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1、4.1 洞身開挖4.1.1 隧道洞身開挖工藝首先必須根據圍巖類型選擇合適的斷面開挖方法，級圍巖可采用全斷面法開挖；對于、級圍巖可采用臺階法、單側壁導洞法、雙側壁導洞法等進行全斷面開挖或采用半斷面開挖的方法。對于、級圍巖采用全斷面開挖時，各種方法均存在開挖與支護互相干擾的情況，要注意完善施工組織和管理，嚴格遵循“短進尺，弱爆破”的原則，減少對圍巖及已施工的支護的擾動。當采用半斷面開挖方法時，下半斷面開挖厚度及用藥量要嚴格控制，減小擾動，防止拱部圍巖失穩。同時按設計及施工規范要求對水平收斂值、拱頂下沉值進行嚴格監控量測，并將量測結果及時反饋、指導施工。尤其對于不良地質地段，在開挖前必須用地質雷達、2、超前小導坑等方法做好超前地質預報工作，同時做好預加固、預支護等輔助施工措施。其次，隧道開挖一般采用鉆爆法施工，應根據圍巖類型選擇合適的施工工藝。對于硬巖應采用光面爆破，注意以下幾點：放樣準確，打眼準確，周邊眼采用小直徑或間隔裝藥，全斷面施工的微差控制爆破技術，定期和及時檢查斷面，以便及時反饋、調整；對于軟巖應采用預裂爆破，注意以下兩個方面：（1）根據現場爆破成縫試驗確定預裂孔間距孔徑和線裝藥密度(即單位長度鉆孔的裝藥量)，及藥卷直徑小于孔徑的不偶合裝藥方式的裝藥不耦合系數；（2）確定預裂爆破各參數后，要嚴格控制預裂孔的成孔質量預裂孔的角度不能超過允許范圍，否則需廢孔移位重新開孔；預裂孔的孔間距3、要滿足爆破設計要求，若孔間距過大，則進行插孔處理；預裂孔的孔深要滿足爆破設計要求，末達規定深度須進行補鉆。4.1.2 爆破參數計算鉆爆作業必須按照鉆爆設計時行鉆、裝藥、接線和引爆，同時應滿足鉆眼爆破施工開挖的質量要求。在施工作業中要充分考慮巖石的抗爆性，炸藥品種及用量計算，炮眼（臨空眼、掏槽眼、擴槽眼、掘進眼、內圈眼、底板眼、周邊眼）布置、布置形式和炮眼數量、直徑、長度、深度和角度，裝藥量和裝藥結構，起爆方法和爆破順序、起爆網絡，鑿巖機的臺數安排，鉆爆參數的選擇等，然后再進行爆破設計。4.1.2.1光面爆破設計、級圍巖在隧道爆破施工中一般采用預裂爆破作業，、級圍巖在隧道爆破施工中一般采用光面爆4、破。光面爆破和預裂爆破的參數參照表11 和表12 并在現場進行爆破試驗獲得。光面爆破參數表 11 巖石飽和單軸抗壓裝藥不偶合系周邊眼間距周邊眼最小相對距離周邊眼裝藥種類極限強度Rb（MPa）數 D E（cm）抵抗線V（cm）E/V 集中度q（kg/m）硬巖60 1.251.50 5570 7085 0.8 1.0 0.300.35 中硬巖30 60 1.502.00 4560 6075 0.8 1.0 0.200.30 軟巖30 2.002.50 3050 4080 0.5 0.8 0.070.35 預裂爆破參數表 12 巖石種類飽和單軸抗壓極限強度Rb（MPa）裝藥不偶合系數 D 周邊眼間距5、E（cm）周邊眼至崩落眼間距（cm）周邊眼裝藥集中度q（kg/m）硬巖 60 1.21.3 4050 40 0.35 0.40 中硬巖3060 1.31.4 4045 40 0.25 0.35 軟巖 30 1.42.0 3040 30 0.09 0.19 光面爆破屬于控制爆破的一種，是沿開挖邊界布置密集炮孔，采用不耦合裝藥或裝填低威力炸藥，在主爆區之后起爆，以形成平整輪廓面的爆破方式。由于光面爆破是在主爆區之后起爆，具有兩個自由面，受到的夾制作用較小；而且裝藥量遠小于主爆區的裝藥量，故振動影響較小，對保留基巖的破環較輕微。它能夠有效的改善圍巖支護結構的受力狀況，有利于圍巖的穩定性，確保施工安全6、并延長隧道的使用年限；同時，它在減少超挖、降低施工費用方面的經濟效果也是很大的。光面爆破抵抗線的確定一般光面爆破的抵抗線按式1-1 經驗公式確定：Wmin=(1020)d 1-1 式中Wmin光面爆破的最小抵抗線m，d 鉆孔直徑m。本隧道采用的是手持鑿巖機，鉆頭直徑為40mm,故 Wmin 為 4080cm。孔距光面爆破的孔距可采用式1-2 選用：a=(0.60.8)Wmin 1-2 式中a光面爆破孔間距cm，Wmin 為 4080cm，故 a取 2464cm。裝藥量的確定一般根據經驗數據或下面公式計算：Q=q.a.h.Wmin 1-3 式中Q裝藥量kg，a鉆孔間距m，h孔深 m，q炸藥單耗k7、g/m3，一般取 0.150.25 kg/m3，軟巖取較小值，硬巖取較大值。隧道爆破單位耗藥量q 參考已往施工經驗值來確定，隧道爆破單位耗藥量q見表 13 隧道爆破單位耗藥量表，表中單位耗藥量是按一個臨空面導坑計算，當有兩個臨空面時，按表列一半計算，當有三個臨空面時按表列35%計算。當隧道斷面積大于 20m2 以上時，其 q 值采用實用對比法來選擇確定。根據圍巖實際的完整、破碎程度，考慮到三車道隧道斷面面積大、形狀呈扁圓形，并通過初爆和幾次試爆取得了較為合理的爆破參數。4.1.2.2光面爆破施工級圍巖開挖時采用單側壁導坑法，以防止圍巖發生較大變形，開挖時采用上下臺階開挖法，遵循“先支護、后開挖8、短進尺、弱爆破、勤量測”的施工原則以保持圍巖的穩定；爆破塊度均勻，適用機械裝運、炮孔利用率達 90%以上；掏槽設計成直眼掏槽方式。開挖根據設計的開挖方法進行鉆爆設計，按照鉆爆設計進行鉆爆作業。鉆眼前應測量開挖斷面中線、水平，并用紅油漆標出炮眼設計位置，經檢查符合設計后進行鉆孔；使用鉆眼臺車鉆眼時根據臺車類型與軌道道路要求按章操作。將開挖斷面上的炮眼分區布置和分區順序起爆，逐步擴大完成一次爆破開挖，按照炮眼位置、作用不同的三種炮眼（掏槽眼、輔助眼、周邊眼）完成一個循環進尺的爆破掘進。鉆眼作業炮孔布置的原則和方法：工作面各類炮孔的布置順序：首先選擇適當的掏槽方式和掏槽位置，其次是布置好周邊孔，最9、后根據斷面大小布置輔助孔；掏槽孔的位置會影響巖石的拋擲距離和破碎的塊度，通常布置在斷面的中央偏下，并考慮輔助孔的布置均勻；周邊孔一般布置在斷面的輪廓線上，按光面爆破的要求，各炮孔要互相平行，孔底落在同一平面上，底板孔的最小抵抗線和炮孔間距通常與輔助孔相同。由于隧道爆破單位耗藥量表 13 導坑面積(m2)不同巖石的單位耗藥量(kg/m3)軟石中硬石堅石56 1.3 1.5 2.0 79 1.15 1.3 1.9 1012 1.0 1.2 1.7 1315 0.9 1.05 1.5 底板處抵抗作用力很大，為了保證不在底板上不留“根底”，底孔孔底要超過底板輪廓線；布置好周邊孔和掏槽孔后，再布置輔助孔10、。輔助孔以槽腔為自由面層層布置，均勻布置在被爆巖體上，并根據斷面大小和形狀調整好最小抵抗線和炮孔密集系數。由于平行空孔直線掏槽爆破塊度均勻，且拋擲距離較近，炮堆較為集中，因此本隧道選用平行空孔直線掏槽。平行空孔直線掏槽所有的掏槽孔均垂直于工作面，且互相平行，通常可分為龜裂掏槽、桶形掏槽、螺旋形掏槽三種方式，根據施工時上下導坑的實際情況可分別選用螺旋形掏槽、桶形掏槽。裝藥首先要選擇合適的炸藥，國產炸藥性能及規格見表：國產可供選用光面爆破炸藥藥卷規格炸藥名稱直徑長度mmcm 爆速m/s 密度g/cm3 1 號巖石硝銨202060 29003200 0.851.05 2 號巖石硝銨202060 2611、003000 0.851.05 2 號巖石硝銨252060 30003200 0.851.05 低爆速炸藥2060，2020 1800 0.87 注：炸藥爆速指剛出廠時進行試驗的爆速；導爆索作為炮眼裝藥時，按20g/m 折算為 2號巖石硝銨炸藥。當隧道施工環境水量較為豐富使應采用具有防水性能的乳化炸藥或經過防水處理的炸藥。光面爆破主要是采用不耦合裝藥的方式，炮眼孔徑與藥卷直徑之比稱為不耦合系數，它反映炮眼孔壁與藥卷之間的空隙程度。不耦合理論認為：炮眼孔內充滿由于爆破產生的高壓氣體，該氣體壓力如果大于孔壁巖石的斷裂強度，則孔壁外周出現破裂圈，壓力波通過破裂圈傳播到彈性圈后部分應變得以恢復；如果氣12、體壓力小于巖石斷裂強度，則不存在破裂圈，巖體全為彈性圈。國內通過的理論分析和試驗證明不耦合系數取2.0 較為合理，炮孔深度大于2.0 米時空氣柱裝藥結構效果較差。不耦合裝藥結構有兩種形式：采用定位并將裝藥的塑料管控制在炮孔中央，爆破效果好，但是費用較高；也可以將等直徑的標準藥卷順序連續或間隔綁在導爆索上，然后再幫在竹片上緩緩送入孔內，應使竹片貼靠在保留巖壁的一側。炮孔底部 12米區段的裝藥量應比設計值大14 倍，孔深或巖性較硬石取大值。接近堵塞段頂部 1 米的裝藥量為計算值的1/2 或 1/3。炮孔的其他部位按計算裝藥量裝藥。堵塞為了保證光面爆破的效果，應該注意填塞得質量。封堵材料可就地取材，13、但要求其具有不可燃性，易于密實，與孔壁摩擦作用能組成一整體，填塞時先用牛皮紙團或編織袋放入堵塞段的下部，再回填巖屑。填塞長度必須達到設計長度，在有水炮孔填塞時應防止填塞不到位的現象。周邊眼的封堵長度不宜小于30cm，。裝藥后要及時起爆，避免時間過長或其他原因使防水作用被破壞而造成爆破效果降低或拒爆。起爆網路一般采用塑料導爆管非電起爆網路，能夠較為準確的控制起爆順序和起爆時差，爆破效果好，一次分段數量不受限制。塑料導爆管與即發、毫秒、半秒級雷管組合成非電導爆管，在爆破作業中不僅具有電雷管實現微差爆破等性能，而且爆破效果與操作安全性能等方面優于電雷管和火雷管。但是在隧道開挖爆破時，先響炮孔產生的空14、氣沖擊波可能破壞后爆孔的孔外接力網路。一般情況下，掏槽孔起爆前，所有的炮孔內的雷管均應被點燃。光爆孔采用導爆索連接時，宜采取雙向連接，形成環形導爆索網路，起爆雷管可設置35 個。為 了 隧 道 施工時能更好地的控制超欠挖，在隧道爆破施工中需 做 到 以 下 幾點：a、提 高 鉆 孔精度，在施工前炮眼 位 置 精 確 放設，加強對鉆孔施工人員責任感的教育和鉆孔水平的培養提高，嚴格控制“外插角”和邊眼位置，為提高鉆孔精度bbbcdbbbcd隧道中心線級一般圍巖鉆孔爆破示意圖說明：1、本圖為級圍巖上下臺階法施工鉆孔爆破示意圖，圍巖開挖順序見圖 613；2、本圖a為周邊眼位置，周邊眼間距40cm，與輔15、助眼相距 75cm，與開挖線重合；3、本圖b為輔助眼位置，輔助眼間距60cm，排距75cm；4、本圖c為掏槽眼位置，掏槽眼間距60cm，與輔助眼相距 75cm；5、本圖d為底板眼位置，底板眼間距60cm，與開挖線或臺階重合。abdccbbbbbb圖2隧道中心線級圍巖加強段鉆孔爆破示意圖說明：1、本圖為級圍巖加強段單側導坑上下臺階法施工鉆孔爆破示意圖，圍巖開挖順序見圖 611；2、本圖a為周邊眼位置，周邊眼間距40cm，與輔助眼相距 75cm，與開挖線重合；3、本圖b為輔助眼位置，輔助眼間距60cm，排距75cm；4、本圖c為掏槽眼位置，掏槽眼間距60cm，與輔助眼相距 75cm；5、本圖d為底16、板眼位置，底板眼間距60cm，與開挖線或臺階重合。aaaabbbbbbbbbbbbbbccccdddd圖1創造一切必要的條件；b、爆破技術的提高，按規范化施工，嚴格按設計用藥量裝藥，保證裝藥位置準確，視開挖方式不同采用合理的爆破方式，采用合理的爆破器材和裝藥方法，減少由于爆破產生和振動和應力波對圍巖的破壞作用，提高輪廓質量；c、做好前方圍巖的預測和監測，地質條件是確定爆破參數的基本依據，不同的地質條件和掘進方式對爆破要求是不同的，做到施工中緊隨開挖面對圍巖進行觀測描述，對圍巖節理裂隙狀態進行預測，據此調整爆破參數和施工方法。4.1.2.3爆破注意事項為 防 止 炮煙中毒，要使用合格炸藥（盡量采17、用零 氧 平 衡 專 用 炸藥）；做好爆破器材的防水處理；確保裝藥的填塞質量；適當增加起爆能，確保炸藥達到完全爆轟；加強通風灑水，炮響后經通風灑水15 分鐘后，相關人員方可進入作業面。進行爆破時，所有人員應撤離現場；裝藥前應檢查爆破工作面附近的支護是否牢固；炮眼內的泥漿、石粉吹洗干凈；剛打好的炮眼不得立即裝藥；如果遇有照明不足，嚴禁裝藥爆破，或監爆員必須配帶應急燈(手電筒)，方可爆破；爆破后必須經過 15min 通風排煙后，檢查人員方可進入工作面，檢查有無“盲炮”及可疑現象；有無死傷炸藥或雷管；頂板兩幫有無松動石塊；支護有無損壞與變形。在妥善處理并確認后，其他工作人員可進入工作面。施工作業衛生18、標準。隧道內氣溫不超過30OC；噪聲不大于 90dB；氧氣含量不小于 20%(按體積計算)；有害氣體濃度：CO 不大于 30mg/m3；CO2 不大于 0.5%(按體積計)；NO2 在 5 8mg/m3以下；CH4 不大于 0.5%(按體積計)。粉塵濃度：含 10%以上游離 SiO2 的粉塵不大于 2mg/m3，含 10%以下游離 SiO2 的礦物性粉塵，不得大于4mg/m3。開挖輪廓面的規程程度要滿足：巖面上不應存在明顯的爆破裂縫，周邊炮眼痕跡分布均勻、保存率應滿足：硬巖80、中硬巖 70、軟巖 50；兩茬炮的銜接臺階形誤差不大于15cm；爆破石渣的破碎程度與裝渣機械相適應。拱架施工超前小導管施工4.1.3 斷面尺寸及超欠挖的控制隧道開挖斷面的尺寸要符合設計的要求，在圍巖較軟且圍巖壓力較大的情況下，圍巖變形較大，應根據計算及實測數據預留變形量及支撐沉落量，防止出現凈空不夠現象。竹下隧道根據不同的圍巖設計上給了開挖預留變形量，具體參見下表：序號圍巖級別預留變形量(cm)備注1 級圍巖淺埋偏壓段16 2 級圍巖加強段16 3 級圍巖一般段10 4 級圍巖加強段12 5 級圍巖段8 全斷面開挖初支輪廓斷面測量