隧道与地下工程掘进爆破

目 录

1、前 言
2、隧道常用掏槽形式
3、隧道爆破参数设计
4、隧道周边孔控制爆破
5、特殊条件隧道爆破
6、地铁隧道施工
7、隧道爆破进展与展望
8、青藏铁路之最

1、前言

隧道是人们利用地下空间的一种形式，被广泛应用于铁路、公路、水利、水电矿山、市政、人防等部门 。
由于钻爆法对地质条件适应性强、开挖成本低，特别适合于坚硬岩石隧道、破碎岩石隧道及大量短隧道的施工，目前仍是隧道掘进的主要手段。
目前我国引进全断面隧道掘进机，但根据我国的国情，钻爆法与掘进机在相当长的时间内将同时并存使用，而且在隧道掘进机及高压射流等新的岩石开挖技术进一步发展的同时，隧道爆破技术也会随着钻孔机具的不断改进、爆破器材的日益发展而不断进步。

爆破开挖是以钻孔、爆破工序为主，配以装运机械出碴而完成隧道施工的方法。
爆破开挖是建设隧道的主要工序，它的成败与好坏直接影响到围岩的稳定及后续工序的正常进行和施工速度，是隧道建设非常重要的组成部分。
隧道爆破一般采用小孔径钻孔爆破.
钻爆法开挖隧道的缺点是劳动强度大，施工环境较差，但随着岩石爆破技术的进步和机械化程度的提高，钻爆法的优势必将得到进一步的发挥。

隧道爆破一般采用小孔径的钻眼爆破，其钻眼、装药、堵塞、爆破等施工操作具有以下特点：
钻爆条件差。加之它与支护、出碴运输等工作交替进行，致使爆破工作面受到限制，增加了爆破的施工难度。
爆破临空面少。岩石的夹制作用大，耗药量大，不能充分发挥爆破效果。
钻孔质量要求较高。既要使隧道方向正确，满足精度要求，又要使爆破后隧道断面达到设计标准，不能超控过大。爆破时要预防飞石崩坏支架、风管、水管、电线等，爆落岩石块度均匀，便于出碴。
随着以新奥法为理论基础设计的隧道越来越多，为充分利用围岩自承力，要求施工中尽量减少爆破对围岩的扰动，确保围岩完整。
隧道爆破施工方法、施工机具和设备的选择主要取决于开挖断面的大小和隧道所处的位置。
钻孔是隧道爆破的关键工序。

隧道开挖常用方法：全断面法、台阶法、单侧壁导坑法(CD 法、CRD法)、双侧壁导坑法(孔镜法)和中导洞超前预留光爆层法。
根据隧道的断面大小、地质情况、围岩性质和施工队伍素质等综合考虑选取开挖方法。
一般情况下，I、II、III级围岩地段采用全断面方法；IV、V级围岩地段采用台阶法。
围岩比较破碎地段，隧道特大断面或超浅埋段，采用CD 法、CRD法或双侧壁导坑法。I、II、III级围岩地段，隧道断面较大时，采用中导洞超前预留光爆层法。

2、隧道常用掏槽形式

掏槽效果的好坏，直接影响整个隧道爆破的成败。
根据掏槽眼与开挖面的关系、掏槽眼的布置方式、掏槽深度以及装药起爆顺序的不同，可将掏槽方式分为三种:
(1)楔形掏槽; (2)直孔掏槽; (3)混合掏槽

3、隧道爆破参数设计

（1）循环进尺
隧道掘进循环进尺主要受钻孔设备能力、工程进度要求和岩石特性等的影响，需要综合考虑确定，从经济效益考虑，循环进尺宜取大值，但还要综合考虑钻孔机械的最大钻进深度，钻孔的效率与之配套装运机械设备的装运能力，岩体所能承受的爆破地震动强度，循环作业能力等因素。
（2）炮眼直径
一般隧道的炮眼直径在32～50mm之间;药卷与眼壁之间的间隙一般为炮眼直径的10％～15％.
（3）炮眼数量
炮眼数量主要与开挖断面、炮眼直径、岩石性质和炸药性能有关.：N=qS/
式中：N，炮眼数量；q，单位炸药消耗量，一般取q＝1.2～2.4 kg/m3；S,开挖断面积；，装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值；，每米药卷的炸药质量，kg/m。
炮眼数量常用的经验数值可参考表。

（4）炮孔深度
炮眼深度是指炮眼底至开挖面的垂直距离。合适的炮眼深度有助于提高掘进速度和炮眼利用率。
随着凿岩、装碴运输设备的改进，目前普遍存在加长炮眼深度以减少作业循环次数的趋势。炮眼深度一般根据下列因素确定：
（1）围岩的稳定性，避免过大的超欠挖；
（2）凿岩机允许钻孔长度、操作条件和技术水平；
（3）掘进循环安排，保证充分利用作业时间。
目前较多采用的炮孔深度为1.2～1.8 m，中深孔2.5～3.5 m，深孔 3.5～5.15 m。

（5）装药量计算及分配

炮孔装药量多少是影响爆破效果重要因素。药量不足，会出现炸不开，炮眼利用率低和石碴块度过大；装药量过多，则会破坏围岩稳定，崩坏支撑和机械设备，使抛碴过散等。
合理的药量应根据所使用的炸药的性能和质量、地质条件、开挖断面尺寸、临空面数目、炮眼直径和深度及爆破的质量要求来确定。
目前多采取先用体积公式计算出一个循环的总用药量，然后按各种类型炮眼的爆破特性进行分配，再在爆破实践中加以检验和修正，直到取得良好的爆破效果为止的方法。

投稿会员：芳华