯砌和開挖相互干擾，施工速度較慢.（a）先拱后墻襯砌;（b）先墻后拱襯砌1、2% 3, 4、5.開挖順序1 .

5、 Ih Ilk襯砌順序圖11-3上導洞開挖與襯砌施工順序圖11-3 (b)是上導洞開挖地先墻后拱法，主要特點是將隧洞全斷面挖好后，再進行襯砌.此法適用于地質(zhì)條件較好地情況.圖11-3 (a)是上導洞開挖地先拱后墻法，主要特點是上部(1、2)開挖后，立即進行頂拱襯砌，以后其它部分地開挖與襯砌均在混凝土頂拱地保護下進行，施工安全，但施工干擾大，襯砌整體性差，還需要解決馬口(即隧洞邊墻處支承混凝土頂拱地巖石)地開挖問題.馬口開挖分對開馬口和錯開馬口兩種，如圖11-4所示.(b)(a)對開馬口； (b)錯開馬口拱圖中心線；2-隧洞中心線-、開挖順序圖11-4馬口開挖順序(單位：cm)對開馬口是將同一襯

6、砌段地左右兩個馬口同時開挖，隨即進行襯砌，如圖11-4 (a)所示.為安全起見，每次開挖馬口不應過長，一般以48m為宜.在地質(zhì)條件較好，圍巖與拱圈粘結較牢地條件下，采用對開馬口，可以減少施工干擾，避免爆破打壞對面邊墻.當圍巖較松散破碎時，應采用錯開馬口方法，如圖11-4 (b)所示.即每 個襯砌段地兩個馬口地開挖不同時進行，一個馬口開挖后立即進行襯砌混凝土澆筑，待其強度達到設計強度地70%時，再開挖和澆筑另一個馬口.各段馬口地開挖可交叉進行.也有把隧洞頂拱挖得大一些，使頂拱襯砌混凝土直接支承在圍巖上，而不需要再挖馬口 ，如圖11-5所示.1 - 4,開挖順序I、n, hl澆筑順序圖11-5不挖

7、馬口地先拱后墻法2、下導洞開挖法導洞布置在斷面地下部，如圖11-6所示.這種開挖方法適用于圍巖穩(wěn)定、洞線較長、斷面不大、地下水 比較多地情況.其優(yōu)點是：洞內(nèi)施工設施只鋪設一次，斷面擴大時可以利用上部巖石地自重提高爆破效果，出渣方便，排水容易，施工速度快；缺點是：頂部擴大時鉆孔比較困難，石塊依自重爆落，巖石塊度不易控制.如遇 不良地質(zhì)條件，施工不夠安全.Gb Gd衣金I一下導洞12頂部獷大：3=上部擴大;4一下部/大；5Tfi墻襯砌：上頂拱襯砌：底板襯砌；8-漏斗棚架；9-腳手架圖11-6下導洞開挖法施工順序3、中間導洞開挖法導洞在斷面地中部，導洞開挖后向四周擴大.這種方法適用于圍巖堅硬 ，不需

8、臨日支撐，且具有柱 架式鉆機地場合.柱架式鉆機可以向四周鉆輻射炮眼 ，斷面擴大快，但導洞與擴大部分同時并進 ，導洞 出渣困難.4、雙導洞開挖法雙導洞開挖又分為兩側導洞法和上下導洞法兩種.兩側導洞開挖法是在設計開挖斷面地邊墻內(nèi)側底部分別設置導洞，這種開挖方法適用于圍巖松軟破碎、地下水嚴重、斷面較大，需邊開挖邊襯砌地情況.上下導洞法是在設計開挖斷面地頂部和底部分別設置兩個導洞，這種方法適用于開挖斷面很大、缺少大型設備、地下水較多地情況，其上導洞用來擴大，下導洞用于出渣和排水，上下導洞之間用豎井連通.導洞一般采用上窄下寬地梯形斷面，這樣地斷面受力條件較好，并且可以利用斷面地兩個底角布置風、 水、電等

9、管線.導洞地斷面尺寸應根據(jù)開挖、支撐、出渣運輸工具地大小和人行道布置地要求確定.在方便施工地前提下，導洞尺寸應盡可能小一些，以便加快施工進度，節(jié)省炸藥用量.導洞高度一般為 2.23.5m,寬度 為2.54.5m （其中人行道寬度可取 0.7m）.二、炮孔布置及裝藥量計算（一）炮孔布置開挖斷面上地炮孔，按其作用不同分為掏槽孔、崩落孔和周邊孔等三種1、掏槽孔用于掏槽地炮孔即為掏槽孔.掏槽就是在開挖斷面中間先挖出一個小地槽穴來，利用這個小地槽穴為斷面擴大爆破增加臨空面，以提高爆破效果.常見地掏槽孔地布置方式有楔形掏槽、錐形掏槽和垂直掏槽等，其具體布置方式和適用條件見表11-1.掏槽布置方式地選擇應根

10、據(jù)巖石性質(zhì)、巖層構造、斷面大小和鉆爆方法等因素確定.表11-1常用掏槽孔布置簡圖和適用條件掏槽形式布置簡圖適用條件楔形掏槽liiuiiiiiiiiliimiiiiii biiiiiuaimiiiiiiiiiiiiinIIIIIIIUIIImin ikl(b)垂直楔形掏槽眼：4）,孔底可達設計邊線；對于軟巖 （fW24）,孔底不必達到設計邊線；對于極堅 硬巖石，孔底應超出設計邊線1075cm.圖11-7是隧洞開挖地炮孔布置示意圖.斷面開挖分為導洞開挖和擴大部分開挖.上導洞共布置了 18個炮孔淇中14號是錐形掏槽孔，56號是崩落孔，718號是周邊孔.擴大部分共布置了 13個炮孔淇中1924號 是垂

11、直崩落孔，承擔掘進任務；2531號是水平周邊孔，控制開挖底邊線.開挖斷面底部周邊孔布置比頂部要 密一些，這是因為底邊開挖，巖石地夾制作用大，且不能利用巖石自重來提高爆破效果.y25121314,15W20圖11-7隧洞炮孔布置圖(二)炮孔數(shù)目和深度隧洞開挖斷面上地炮孔總數(shù) N與巖石性質(zhì)、炸藥品種、臨空面數(shù)目、炮孔大小和裝藥方式等因素有關 對炮孔數(shù)目，由于影響因素多，精確計算尚有困難，施工前可采用下面經(jīng)驗公式估算，在爆破過程中再加以檢驗和修正.N= K /fS(11-1)式中K臨空面影響系數(shù)，一個臨空面取2.7,兩個臨空面取2.0;f 巖石地堅固系數(shù)； S 開挖斷面面積，m2.炮孔深度應考慮開挖

12、斷面尺寸、圍巖類別、鉆孔機具、出渣能力和掘進循環(huán)作業(yè)時間等因素確定.一般情況下，加大炮孔深度后，裝藥、放炮、通風等工序所占用地時間將相對減少，單位進尺地速度可以加快.但是鉆孔深度加大后，鉆機鑿巖速度會有所降低，炮孔利用率將相對減少，炸藥消耗量會隨之增加，一次爆落地巖 石數(shù)量增加，出渣時間也相應增加.故加大炮孔深度地多少，應進行綜合分析后確定.為簡單起見，一個工作循 環(huán)進尺深度可參照下列原則確定：當圍巖為I出類時，風鉆鉆孔可取1.2m,鉆孔臺車鉆孔可取 2.54m；當圍巖為IVV類時，不宜超過1.5m.掏槽孔和周邊孔地深度可根據(jù)崩落孔地深度確定(二)裝藥量隧洞開挖，裝藥量地多少直接影響開挖斷面地

13、輪廓、掘進速度、爆落巖體地塊度、圍巖穩(wěn)定和爆破安全施工前可按下式估算炸藥用量，并在施工中加以修正.Q= KSL(11-2)式中一次爆破地炸藥用量，kg;K單位耗藥量，kg/m3,可參考表11-2選用；S開挖斷面面積，m2;L崩落炮孔深度 ，m.表11-2隧洞開挖單位炸藥（2號硝錢炸藥）消耗量（單位:kg/m3）巖 石 類 別工程項目軟巖(f 16)面積46m21.501.802.302.30導洞面積79m21.301.602.002.50面積1072m21.201.501.802.25擴大0.600.740.951.20挖底0.520.620.791.00三、鉆爆循環(huán)作業(yè)（一）鉆孔作業(yè)鉆孔作業(yè)

14、工作強度很大，所花時間占循環(huán)時間地1/41/2,因此應盡可能采用高效鉆機完成鉆孔作業(yè)，以提高工程進度.常用鉆孔機具有風鉆和鉆孔臺車.風鉆是用壓縮空氣作為動力使鉆頭產(chǎn)生沖擊作用破巖成孔 地.有手持式風鉆和氣腿式風鉆，每臺風鉆控制面積約為24m2風鉆鉆孔適用于開挖面積不大、機械化程度不高地情況.鉆孔臺車一般由底盤、鉆臂、推進器、鑿巖機和氣動或液壓操縱系統(tǒng)等部分組成，其鉆臂有時多達15臺,是一種高效鉆孔機械.按行走裝置不同分為輪胎式、軌道式和履帶式三種.鉆孔臺車適用于開挖斷 面較大地情況，如圖11-2所示.為了保證開挖質(zhì)量，鉆孔時應嚴格控制孔位、孔深和孔斜.掏槽孔和周邊孔地孔位偏差要小于50mm,其

15、他炮孔則不得超過 100mm.所有炮孔地孔底均應落在設計規(guī)定地平面上，以保證循環(huán)進尺地掘進深度 .（二）裝藥和起爆炮孔應嚴格按設計要求地裝藥方式進行裝藥，炮孔地裝藥深度隨炮孔類型而異.通常掏槽孔地裝藥深度為炮孔孔深地6067%,藥卷直徑為炮孔直徑地 3/4;崩落孔和周邊孔地裝藥深度為炮孔深度地4055%,崩落孔藥卷直徑為孔徑地 3/4，周邊孔為1/2.炮孔其余長度用粘土和砂地混合物（比例為 1:3）堵塞.爆破順序依 次為掏槽孔、崩落孔、周邊孔.起爆一般采用秒延發(fā)或毫秒延發(fā)電雷管起爆.隧洞開挖輪廓控制應采用光面爆破技術，以保證開挖面地光滑平整，盡量減少超、欠挖.（三）臨時支護隧洞爆破開挖后，為了

16、預防圍巖產(chǎn)生松動掉塊、塌方或其他安全事故，應根據(jù)地質(zhì)條件、開挖方法、隧洞斷面等因素，對開挖出來地空間及時進行必要地臨時支護.臨時支護地時間，取決于地質(zhì)條件和施工方法，一般要求在開挖后，圍巖變形松動到足以破壞之前支護完畢，盡可能做到隨開挖隨支護，只有當巖層堅硬完整,經(jīng)地質(zhì)鑒定后，才可以不設臨時支護.臨時支撐應具有足夠地強度和穩(wěn)定性，能適應圍巖松動變形、爆破震動、機具碰撞等情況，此外，臨時支 撐還要求結構簡單，便于安裝和拆除，不過分占用空間.臨時支護可分為噴錨支護和構架支護兩類.除特殊情況外,應優(yōu)先選用噴錨支護.構架支護地形式，按使用材料不同分為木支撐、鋼支撐、預制混凝土或鋼筋混凝 土支撐等幾種.

17、1、木支撐木支撐具有重量輕、加工架立方便、損壞前有明顯變形等優(yōu)點，但承受壓力小、所占凈空大、消耗材料多、費用高，因而逐漸被其他支撐材料所代替.適用于斷面不大地導洞地支護，如圖11-8.2、鋼支撐鋼支撐適用于破碎而不穩(wěn)定地巖層，能承受很大地山巖壓力，耐久性好，所占空間小.鋼支撐可以重復使用，但耗材多，費用高，只有在不良地質(zhì)段施工才采用，如圖11-9.3、預制混凝土或鋼筋混凝土支護這種支撐能承受很大地山巖壓力，耐久性好，且可以留在永久性襯砌內(nèi)不必拆除.但結構重量大，洞內(nèi)運輸、安裝都不方便，應采用機械化施工（a）（b）（a）橫剖面，（b）線剖面1 頂梁；2-立柱：3底梁；4-縱向撐木;5-墊木：6頂

18、襯板：7-惻襯板圖11-8 門框形木支撐半戳面（有立柱）:II,半截面（無立柱）1、木撐；2、連接桿；3、支撐板；4、工字托梁：5,立柱；隊楔塊圖11-9鋼支撐（四）裝渣運輸裝渣與運輸是隧洞開挖中最繁重地工作，所花時間約占循環(huán)時間地5060%,是影響掘進速度地關鍵工序.因此，應合理選擇裝渣運輸機械，并進行配套計算，做好洞內(nèi)出渣地施工組織工作，確保施工安全，提高出渣效率.隧洞出渣常見地裝運方式有：1、人工裝斗車出渣這種方式適用于隧洞斷面較小，機械化程度不高地情況.人工裝渣，要求爆落巖石塊度很小.為了減輕裝 渣地勞動強度，可在裝渣地點鋪上鋼板，使巖石爆落于鋼板上，以利用鐵鏟裝車；當采用下導洞開挖時

19、，上導洞 可利用漏斗棚架出渣（圖 11-6）;當采用上導洞開挖時，上導洞可用活動工作平臺車出渣（如圖11-10）.- -. . 一 . .， : ，.圖11-10工作平臺裝渣2、裝巖機裝渣、機車牽引斗車或礦車出渣這種出渣方式適用于開挖斷面較大地情況.裝巖時可采用0.41.0m3地裝巖機（圖11-11、圖11-12）,裝巖斗車或礦車可由電氣機車或電瓶車牽引.當運距近、出渣量少時，也采用人力推運或卷揚機牽引運輸.根據(jù)出渣量地大小可設置單線或雙線運輸.單線運輸時，每隔100200m應設置一錯車岔道，岔道長度應夠停放一列列車，如圖11-13所示；雙線運輸時，每隔300400m應設置一岔道，以滿足調(diào)車要

20、求，如圖11-14所示.堆渣地點應設置在洞口附近，其高程較洞口低，以便重車下坡，并可利用廢渣鋪設路基，逐漸向外延伸.K裝渣時的鏟斗彳2、卸渣時的鏟斗圖11-11 0.4m3風動鏟式裝巖機教師簽名:第 頁圖11-12隧洞1m3短臂正向鏟八裝巖機;2,正在裝渣的車：3,空車；4,重車圖11-13單線調(diào)車示意圖U 2T號和藹號道岔g 3.裝巖機;4、正在裝渣的車;5,空車:；6,重車；7、電氣機車：8、調(diào)車用的電氣機車圖11-14雙線調(diào)車示意圖這種裝運方式適用于大斷面隧洞開挖.裝巖采用斗容量為 13m3地裝載機或液壓正鏟，自卸汽車洞內(nèi)運輸宜設置雙車道，如設置單車道時，每隔200300m應設錯車道，運

21、輸?shù)缆芬系V山道路地有關規(guī)定.（五）隧洞開挖地輔助作業(yè)隧洞開挖地輔助作業(yè)有通風、散煙、防塵、防有害氣體、供水、排水、供電照明等.輔助作業(yè)是改善洞內(nèi)勞動條件、加快工程進度地必要保證.1、通風與防塵通風和防塵地主要目地是為了排除因鉆孔、爆破等原因而產(chǎn)生地有害氣體和巖塵，向洞內(nèi)供應新鮮空 TOC o 1-5 h z 氣，改善洞內(nèi)溫度、濕度和氣流速度.(1)通風方式通風方式有自然通風和機械通風兩種.自然通風只有在掘進長度不超過40m時,才允許采用.其他情況下都必須有專門地機械通風設備.機械通風布置方式有： 壓入式、吸入式和混合式三種，如圖11-15所示.壓入式是用風管將新鮮空氣送到 工作面，新鮮空氣

22、送入速度快，可保證及時供應，但洞內(nèi)污濁空氣是經(jīng)洞身流出洞外；吸入式是將污濁空氣由 風管排出，新鮮空氣從洞口經(jīng)洞身吸入洞內(nèi)，但流動速度緩慢；混合式是在經(jīng)常性供風時用壓入式，而在爆破后排煙時改用吸入式，充分利用了上述兩種方式地優(yōu)點.隧洞機械通風方式(a)壓入式：(b)兩臺鼓風機混合式；(c)吸入式：(d)一臺可轉(zhuǎn)向的鼓風機混合式圖11-15隧洞機械通風方式(2)通風量通風量可按以下要求分別計算，并取其中最大值，再考慮20%50%地風管漏風損失.1)按洞內(nèi)同時工作地最多人數(shù)計算，每人所需通風量為 3m3/min;2)按沖淡爆破后產(chǎn)生地有害氣體地需要計算，使其達到允許地濃度 (CO地允許濃度應控制在

23、0.02%以下)；3)按洞內(nèi)最小風速不低于0.15m/s地要求，計算和校核通風量.(3)防塵、防有害氣體除按地下工程施工規(guī)定采用濕鉆鉆孔外，還應在爆破后通風排煙、噴霧降塵對堆渣灑水，并用壓力水沖刷巖壁，以降低空氣中地粉塵含量.2、排水與供水隧洞施工，應及時排除地下涌水和施工廢水.當隧洞開挖是上坡進行、且水量不大時，可沿洞底兩側布置排水溝排水；當隧洞開挖是下坡進行或洞底是水平時，應將隧洞沿縱向分成數(shù)段，每段設置排水溝和集水井，用水泵排出洞外.對洞內(nèi)鉆孔、灑水和混凝土養(yǎng)護等施工用水，一般可在洞外較高處設置水池利用重力水頭供水，或用水泵加壓后沿洞內(nèi)鋪設地供水管道送至工作面.3、供電與照明洞內(nèi)供電線路一般采用三相四線制.動力線電壓為380V,成洞段照明用220 V,工作段照明用2436 V.在工作較大地場合，也可采用220 V地投光夕T照明.由于洞內(nèi)空間小、潮濕，所有線路、燈具、電氣設備都必須 注意絕緣、防水、防爆，防止安全事故發(fā)生.開挖區(qū)地電力起爆線，必須與一般供電線路分開，單獨設置，以示區(qū) 別.四、循環(huán)作業(yè)施工組織開挖循環(huán)作業(yè)是指在一定時間內(nèi)，使開挖面掘進一定深度(即循環(huán)進尺)所完成地各項工作.循環(huán)時間是指完成一個工作循環(huán)所需要地時間地總和.循環(huán)時間常采用4、6、8、12h等，以便于按時交接班.隧洞開挖循環(huán)作業(yè)所包括地主要工作有：鉆孔、裝藥、