隧道施工(2011-4)

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1、河北工程大学研究生课程论文报告河北工程大学研究生课程论文报告共 页 第 页图一 隧道断面图（单位： ）课程名称：课程名称： 隧道及井巷工程隧道及井巷工程 课程编号：课程编号： S064D08 课程类型：课程类型： 学位课学位课 考核方式：考核方式： 考试考试 学科专业：学科专业： 地质工程（爆破方向）地质工程（爆破方向） 年年 级：级： 10 级级 姓姓 名：名： 邵邵 超超 学学 号：号： g10076100096 河北工程大学河北工程大学 20102010 20112011 学年第学年第 二二 学期研究生课程论文报告学期研究生课程论文报告成成 绩绩评阅教师签名评阅教师签名评阅日期评阅日期课

2、程论文评语：课程论文评语：年年 月月 日日隧道施工设计隧道施工设计新奥法新奥法一、工程概况一、工程概况 某隧道全长 1km，断面尺寸如图一所示。硐身大部分穿过砂岩和 砂质泥岩，轻微风化，节理发育，无明显层理，岩石的坚固系数，属围岩。要求月成硐 150m，全断面一次开挖，每日45f :2 个循环，每月按 28d 计。 二、施工方案选择二、施工方案选择 为了保证隧道开挖质量，又能加快施工工期，采用“新奥法”施工 方法，即采用“钻眼爆破”方式开挖，为了使爆破后的围岩断面轮廓 整齐，最大限度的减轻爆破对围岩的扰动和破坏，尽可能的保持原岩的完整性和稳定性，拟采用全断面光面爆破施工方案。又由于岩石的坚固系

3、数，属围岩，据隧道围岩稳定性基本分45f :级表，围岩易坍塌，处理不当会出现大坍塌，侧壁经常出现小坍塌，浅埋时易出现地表下沉或坍塌至地表。采用锚杆喷射混泥土作为初期支护的支护手段，使用厚钢筋网喷射混泥土，设1520cm: 置长的锚杆，采用仰拱。2.03.0m: 三、爆破方案设计三、爆破方案设计 1、爆破器材的选择 1）炸药的选择 隧道工程爆破用的炸药应是使用安全、性能稳定、威力适当、产生有毒有害气体少的炸药。目 前在隧道施工爆破中使用最广的是硝胺类炸药。根据工程情况，选用 2 号岩石硝铵炸药，周边眼使 用小直径炸药，其他眼使用标准型炸药。其药卷规格、炸药性能如表一所示：河北工程大学研究生课程论

4、文报告河北工程大学研究生课程论文报告共 页 第 页表一 隧道所用药卷规格、炸药性能炸药规格炸药性能序号炸药名称直径/mm长度/mm质量/g密度/(g/cm)爆速/（m/s）猛度/mm威力/ml殉爆/cm有害气体/(L/kg)保存期/月适用范围12 号岩石硝铵炸药（标准型）351651500.953050123207436适用于一般岩石隧道，孔径40mm 以下的炮眼爆破；大孔径的光爆22 号岩石（小直径）222701050.8422003203436适用于一般岩石隧道的周边光爆2)起爆材料 起爆材料可以用导爆管和非电雷管，因为塑料导爆管具有抗电、抗火、抗冲击性能好；起爆传 爆性能稳定，甚至扭结、

5、180对折、局部断药、管端对接仍能正常传爆；安装简单；使用方便； 价格便宜；运输和使用过程中抗破坏能力强；且可以作为非危险品运输等优点。导爆管的发爆可以用 8 号火雷管、导爆索、击发枪、专用激发器发爆，本工程中使用 8 号火雷 管发爆。 2、爆破参数的确定 1）炮眼深度 L 本工程要求月成硐 150m，全断面一次开挖，每日 2 个循环，每月按 28d 计，每掘进循环的计划进尺数，根据炮眼深度计算式有：1502822.679lm2.6792.910.92lLm式中 L炮眼深度，m；l每掘进循环的计划进尺数，m；炮眼利用率，不低于 0.85，本设计取 0.92。实际取炮眼深度为 2.9m，每循环进

6、尺，一般深掏槽眼较其他炮眼深度2.9 0.922.67lm加深。0.150.25m: 2）炮眼直径 D隧道工程爆破中，常用不耦合系数来控制药卷直径和调整炮眼直径，它反映炮眼/ )D （孔壁与药卷之间的空隙程度。药卷直径的大小应与炮眼直径 D 相匹配，以免发生沟槽效应而导致被动药卷拒爆，一般炮眼应将控制在，周边炮眼应将控制在，采用间隔装1.11.4:1.52.5: 药时，还要保证药卷之间的间隔距离不大于其殉爆距离，避免发生被动药卷拒爆。 炮孔过小，不利于装填药卷；炮孔过大，会降低爆破效果和钻眼速度。根据施工单位常用的钻 孔设备和已选用的药卷直径，确定炮孔直径为 42mm。河北工程大学研究生课程论

7、文报告河北工程大学研究生课程论文报告共 页 第 页3）炮眼数 N根据公式：qSN式中 炮眼数目，不包括未装药的空眼数；N单位耗药量，一般取；q31.22.4/qkg m:开挖面积（为设计开挖面积，施工开挖面积应在其基础上适当加大，即预留变形S 量） ；装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，其取值参考表二；每米药卷的炸药质量，kg/m，2 号岩石硝铵炸药（标准型）每米质量据表一可算出为 0.91kg/m。 表二 装药系数值围岩类别炮眼名称、掏槽眼0.50.550.600.650.80:辅助眼0.40.450.500.550.70:周边眼0.40.450.550.600.75:开挖断面 22 (2

8、)2 (2)57.12SBHBBm装药系数根据表二，并综合考虑各类炮眼的装药系数选取，=0.42。单位炸药消耗量根据表三选取，因为使用台阶法开挖，所以31.1/qkg m根据表一，推算出=0.91，带入上式则有个1.1 57.12164.40.42 0.91qSN实际取 164 个炮眼。 表三 隧道爆破单位耗药量 q（kg/m）围岩类别掘进断面积/m :46:1.51.82.32.979:1.31.62.02.51012:1.21.51.82.251315:1.21.41.72.11620:1.11.31.62.04043:1.11.4注：围岩分类根据附录 1 分类；表中所用炸药为 2 号岩石

9、铵梯炸药。4）总装药量根据装药量计算式，计算一个循环的总装药量，可以根据围岩不同的情况据表三确定QqVq 的取值。0.8 57.12 2.67122QqVqSlkg河北工程大学研究生课程论文报告河北工程大学研究生课程论文报告共 页 第 页图二 掏槽眼布置（单位：）3、工作面炮眼布置隧道爆破通常采用掏槽爆破，并采用周边光面爆破技术，将开挖断面上的炮眼分区布置，并分 区分层按顺序起爆，逐步扩大完成一次爆破开挖。分为掏槽眼、辅助眼、周边眼。其布置顺序是： 先选择确定掏槽方式并布置掏槽眼；然后布置周边眼（确定周边眼间距 E、最小抵抗线 W、开眼位 置 d、外插角） ；最后在掏槽眼与周边眼之间逐层布置辅

10、助眼。辅助眼最外一圈炮眼称为“内圈眼” 。 1）掏槽眼的选择方式与布置 掏槽眼一般应布置在开挖面中央偏下部位。为使爆出平整的开挖面，除掏槽眼和低眼外，所有 炮眼眼底应落在同一平面上。通常掏槽眼与底部炮眼深度相同，比其他炮眼深 1520cm。直孔掏:槽面积（包括辅助掏槽孔）占断面总面积 5%10%，槽口尺寸常在 1.01.2之间。楔形掏槽面:积占断面总面积 10%20%,槽口尺寸常在 416之间。:由于本隧道断面积达到 57m，炮孔实际深度为 2.9m，为断面较大，炮眼较深的开挖形式，由 于为全断面一次开挖，拟采用垂直楔形掏槽中的二级复楔形方式，内楔孔深应较小，装药也较少并 先行起爆。由于目前还

11、没有较好的斜孔掏槽炮孔间距理论公式，根据施工需要以及经验参数表四， 拟共布置 10 个掏槽眼，其中外楔孔 6 个，眼深在每循环炮眼深度 2.9m 的基础上加深 0.2m，所以 深度取 3.1m，外楔孔与工作面相交角度为 74，每对眼的眼口距离 B 为 2.1m，眼底的距离 b 为 0.3m；内楔孔 4 个，深度取 1.5m，其与工作面相交角度为 72，每对眼的眼口距离 B 为 1.16m，眼底距离 b 为 0.2m。具体参数如图二所示。 表四 垂直楔形掏槽爆破参数围岩类别斜度比B/cmb/cm炮眼数量/个类及以上7080:1:0.271:0.18:7080:304类7580:1:0.271:0

12、.18:6070:3046:7075:1:0.371:0.27:5060:2565570:1:0.471:0.37:3050:206注：为掏槽眼与工作面的夹角；B 为掏槽眼眼口的间距；b 为掏槽眼眼底的间距。楔形掏槽的特点是：掏槽眼数目少且炸药消耗量低，掏槽体积大，易将岩石抛出。但是，掏槽 眼深度受到隧道断面尺寸的限制，不便于多台凿岩机同时作业，岩石抛出较远且岩堆分散，影响装 岩效率，不易提高循环进尺。 掏槽眼单孔装药量计算：由表二掏槽眼装药系数=0.5，辅助眼装药系数=0.4，周边眼装药 系数=0.4。单个炮孔的装药量、装药卷数与装药系数、炮眼深度和单个药卷的长度及质量有关， 具体计算如下：

13、 4 个浅掏槽眼：河北工程大学研究生课程论文报告河北工程大学研究生课程论文报告共 页 第 页单孔装药卷数=0.51.580.165=4.8 卷 （实际取 5 卷）单孔装药量=50.15=0.75 kg 6 个深掏槽眼：单孔装药卷数=0.53.250.165=9.85 卷 （实际取 10 卷）单孔装药量=100.15=1.5 kg 2）周边的布置和光面爆破技术 周边眼布置原则和标准为：应严格按照设计位置布置；断面拐角处应布置炮眼；为满足机械钻 眼需要和减少超欠挖，周边眼设计位置应考虑 0.030.05 的外差率。并应保证岩面平整，围岩壁上:保存有 50%以上的半面炮眼痕迹，无明显的爆破裂缝；超欠

14、挖尺寸符合规定要求，围岩面上无危石。 岩体较坚硬或较完整时，眼口应布置在设计轮廓线上，眼底应落在设计轮廓线以外 1015cm；当:岩体较软或较破碎时，眼口则应开在开挖轮廓线以内 510cm，低眼应落在设计轮廓线上。:光面爆破参数的确定原则和方法：周边眼间距 E 与炮眼直径 d 关系应满足 E=（1018）d，一:般取 E=320720mm，一般取 E=320720mm；周边眼密集系数 K（K=E/W）应控制在 0.670.8:之间，所以光爆层厚度（最小抵抗线）W 一般取 500800mm 之间；装药不耦合系数应保证: ，并保证药卷直径不小于炸药的临界直径；线装药密度即单位长度炮眼中的装药量应满

15、25: 足，软岩或采用光爆层单独爆落时，为 0.150.25kg/m，硬岩或全断面一次起爆时，为:0.300.35kg/m。具体数值如表五所示：: 表五 光面爆破一般参考数值岩石类别炮眼间距 E/cm抵抗线 W/cm密集系数 K=E/W装药集中度/()1kgm硬岩5570:6080:0.71.0:0.300.35:中硬岩4565:6080:0.71.0:0.200.30:软岩3550:4060:0.50.8:0.070.12:根据实际情况，选取本隧道周边眼间距为 450mm，最小抵抗线取 550mm，光爆孔密集系数为 0.82。由于围岩较软，周边眼向外倾斜，眼底落在施工轮廓线上，眼口应在设计轮廓线以内，即预 留变形量，其值据表六可取 100mm，周边眼外差率为 0.034。 按照隧道周边总长度和炮孔间距，计算周边眼个数为(2)() 20.4563.52BNBBH周实际取 64 个。 周边眼单孔装药量计算：由表二得周边眼装药系数=0.4，根据表五和实际情况取装药集中度为 0.2。单个炮孔的装药量计算如下：1kgm单孔装药量=单孔装药长度装药集中度=2.90.40.2=0.24kg 单孔装药卷数=0.240.105=2.3 卷 实际取 2.