《地下工程爆破》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下工程爆破（92页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、隧道地下工程爆破中建五局隧道公司技术培训教材之一中建五局隧道公司2011 年 4 月2目录1隧道爆破 .31.1 隧道爆破的基本概念 .31.2 常用术语及各部位炮眼名称 .51.3 隧道爆破设计 .61.4 小断面导坑爆破设计 .271.5 软岩隧道爆破设计 .351.6 中硬岩、硬岩隧道爆破设计 .431.7 隧道光面爆破、预裂爆破 .532特殊条件下的隧道爆破 .662.1 软弱围岩隧道大断面开挖爆破 .662.2 瓦斯隧道爆破 .752.3 微振动爆破 .813爆破对隧道围岩的扰动破坏 .823.1 扰动破坏的主要特征 .833.2 不同爆破方法对隧道围岩的扰动影响 .834隧道爆破质
2、量检验标准 .864.1 影响隧道爆破质量的因素 .864.2 隧道爆破质量检验标准 .904.3 关于质量标准的解释 .923地下工程爆破随着土建工程的大规模发展，修建地下建筑物总是不可缺少的，除铁路、公路、矿山井巷、油库、工厂外，在大型水库、农田水利的长大水工隧洞和水力发电站等工程内，地下建筑物也都占有相当的比重。地下工程爆破系指山体内的隧道、坑道、斜井、竖井和各种洞库爆破的总称。本书主要叙述铁路、公路隧道的爆破设计与施工方法，其他地下工程的开挖与此均有相似之处，只作扼要叙述。1隧道爆破1.1 隧道爆破的基本概念1单自由面爆破隧道爆破为只有一个临空面的单自由面爆破。因而，爆破时受到岩石的夹
3、制作用影响较大。通常它的装药量较露天爆破要多。而且，形成第二个临空面的掏槽技术，是隧道爆破的关键技术。2受地质条件影响大通常隧道爆破受地质条件的影响比露天爆破更大。因此，必须充分重视岩层的节理、裂隙、软弱夹层、断层破碎带、涌水等对爆破效果的影响。3受原始地应力场的影响用爆破方法在山体中开挖隧道时，由于隧道上方有一定的覆盖厚度，使隧道在山体或地层中有一埋置深度。隧道开挖之前，地层4处于原岩应力状态，保持着相对平稳和稳定，地层处于相对静止状态，通常称为原始应力状态。隧道开挖后，挖出了隧道断面内的岩体，产生了新的临空面，导致围岩面产生应力重分布。模型试验证明，炮眼在爆破时裂缝的生成方向，通常有与主应
4、力方向一致的现象，即裂缝生成的顺压力原理。此外，水平方向炮眼的下方有第二个临空面时，岩体自重产生的重力作用无疑会有助于这些炮眼的爆破。但是，某些埋深很大的坚硬岩层中会存在很高的原始地应力，使得爆破变得格外困难。有时甚至于要先打卸载孔减压，以顺利完成爆破工程。这些事实都告诉我们，隧道和地下工程爆破时，应对原始地应力场的影响给予必要的注意。4受狭小空间的制约地下工程因其高度宽度有限，场地相对狭小，施工中也受到一定限制。如一次爆破的进尺就有一定限度。受钻进效率及一次掏槽深度的制约，而有一个一次爆破的合理深度。此外，隧道的掘进速度相当程度上受制于在相对狭小的洞内采用的机械装备的效率。这些都是与地面爆破
5、工程不相同的。5对爆破效果应有一个综合的技术要求由于地下工程的特点，对隧道爆破效果的评价应当是一种综合技术要求。即除了循环爆破进尺深度、炮眼利用率、雷管炸药等爆破器材的消耗指标外，通常还对破坏块度、渣堆形状及抛掷距离、隧道围岩稳定的影响及成形指标，如炮眼痕迹保存率等有明确的要5求。通常隧道工程均要求采用光面爆破或预裂爆破技术。1.2 常用术语及各部位炮眼名称l.隧道爆破常用的术语(1)掏槽 在隧道开挖断面中部偏下位置，钻一定数量炮眼，并且超量装药，破碎并抛掷岩石，首先形成一个槽腔构成新自由面的技术。这个新增加的自由面（临空面）将为后续的其它炮眼爆破创造条件。(2)循环进尺 一次开挖爆破的隧道进
6、尺。(3)炮眼间距 两相邻炮眼的中心距离。(4)抵抗线 装药中心至自由面的最小距离。(5)炸药单耗 爆破 1m3 岩石所需要的炸药量，也称比装药量。(6)炮眼单耗 爆破 1m3 岩石需要的炮眼数量，也称比钻眼量。(7)炮眼利用率 实际循环进尺与炮眼深度之比。(8)围岩 开挖边线以外的隧道保留的周围岩体。(9)眼痕率 隧道爆破后，围岩表面保留的炮眼痕迹与周边炮眼数（不包括底眼）之比。2.隧道爆破各部位炮眼名称隧道爆破各部位炮眼如图 1-1 所示。(l)掏槽眼 开挖断面中6下部，最先起爆的一些炮眼。 (2)扩槽眼 随掏槽眼之后 图 1-1 隧道爆破各部位炮眼名称爆破的一部分炮眼。(3)边墙眼 直墙
7、部位的炮眼。 (4)拱顶眼隧道拱圈部位的炮眼。(5)周边眼 周边轮廓线上的炮眼。(6)底板眼 隧道最底部的一排炮眼。(7)二台眼 紧挨底板眼之上的炮眼。(8)崩落眼 又称掘进炮眼。上述部位炮眼外的其余炮眼。1.3 隧道爆破设计一、隧道开挖方法隧道开挖方法与隧道爆破方案之间有密切的关系。而隧道开挖方法则主要由隧道地质条件、所拥有的机械设备、技术水平及工期等决定。目前常用的有以下几种。1.全断面法全断面法适用于地质条件较好隧道（如图 1-2 所示） ，同时需配备一些大型施工机械，如钻孔台车、大型挖装机械车辆，衬砌模板台车等。全断面法由于可采用高效大型机具，施工场地宽敞，通风排水及管线布置简单，且最
8、大限度地减少了开挖过程中对隧道围岩的扰动而被广泛采用。国内铁路系统如秦岭隧道采用全断面法，已成功实现平均月掘进 350m，最高达 450m 以上的记录。实践表明，7全断面法应是大多数隧道施工时首选的合理的先进的施工方法。图 1-2 全断面法2.半断面法半断面法通常也适用于地质条件较好的隧道（如图 1-3 所示） 。在缺乏大型机械，或是中短长度隧道施工，配备过多大型设备成本过高时，常采用半断面法。这种开挖方法，又可分为微台阶法(上半断面台阶长为 2.5-3.0m)及长台阶法。对于地质条件不够好的隧道，应采用短台阶或微台阶法开挖，并要按设计要求平时做好初期支护；必要时仰拱要紧跟施工。1-3 半断面
9、（正台阶）法3.分部开挖法8在 20 世纪 60、70 年代以前，机械和隧道施工技术比较落后，曾广泛采用分部开挖法施工。如上下导坑法、下导坑法、蘑菇形开挖法等。这些施工方法由于工序繁多，对围岩多次扰动，并长时间暴露，有时还因要抽换支撑造成隧道失稳，隧道坍方经常发生。此外，作业空间的狭小，半机械的作业方式造成施工速度低下。上下导坑等落后施工方法由于其施工顺序的不合理性，导致用这种方法施工的隧道，大多在交付运营前后衬砌发生长大贯通裂缝。因此，今后一般不应再轻易选用这类施工方法。当然，隧道施工还有眼镜法、双侧壁导坑法、中隔壁法、临时仰拱法等等新技术，但因它们多用于非常软弱的围岩条件施工，此时，大多无
10、需也不宜采用爆破方法，故不在本手册介绍范围。二、隧道爆破掏槽方法（一）直眼掏槽直眼掏槽是由若干个彼此距离很近的，垂直于开挖面的相互平行的炮眼组成。其中一个或几个不装药的炮眼称为空眼，其作用是给装药眼创造临空面，保证掏槽眼范围内的岩石被破碎。所以直眼掏槽就是利用一些相互平行、眼距不大的炮眼内炸药包爆炸的巨大能量，将掏槽区范围内的岩石破碎，并将其抛出槽外，从而形成一个设定的槽腔。这就为后续爆破的炮眼提供了一个平行于这些炮眼的第二临空面，然后按顺序起爆，直到设计的断面周边轮廓为止。1.直眼掏槽的优缺点直眼掏槽一般适用于中硬或坚硬岩层。由于炮眼垂直于掌子面，9所以炮眼深度不受开挖断面宽度的限制，适宜打
11、较深的炮眼以提高一次爆破的进度。所有的炮眼均垂直于掌子面，炮眼钻进方向易于控制。各台凿岩机之间相互干扰少，便于多台钻机同时作业，提高效率。同时，也较易控制钻眼精度和确保眼底均在同一垂直面上，炮眼利用率高达 90%100%。直眼掏槽爆破的渣堆较集中，抛渣距离小，可提高出渣效率，也不易打坏洞内管线设备。直眼掏槽的缺点是，爆破同样体积的岩体要消耗较多的炮眼数量及炸药量，炮眼的开眼精度及间距误差要求高。因此，直眼掏槽炮眼要求有熟练钻眼技术的人员施工。2几种典型的直眼掏槽形式直眼掏槽技术发展过程中，先后有龟裂掏槽、梅花形小直径中空眼掏槽、螺旋掏槽、菱形掏槽、大直径中空眼掏槽等类型。目前采用较多的是中空眼
12、直眼掏槽。炮眼深度在 2.5m 以下时，称为浅眼爆破。隧道爆破采用全断面开挖法时，常用 3.5-5.0m 深的炮眼进行深眼爆破，这时大多采用大直径中空眼直眼掏槽。1)浅眼直眼掏槽的典型形式浅眼直眼掏槽的典型形式，有龟裂直眼掏槽，五梅花小直径中空直眼掏槽，螺旋形掏槽，菱形掏槽，无空眼直眼掏槽等。(1)龟裂直眼掏槽龟裂直眼掏槽主要是利用龟裂眼起爆后，在整个炮眼深度范围内形成条状槽口，为辅助眼创造临空面。龟裂眼的布置分一般布置、10六眼布置、七眼布置，如图 1-4。图 1-4 龟裂掏槽炮眼布置（单位： cm）a）一般布置；b）六眼布置；c）七眼布置龟裂眼装药量一般不小于炮眼眼深度的 90%，过小会产生炮眼内部爆通，孔口部位炸不开，碎石抛不出来的现象，影响槽腔的形成。(2)五梅花小直
