隧道钻爆法施工作业

隧道钻爆法施工作业

钻爆作业过程简述? 挖作业基本要求：

1．按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求）； 2．石碴块度适中，便于装碴运输； 3．钻眼工作量少，少占作业循环时间； 4．尽量减小对围岩的震动破坏。 一、爆破破岩作用机理及有关概念

（一）无限介质中的爆破作用(图7—1) 1．压缩粉碎区～半径为的区域。

2．抛掷区～与之间的范围。 3．松动区～与之间的区域。 4．震动区～与

之间的范围。

（二）爆破基本概念

1．临空面：指暴露在大气中的开挖面。 在爆破中的作用：临空面越多，爆破威力越大。 2．爆破漏斗(图7—2)

爆破漏斗：在只有一个临空面的情况下，爆破形成圆锥形的爆破凹坑。 爆破漏斗由以下几何要素组成： ①最小抵抗线

：药包中心到临空面的最短距离

开

②爆破漏斗半径 ③破裂半径④漏斗深度⑤压缩圈半径

：药包中心到爆破漏斗边沿的距离

其中，最关键的是

。

3．爆破作用指数 爆破作用指数漏斗半径与最小抵抗线

：爆破的比值。

对于爆破效果有重要影响，注意到取决于是关键因素。

（三）柱状药包爆破特点

适用于隧道爆破的是柱状药包。

特点：柱状药包爆炸应力波的传播方向，是以药包轴线为轴线，沿着垂直于药包表面的方向往四周传播。

所以，这对于仅在孔口有一个临空面的爆破，是十分不利的。 动脑筋，多设置临空面? 二、钻孔机具 （一）凿岩机(钻机)

按使用动力可分为风动凿岩机、内燃凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机四种。 目前在隧道开挖中，广泛使用的是风动凿岩机和液压凿岩机。 1．风动凿岩机（见图7—3）

，可见最小抵抗线

俗称风钻。

以压缩空气为动力。既可单人操纵，也可装在台车上使用，但以前者为主。 优点：

①结构简单，操作方便；

②不怕超负荷和反复起动，在多水、多尘等不良环境中仍能正常工作。 缺点：

①压缩空气供应设备复杂； ②能量利用率低； ③噪音大。 2．液压凿岩机

由液压马达提供动力。只能用于台车。 优点：

①动力消耗少，能量利用率高，其动力消耗仅为风动凿岩机的1/3～1/2；

②凿岩速度高。液压凿岩机凿岩速度比风动凿岩机高50％～150％。

③能针对不同硬度岩石，自动调节在高频低能或低频高能状态下工作，以提高凿岩功效。 ④润滑条件好，使用寿命长；

⑤噪音小，液压钻的噪音比风钻降低10～15dB。 缺点：

①重量大，附属装置多，仅能在台车上使用； ②造价高。 （二）凿岩台车

凿岩台车：将多台凿岩机安装在一个专门的移动设备上，实现多机同时作业。图7—4所示。

适宜于：大断面全断面隧道。

有风动、液压，主要是后者，1～4臂。 三、爆破材料

爆破材料：炸药、起爆、传爆材料。 （一）炸药 1．炸药的性能 主要性能：

（1）敏感度：简称感度，是指炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度。 因此要根据炸药的感度：Ⅰ、选择合理的引爆能； Ⅱ、安全使用（运输、保管等） 根据对起爆能的反应程度，有：

a．热敏感度。也称爆发点，即使炸药爆炸的最低温度。见表7-1。

表7－1 几种炸药的爆发点

EL 2梯2黑号岩石 黑硝特系列 号煤矿 炸药名称 乳化炸硝铵炸药 爆发330 药 180恩梯 索金 硝铵炸药 290230 186火药 化甘油 屈儿 290200 195点(℃) ～188 ～295 ～230 ～310 ～200 b．火焰感度：炸药对火焰的敏感度。

c．机械感度：炸药对机械能（撞击、摩擦）作用的敏感程度。 d．爆轰感度：炸药对爆轰波的敏感程度。

（2）爆速：爆轰波在炸药内部的传播速度。见表7－2。

表7－2 几种炸药的爆速

炸药名称 密度(g/cm3) 爆速(m/s) 铵梯炸药 1.40 硝化甘油 1.60 梯恩梯 1.60 黑索金 1.76 特屈儿 1.59 太安 1.72 5200 7450 6850 8660 7334 8083 （3）爆力：爆炸时对周围介质做功的能力称为爆力。

（4）猛度：炸药爆炸后对与之接触的固体介质的局部破坏能力称为猛度。 （5）殉爆距离：一个药包爆炸后，能引起与它不相接触的邻近药包爆炸，该邻近药包即为“殉爆”。二者之间的距离称为“殉爆距离”。 （6）其它性能(略) 2．隧道工程中常用的炸药

隧道爆破中使用的炸药，应该是爆炸威力大、使用安全、产生有毒气体少的炸药。隧道中常使用的是2＃岩石硝铵炸药。在有瓦斯的隧道中则使用煤矿硝铵炸药。它们属于铵梯炸药。

优点：化学安定性好，有毒气体少，机械感度低，制造简单，价格便宜，使用安全。 缺点：抗水性能差，容易吸潮结块而影响爆炸性能。

它是在2＃岩石硝铵炸药的基础上外加一定比例的食盐作为消焰剂制成的。铵梯炸药的缺点是

隧道爆破标准药卷规格：外径φ32mm，装药净重150g，长度200mm。

此外，还有φ22mm，φ25mm，φ35mm，φ40mm等，长度为165～500mm，供选用。 （二）起爆传爆材料（系统） 1．导火索和火雷管

（1）导火索：药芯为黑火药，燃烧速度0.01～0.07m/s。 作用：传递火焰给火雷管，使火雷管爆炸。

（2）火雷管：由导火索喷出的火焰引爆的雷管。见图7—5。 优点：成本低，使用灵活，不受杂散电流的影响。

缺点：其火焰感度与机械感度均高，不安全，只有即发雷管。

火雷管分成十个等级，号数越大，起爆能力越强。工程上常用的是6号和8号雷管。

2．电雷管：由导电线传输电流使装在雷管中的电阻发热而爆炸。见图7—6。 分为即发电雷管和迟发电雷管两种。

迟发电雷管又称延期电雷管，有秒延期和毫秒延期之分。

秒延期电雷管：引爆通电后能延长一段以秒计的时间间隔，然后才爆炸。为七段，段数越大，延期时间越长。

毫秒延期电雷管：引爆通电后能延长一段以毫秒计的时间间隔，然后才爆炸。共有五个系列，其中第二系列在工程中最常用。

优点：火焰感度与机械感度低，安全性增加。

缺点：测电阻复杂，易受杂散电流的影响，爆破牵线麻烦。 3．塑料导爆管与非电雷管

（1）塑料导爆管：传递爆轰波给非电雷管，使之爆炸。 爆轰波在管内的传播速度为。

塑料导爆管常用火雷管起爆。 特点：

a.起爆敏感度好～一个火雷管足以激发管内爆轰波；

b.传播速度快～爆轰波波速约1600~2000m/s； c.耐火性能好～将其烧完也不能引爆它；

d.抗水性能好～水下80m，放置48h仍能正常起爆； e.抗电击性能好～可抗30KV的直流电； f.抗冲击性能好～一般的机械撞击不能引爆它； g.强度好～5至7公斤的拉力不会使管径变细；

h.对外界影响小～爆轰过后，管子依旧，只是由白色变为灰黑色。 i.安装简单，使用方便； k.价格便宜。

(2)非电雷管：配合塑料导爆管将炸药引爆。

有即发、秒延期和毫秒延期之分。隧道主要用毫秒延期，称为“非电毫秒雷管”。 毫秒延期国产共计20段，段位越高，延迟时间越长。

其结构见图7—7。与电雷管的主要区别在于不用电点火装置，而是由塑料导爆管传递的爆轰波引爆。 4．导爆索

作用：置于爆破孔眼之中，使孔眼中所有的柱状药卷同时起爆。

红色或红黄相间颜色，实心，爆速6800～7200m/s，本身需要雷管才能引爆。 分为普通导爆索和安全导爆索两种。

a.普通导爆索：普通导爆索在爆轰过程中火焰强烈，只能用于没有瓦斯的隧道中。 b.安全导爆索：加了消焰剂，用于有瓦斯的隧道中。

四、隧道内常用的爆破方法 （一）炮眼种类和作用 炮眼类型可分为如下三种。

1．掏槽眼：先行起爆，为后续爆破的炮眼创造临空面的炮眼。

如图7—8中的1号炮眼

2．辅助眼：位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称为辅助。

作用：扩大爆破，并为周边炮眼的爆破创造临空面。

如图7—8中的2号炮眼。

3．周边眼：沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。 作用：炸出设计轮廓。

按其所在位置不同，又可分为帮眼（3号眼）、顶眼（4号眼）和底眼（5号眼）。如图7—8中的3、4、5号炮眼。 （二）掏槽眼的形式

掏槽爆破质量的好坏，直接影响整个隧道爆破的成败。根据施工方法、开挖断面大小、围岩状况和凿岩机具的不同，可将掏槽方式分为斜眼掏槽和直眼掏槽。 1．斜眼掏槽

特征：炮眼与开挖面斜交。

它的种类很多，如锥形掏槽、爬眼掏槽、各种楔形掏槽、单斜式掏槽等等。 隧道中常用的是垂直楔形掏槽和锥形掏槽。

（1）垂直楔形掏槽（图7—8）。掏槽炮眼呈水平对称布置，爆破后将炸出楔形槽口。

（2）锥形掏槽（图7—9）。掏槽炮眼呈角锥形布置。根据掏槽炮眼数目的不同分为三角锥、四角锥及五角锥等。图7－9所示为四角锥掏槽。 优点：

由于能炸出漏斗，故碴石抛掷角度好，可以根据岩石的实际情况来决定掏槽眼数和角度，节省炸药，爆破效果好。 缺点：

打斜眼时，炮眼深度受到洞室尺寸的限制，不便深眼爆破，只能采用多层楔形掏槽，增加了钻眼难度。若多机作业，弄不好就打在了一起，因此也不便多机同时作业。 2．直眼掏槽

特征：炮眼与开挖面垂直。

优点：便于深眼爆破，可多机凿眼，进度快。 缺点：抛掷角度不佳，需增加炮眼的数量和炸药用量。

对掏槽眼本身来说，也有一个提高爆破效果的问题，特别是直眼，常采用中空眼，即钻直径为102mm的空眼，不装药，成为“临空孔”。其它炮眼直径约为35mm左右。 比较：

同样深的炮眼，斜眼的最小抵抗线比直眼的要小。 常用的直眼掏槽形式有：

（1）柱状掏槽(图7－10)。使爆破后能形成柱状槽口的掏槽爆破。 临空孔的空眼数目，视炮眼深度而定： a.孔眼深度小于3.0m时取一个；

b.孔眼深度为3.0~3.5m时，采用双临空孔； c.孔眼深度为3.5~5.0m时采用三个孔。

（2）螺旋形掏槽(图7－11)。中心眼为空眼，邻近空眼的装药眼与空眼之间距离逐渐加大，其联线呈螺旋形状。 爆破按1、2、3、4顺序起爆。 （三）炸药品种的选择、用量及其分配 1．炸药品种的选择 前已述，2＃岩石硝铵炸药。

2．炸药的用量

药量不足，会出现炸不开、块度偏大、炮眼利用率低、轮廓线不整齐等现象； 药量过多，则会破坏围岩的稳定，抛碴分散影响装运，而且很不安全。 用药总量

的计算公式为：

(7－1) 式中：

—一个爆破循环的总药量，kg；

——爆破单位体积岩石的炸药平均消耗量，简称炸药的单耗量，kg/m3；

——一个爆破循环的掘进进尺，m； ——开挖断面的面积，m2。

3．炸药单耗量值的确定

值主要受岩石的抗爆破性、断面进尺比槽效果等因素的影响。

一般而言，岩石的完整性系数

值越大，值越大，断面进尺比

越大，则值

、临空面的数目、炮眼布置形式，掏

越小；临空面越多，值越小，炮眼布置不当或掏槽效果不佳，值会增大。隧道爆破中实际采用的值通常在0.7~2.5kg/m3之间。 4．炸药量的分配

总的炸药量应分配到各个炮孔中去。由于各种炮眼的作用及受到的岩石夹制情况不同，装药数量亦不相同。通常按装药系数

进行分配，

值可参考表7－6。

表7－6 装药系数值

围岩级别 Ⅳ、Ⅴ Ⅲ Ⅱ Ⅰ

炮眼名称 掏槽眼、底眼 辅助眼 0.4 0.45 0.5 0.5 0.55 0.6 0.65~0.80 0.55~0.70 周边眼 0.4 0.45 0.55 0.60~0.75 （四）炮眼深度

确定炮眼深度的方法有两种：

①采用斜眼掏槽时，炮眼长度受开挖面大小的影响，炮眼深度不易过大。故最大炮眼深度： 式中，

—断面宽度（或高度）。

②根据进尺数来确定，即：

（7－2） 式中：——每掘进循环的计划进尺数，m；

——炮眼利用率。一般要求不低于0.85。 （五）炮眼直径

来控制药卷直径

和炮眼直径

，二者是有

隧道爆破中，常用不偶合系数关联的。

掏槽眼及辅助眼～应采用较小的 周边眼～应采用较大的 （六）炮眼数量

值，以提高炸药的爆破效率； 值，以减小对围岩的破坏。

和比钻眼数

1．炮眼数量 炮眼数量计算公式：

（7－3） 式中：——单孔平均装药量， 而不同，一般取

；

——装药系数，即装药长度与炮眼全长的比值，随围岩、炮眼类别不同＝0.5~0.8，具体取值见表7－6；

——每延米药卷的炸药重量，kg/m，2号岩石硝铵炸药每米重量见表7－7；

、、

的意义同前。

表7－7 2号岩石硝铵炸药每米重量

药卷直径（mm） (kg/m) 32 0.78 35 0.96 38 1.10 40 1.25 45 1.59 50 1.90 2．比钻眼数

指单位开挖断面的平均钻眼数。

它是评价在同等条件下钻眼工作量的一个指标。通常单位开挖断面的平均钻眼数为2～6个。其中掏槽眼的值较大，周边眼次之，辅助眼较小，即不同部位的炮眼布置密度不同。

可按下式计算：

（7－4）

式中，—炮眼数目；—开挖断面积。

（七）炮眼布置 炮眼布置原则；

1．将计算出的炮眼数目大致均匀地分布于开挖面上。

2．掏槽眼应位于开挖面中央偏下部位，其深度应比掘进眼深15～20cm。 3．辅助眼应由内向外，逐层布置，逐层起爆，逐步接近开挖断面轮廓形状。 4．周边炮眼严格按照相关要求布置。在后边“（九）周边眼的控制爆破”中详细介绍。

几种布置方法(图7-12、7-13)： （八）装药结构

1.根据雷管的位置(见下图) ⑴正向装药

将雷管放在眼口第二个药卷位置上，雷管聚能穴朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口。 ⑵反向装药

将雷管放在眼底第二个药卷位置上，雷管聚能穴朝向眼口，可不堵炮泥。 反向装药结构能提高炮眼利用率，故多为现场所采用。

2.根据药卷的连续方式 ⑴连续装药

药卷一个紧挨着一个。 用于掏槽眼和辅助眼。 ⑵间隔装药

用于周边眼，以减少炸药威力。 起爆顺序：

导火索——火雷管——塑料导爆管——非电毫秒雷管——红色导爆索——全眼药卷 （九）周边眼的控制爆破

隧道控制爆破有光面爆破和预裂爆破两种方式。 1．光面爆破

起爆顺序为：掏槽眼——辅助眼——周边眼。

主要标准为：围岩壁上均匀留下50％以上的半个炮眼痕迹。

特点：对围岩扰动小、极大地改善了围岩的稳定状态、有利于减少超挖与回填，降低造价。

光面爆破能否取得理想效果应注意两条： ①主要技术参数；②主要技术措施 Ⅰ. 主要技术参数

有：周边炮眼的间距，光面爆破层的厚度，周边炮眼密集系数和装药集中度等。具体如下：

（1）周边炮眼间距 对爆破的基本要求： ①炮孔内静压力合力

必须大于岩体的

极限抗拉力，以保证将阴影部分炸掉； ②炮孔内静压力合力

体的极限抗压力，以保证不超挖。

见图7－14，F力往上是压，围岩抵住；往下是拉，临空面是空的。故有：

即

必须小于爆破岩

（7－5）

式中：

——岩体的极限抗拉强度，MPa；

――岩体的极限抗拉强度，MPa； ――炮孔内炸药爆炸静压力合力，N； ――炮孔直径，cm; ――炮孔深度，cm； ――孔距系数，

。

可见，与周边炮眼间距有关的参数是：岩体的抗拉、抗压强度以及炮眼直径有关。

（2）光面层厚度及炮眼密集系数

光面层：周边炮眼爆破的那一部分岩层。其厚度就是周边炮眼的最小抵抗线面层厚度一般应取50～90cm。

周边炮眼的密集系数：周边炮眼间距为宜。

k过大――会留下岩埂（欠挖） k过小――会炸坏轮廓（超挖）

与最小抵抗线

的比值。以＝0.8左右

。光

(3）装药量

通常用线装药密度，即每米长炮眼的装药数量来表示。一般控制在0.04~0.4kg/m。 Ⅱ.技术措施

（1）使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。

（2）采用不偶合装药结构，以减少爆炸对围岩的破坏。

（3）周边炮眼应同步起爆。

（4）严格控制装药集中度，必要时采用间隔装药结构。 2．预裂爆破

起爆顺序为：周边眼——掏槽眼——辅助眼。

首先沿着开挖轮廓线预爆破出一条用以反射地震应力波的裂缝，称之为“预裂”。 其爆破原理与光面爆破相同。 预裂爆破的周边眼间距

、预留内圈岩层厚度、装药量及装药集中度均较光面爆破

要小；但相应增加了周边眼数量和钻眼工作量。

预裂爆破对围岩的扰动更小，更适用于稳定性较差的软弱破碎岩层。 （十）起爆方法

至今为止，起爆方法有：

导火索起爆法、导爆索起爆法、电力起爆法和导爆管起爆法。 隧道开挖爆破中采用导爆管起爆法。

1.单个炮眼起爆途径～前述正、反向装药结构中已讲。 2.断面上炮眼连线系统

见图7-15，俗称“一把抓”法，解释之：

导火索——火雷管1——塑料导爆管——非电即发雷管2——塑料导爆管——非电毫秒雷管(炮眼中)——红色导爆索——全眼药卷 （十一）起爆顺序及时差

1．起爆顺序用迟发雷管的不同延期时间（段别）来实现。

2．各层炮之间的起爆时差越小，则爆破效果越好。常采用的时差为40～200ms，称

为微差爆破。

3．同段眼必须同时起爆，以保证同段眼的共同作用效果(同圈眼不一定是同段眼，如螺旋形掏槽眼)。 （十二）瞎炮处理 瞎炮：没有能引爆的药包。 常用处理方法：

1. 在瞎炮旁不大于30cm处打一平行炮眼，装药引爆，使瞎炮殉爆。 2．无堵塞的反向装药炮眼，可直接在孔口内再装一个起爆药包诱爆。 五、隧道爆破开挖中的超挖问题

超挖：超出设计轮廓线以外，多挖掉的那部分岩体。超 超挖的害处： ①增加了造价； ②加大了对围岩的扰动；

③造成隧道内壁面不平整，给后续的网喷、防水板铺设、模筑混凝土衬砌工作增加了难度。

1．产生超挖的主要原因

⑴不利的围岩层理与节理～在软弱岩层中尤为突出；

⑵爆破方法与参数～普通爆破法、光面爆破法的差别；爆破参数的科学性； ⑶炮眼放样误差～人工在岩面上画线。 2．控制超挖的主要措施

⑴采用控制爆破，合理确定爆破参数； ⑵加强钻孔技术管理，提高钻孔精度； ⑶建立健全质量管理制度。

第二节 装碴与运输

出碴作业往往占全部开挖循环作业时间的35~50%，控制着隧道的施工速度。 出碴作业由三个环节组成：装碴、运输和卸碴。

一、装 碴 1．碴量计算 单循环爆破后石碴量

（m3） （7－6） 式中：

——岩体松胀系数，见表7－8；

——超挖系数，视爆破质量而定，一般可取1.15~1.25； ——设计循环进尺，m； ——开挖断面面积，m2。

可按下式计算：

表7－8 岩体松胀系数值

岩体级别 土石名称 松胀系数 Ⅰ 石Ⅱ 石Ⅲ 石Ⅳ 石砂Ⅴ 硬粘Ⅵ 砂砾 1.15 质 质 质 质 夹卵石 粘土 性土 1.85 1.8 1.7 1.6 1.35 1.30 1.25 2．装碴方式

人力装碴或机械装碴。目前隧道施工中一般都采用机械装碴，但仍需配备少数人工辅助。

3．装碴机械

按扒碴方式可分为：铲斗式、蟹爪式、立抓式、挖斗式。 隧道施工中常用的几种装碴机有： （1）翻斗式装碴机(图7—16)

特点：铲斗后卸式，有风动和电动之分。 优点：构造简单，操作方便。 缺点：装载宽度小。

适用于：小断面或规模较小的隧道。 （2）蟹爪式装碴机(图7—17)

特点：连续装碴。多为电动履带式，也有轮胎式和轨道式。 优点：装碴效率高，无废气污染。

缺点：碴块较大时，连续作业受阻。 适用于：碴块较小的装碴作业。 （3）铲斗式装碴机(图7—18)

特点：有履带式、轮胎式两种，转弯半径小，移动灵活，铲斗容量大，达0.76~3.8m3。 优点：装碴效率高，适用性强。

缺点：采用燃油发动机驱动，废气污染洞内空气。

二、运 输 基本方式：

①有轨运输：铺设轻型轨道，用专门的出碴车辆装碴，小型机车牵引。 优点：无污染

缺点：效率较低

适用于：3km以上的长大隧道施工。 ②无轨运输：采用自卸汽车运输。 优点：效率高 缺点：污染大

适用于：3km以下的隧道施工。 （一）有轨运输 1．运输车辆

有斗车、梭式矿车和槽式列车等。

（1）斗车～最简单的出碴工具。容积为6～30m3。

（2）梭式矿车～单车容积为4～16m3，可以单车运输，也可以组成列车运输，需要机车牵引；自带刮板运输机，可以在双轨线路上侧向卸碴，高效率，多用。 （3）槽式列车。如图7—19所示，已基本为梭式矿车所取代。 2．牵引机车 ①电动机车 即电瓶车。

优点：体积小，无污染，不需架设供电线路，使用安全。 缺点：需专门充电设备，牵引力较小。 改进方式：接触一蓄电池混合供电式电动机车

即在成洞地段采用接触式供电，非成洞地段用蓄电池供电。一般用于长大隧道。 ②内燃机车～隧道施工中一般不采用。 优点：牵引动力大 缺点：污染大

3．运输轨道布置与调车方法 ⑴轨道基本参数

a. 钢轨～16kg/m或16kg/m以上 b. 轨距～600或750mm

c. 轨道纵坡与隧道纵坡相同，洞外可不同，但一般不超过2％。 ⑵ 运输轨道布置

a. 单车道方式(图7-20)

特点：运输能力较低。一般用于地质条件较差或小断面开挖的隧道中。

错车方式：在成洞地段铺设会车线，其有效长度应能容纳一个列车，一般为50～60m。 b. 双车道方式(图7-21)

特点：运输能力较强。一般用于地质条件较好、断面较大的隧道中。

调车方式：每隔100～200m设一渡线，每隔2～3个渡线设一反向渡线。

4．调车设备和轨道延伸

在装碴时，为了减少调车占用的时间，应尽量缩短调车距离和采用适宜的调车设备。较常用的调车设备有简易道岔、平移调车器、水平移车器和浮放道岔等。

⑴简易道岔～由一根能活动的长度为2.5~4.0m的尖轨和一个岔心组成。 特点：构造简单、铺设容易、使用方便。 适用于：人推斗车而不能通过牵引机车。

⑵平移调车器～由底架、车轮和车架三个主要部分组成。 特点：轻便、调车快、易拆移。 适用于：双道调车

⑶水平移车器～由导轮轨、导轮、导链或气动水平移车装置组成。

特点：从上方将斗车提起离开钢轨，再水平横移至另一股道上。移车速度较快，但也易出故障。

⑷浮放道岔～是浮放在运输轨道上的调车设备，可用机车或装碴机牵引移位。 特点：可以浮放在靠近开挖面的轨道上，供装碴时调车用，也可以浮放在区间轨道上，作调车渡线使用。

⑸轨道延伸～指隧道开挖面附近不足一节钢轨标准长度部分和掘进进尺部分实施的临时性轨道延伸。待开挖面向前推进后，将连续的几根短轨换成标准长轨。 5．机车、斗车数目的确定和列车运行图 （1）机车、斗车数目的确定

为了提高有轨运输能力，加快隧道施工速度，应备齐足够数量的牵引机车和出碴斗车。 a．机车牵引定数

（t） （7－7） 式中：

——机车牵引力，N，参机车规格说明；

——列车的单位阻力，N/t，考虑附加阻力，可近似取80N/t； ——坡度单位阻力，取运输道路的最大限制坡度（?）； ——机车自重，t。

b．每列车牵引的斗车数目

（辆） （7－8）

式中：——斗车自重，t；

——斗车载重量，t。

c．出碴需要的斗车数量

（台） （7－9）

式中：——每工班出碴总车数，即——每工班石碴量，——斗车容积，

；

；

；

其中

——斗车装满系数，一般为0.7～0.9； ——每工班车辆循环次数，即

；

——每工班净出碴时间，min；

——车辆循环一次需要的时间，min。 d．需要机车数量

（台） （7－10）

（次）

（7－11） 式中：

、意义同前；

——每工班机车的循环次数；

——机车循环一次需要的时间，min，由调车、编组、运行、会车、卸碴等时

间综合求得。

上述计算数目为实际需要量。考虑到维修、故障等问题，还需有备用数量，备用数量：斗车按实际需用量的40％～50％配备，机车为需用量的50％～100％。 （2）列车运行图 见（图7－22）：

①横坐标表示时间，纵坐标表示距离； ②列车的运行用斜线表示；

③装碴、卸碴、待避、编组、解体、调车等用水平线表示。 解释：

该图所示的是一个隧道的出碴列车运行图，共有三组列车，洞内设编组站一个，洞外设会让站一个。

以第一组列车为例，重车运行20min，卸碴10 min，空车返回到会让站5 min，在会让站停车待避5 min，再运行10 min到编组站，在编组站停车待避5 min，再行车5 min到终点，空车解体、装碴、重车编组15 min，全列车往返循环一次共75 min。 （二）无轨运输

无轨运输采用大型自卸汽车，如图7—23所示。 由于汽车的灵活性高，调车并无一

定之规，只要根据实际的洞内宽度与洞外地形大致定出会车地点就行了，在这一点上比有轨方式优越。 三、卸 碴

卸碴工作主要是考虑石碴如何处理以及卸碴场地的布置。由洞内运出的石碴，一般可考虑进行三方面的处理：

1．选用合乎强度标准的岩块加工成衬砌混凝土材料的粗骨料； 2．用作路基填方或洞外工作场地填方； 3．弃置于山谷或河滩。

应予强调的是：在弃碴场地的选择上，除应考虑卸碴方便、不占良田、不堵塞航道外，对不污染环境要高度重视，有放射性的要按规定深度掩埋，并防止雨水冲刷，造成二次污染。

第三节 隧道支护技术

一、概 述

1.支护的作用：与施工方法的关系～传统的、现在的 2.支护的类型：临时支护和永久支护；初期支护与二次支护 二、临时支护

要求：构造简单，方便架设；便于修筑永久支护；价格低廉。 1．木支撑

特点：易损坏，倒用次数少，利用率低，消耗大量木材，且占用净空多，不利于机械化施工。

目前已基本不用。 2．钢支撑

特点：承载力强，经久耐用，倒用次数多，占用空间小，节约木材；但一次投资费用高，装拆不便。

钢材：工字钢、槽钢、旧钢轨、钢筋 型式：格栅钢架、钢拱架等

3．钢筋混凝土支撑～隧道施工中一般不用。 4．锚杆支撑及喷射混凝土支撑

即是临时支护，又是永久支护，也是初期支护，很重要。

三、初期支护

初期支护～即锚喷支护，以下统称为锚喷支护： ①锚杆支护 ②喷射混凝土支护

③喷射混凝土锚杆联合支护(最多用) ④网、锚、喷联合支护 ⑤锚喷与钢支撑联合支护

也可采用钢纤维替代钢筋网，称为“钢纤维喷射混凝土”。 锚喷支护设计与施工详见第九章的新奥法施工技术。 四、模筑混凝土衬砌

传统矿山法：隧道永久支护～模筑混凝土衬砌。 复合式衬砌：二次衬砌～模筑混凝土衬砌。

模筑混凝土衬砌施工的工作内容有：混凝土材料及模板的选择与准备，灌筑前的准备工作，混凝土的制备与运送，灌筑作业，养护与拆模，以及必要时在成洞地段对衬砌背后进行的压浆工作等。

（一）混凝土材料及模板的选择与准备 1．模筑混凝土的材料与级配

（1）水泥～一般采用普通硅酸盐水泥。隧道衬砌应选用不小于325号的普通硅酸盐水泥。

（2）砂子～粒径不大于5mm，洁净。 （3）石子～强度不应小于30MPa。

（4）外加剂～早强剂、减水剂、加气剂、防冻剂、密实剂、缓凝剂等。 （5）水～凡能供饮用的水均可。 2．模板类型与选择

隧道内常用模板类型有：整体移动式模板台车、分体移动式模板台车、拼装式拱架模板。

（1）整体移动式模板台车

特点：钢模板整体成形、在轨道上走行、墙拱连续灌筑。 （2）分体移动式模板台车

特点：走行机构与整体模板分离，一套走行机构可以解决几套模板的移动问题，即提高了走行机构的利用率，又可以多段衬砌同时施作。 适用于：全断面一次开挖成形的隧道。 （3）拼装式拱架模板

特点：钢模板或木模板，将整榀拱架分解为2～4节，进行现场组装。效率较低。 适用于：灵活性大，适应性强，都能用。 （二）模筑衬砌施工准备工作 1．断面检查

检查开挖断面是否符合设计要求。 2．放线定位

测量确定衬砌立模位置，并放线定位。

为保证隧道衬砌净空尺寸，一般将初衬内轮廓尺寸扩大5cm。 3．拱架模板试拼装

立模前应在洞外样台上将拱架和模板进行试拼，发现问题及时解决，否则进洞后不好处理。

（三）混凝土的制备与运送

原则：混凝土途中运输的时间应尽量缩短，一般不应超过45min，以防运输时间过长而离析或初凝。 方法：

①当隧道不太长时，搅拌站可设在洞外，以减少洞内干扰。 ②隧道较长时，一般应设在洞内，或采用搅拌车运送混凝土。

③运至灌筑地点的混凝土如有离析现象时，应进行再搅拌后方可灌筑入模。 （四）混凝土灌筑施工

隧道衬砌混凝土的灌筑基本要求：

1．保证捣固密实，使衬砌具有良好的抗渗防水性能，尤其应处理好施工缝。 2．整体模筑时，应注意对称灌筑，以防止混凝土对拱架模板产生偏压而变形。

3．拱脚及墙脚以上1m范围内的超挖，应用同级混凝土进行回填灌筑。其它部位的超挖可用浆砌片石回填密实。

4．衬砌的分段施工缝应与设计沉降缝、伸缩缝及设备洞位置统一考虑，合理确定位置。

5．灌筑拱圈混凝土时，应从两侧拱脚开始，同时沿环向向往拱顶对称地进行。当灌筑到拱顶时，需要改为沿隧道纵向进行灌筑，最后堵头，这种封口称为“活封口”。 当两段衬砌相接时，纵向活封口受到限制，此时只能在拱顶中央留出一个50×50cm的缺口，待后进行“死封口”封顶，见图7-24。 （五）模筑混凝土灌筑作业机械化

在全断面开挖时，灌注混凝土衬砌有着良好的条件来实现综合机械化。 有：机械化搅拌站、全断面钢模板台车、混凝土泵和输送管道等。 （六）混凝土的养护与拆模 ⑴灌筑后10~20h开始浇水养护。 ⑵连续养护7~14天。 &, nbsp; ⑶拆模要求：

1．直边墙混凝土应达到设计强度的25%。

2．曲边墙和围岩压力不很大的拱圈混凝土需达到设计强度的70%。 3．围岩压力很大的拱圈要求达到设计强度的100%。 （七）压浆、仰拱和底板

1．压浆<, BR> 目的：填塞衬砌背后与围岩之间的空隙，使衬砌能形成对围岩的支承。

方式：一般只在拱顶部位进行压浆，压浆浆液材料多采用单液水泥浆。压浆工作宜在与衬砌作业区保持70~100m距离范围内，同时向前推进，如留待隧道衬砌完成后再行压浆，则效果不好。 2．仰拱和底板

⑴无仰拱～铺底通常是在拱墙修筑好后进行，以避免与开挖和拱墙衬砌作业相互干扰。

⑵有仰拱

a.先做～能尽快发挥仰拱的作用，但影响开挖；

b.后做～隧道贯通后再做，不影响开挖，但不能及时发挥作用。

第四节 隧道衬砌结构的防水

一、防水措施

常用的防水措施有：喷射混凝土防水，塑料防水板防水，模筑混凝土衬砌防水，防水涂料防水。当水量大、压力大时，则可采用注浆堵水，注浆既可以堵水也可以起到加固围岩的作用。

应当注意的是，绝对堵死地下水是很困难的，因此要求在设计和施作防水设施时，就要充分考虑到排水的组织，做到防排结合，边排边堵。 1．喷射混凝土防水

当围岩有大面积裂隙渗水，且水量、压力较小时，可结合初期支护采用喷射混凝土堵水。但应注意此时需加大速凝剂用量，进行连续喷射，且在主裂隙处不喷射混凝土，使水流能集中于主裂隙流入盲沟，通过盲沟排出隧道。 只能作为应急处理。 2．塑料防水板防水

塑料板防水层具有优良的防水，耐腐蚀性能，目前在隧道及地下工程中得到了广泛的应用。

用于复合式衬砌。

3．模筑混凝土衬砌防水

（1）防水混凝土 进行良好的级配： a.水灰比不得大于0.6； b.水泥用量不得少于280kg/m3； c.砂率应适当提高，并不得低于35%。等 添加剂：

如加气剂、早强剂、加气型减水剂等。 4．涂料防水

涂料防水是在隧道内表面喷涂或涂刷防水涂料，如乳化沥青，环氧焦油等，使在隧道内表面形成不透水的薄膜。在山岭隧道中，应用还不广泛。 5．防水砂浆抹面

在普通水泥砂浆中掺加各种防水剂，以提高抹面的防水性能。在山岭隧道中，应用不广泛。 6．注浆堵水

注浆堵水有化学注浆和压注水泥砂浆两类。 压注水泥砂浆防水消耗水泥过多，而防水效果不高。

向围岩进行化学压浆(水玻璃、丙凝、尿醛等)，是一种有效的堵水措施。化学压浆材料种类也颇多，比较有效的材料为丙凝浆液、聚氨脂浆液、水泥—水玻璃浆液等。 在山岭隧道中，广泛采用。

二、排水措施

1．盲沟

（1）弹簧软管盲沟（见图7—25）

一般采用10号铁丝缠成直径5~8cm的圆柱形弹簧或采用硬质又具有弹性的塑料丝缠成半圆形弹簧，或带孔塑料管，以此作为过水通道的骨架，安装时外覆塑料薄膜和铁窗纱，从渗流水处开始沿环向铺设并与泄水孔相连。

（2）化学纤维渗滤布盲沟（见图7—26）

这种盲沟是以结构疏松的化学纤维布作为水的渗流通道，其单面有塑料敷膜，安装时使敷膜朝向混凝土一面，可以阻止水泥浆渗入滤布。这种渗滤布式盲沟重量轻，便于安装和连续加垫焊接，宽度和厚度也可以根据渗排水量的大小进行调整。是一种用于汇集引排大面积渗水的较理想的渗水盲沟。 2．泄水孔

泄水孔是设于衬砌边墙下部的出水孔道，它将盲沟流出的水直接泄入隧洞内的纵向排水沟。

一般采用塑料管，特殊情况下才采用竹管或钢管。 3．排水沟

排水沟承接泄水孔泄出的水，并将其排出隧道。

本章学习指导：

钻爆法在隧道施工中占有绝对的地位，它的适用性极强，能运用于所有的地层，且在

长期的实践中，积累了丰富的施工经验，在今后也仍将是主要的施工方法。熟练掌握钻爆法的基本知识，着重了解非电爆破、光面爆破的内容以及隧道内常用的爆破方法。爆破与支护是紧密相关的，支护必须密切配合爆破，应该加强对隧道支护技术的认识，着重掌握复合式衬砌的内容。

思考题：

1.钻爆主要机具？隧道中常用的爆破材料？ 2.什么是非电爆破？ 3.炮眼种类和作用？

4.基本的掏槽方式有哪两类？适用条件？ 5.什么是控制爆破？它们的特点？ 6.什么是“超挖”？如何减少它？ 7.出碴运输有几种基本方式？适用条件？ 8.什么是初期支护？什么是二次支护？ 9.隧道结构防水有哪些措施？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/h22w.html