《隧道施工技術(shù)》教材配套PPT課件,隧道施工技術(shù),隧道,施工,技術(shù),教材,配套,PPT,課件 隧道施工技術(shù)模塊模塊4 4 隧道開挖隧道開挖4.3起爆方法4.1鑿巖機具4.2爆破材料和爆破器材4.6 爆破設(shè)計4.7鉆爆施工4.8出碴運輸4.4 爆破作用與爆破術(shù)語4.9公路隧道開挖的一般規(guī)定和基本要求4.5炮 眼4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具 隧道工程中常使用的鑿巖機有風(fēng)動鑿巖機和液壓鑿巖機，另外還有電動鑿巖機和內(nèi)燃鑿巖機，但較少使用。無論何種鑿巖機，其工作原理都是利用鑲嵌在鉆頭體前端的鑿刃反復(fù)沖擊并轉(zhuǎn)動破碎巖石而成孔。施工時可通過調(diào)節(jié)沖擊功大小和轉(zhuǎn)動速度以適應(yīng)不同硬度的石質(zhì)，以達(dá)到最佳成孔效果。4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具鉆頭和鑿刃鉆頭和鑿刃1.鉆頭直接連接在鉆桿前端（整體式）或套裝在鉆桿前端（組合式），鉆桿尾則套裝在鑿巖機的機頭上，鉆頭前端則鑲?cè)胗操|(zhì)、高強、耐磨的合金鋼鑿刃。4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具 十字形片狀連續(xù)刃鉆頭和柱齒刃鉆頭的制造和修磨較復(fù)雜，適用于功率較大和沖擊頻率較高的重型風(fēng)動或液壓鑿巖機在各種巖石中鉆眼，尤其在高硬度巖石中或節(jié)理裂隙發(fā)育的巖石中鉆眼效果良好，速度也快。4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具 常用鉆頭的直徑有38 mm、40 mm、42 mm、45 mm、48 mm等，用于鉆中空孔眼的鉆頭直徑可達(dá)102 mm，甚至更大。鉆頭和鉆桿均有射水孔，壓力水即通過此孔清洗巖粉。鉆頭構(gòu)造如圖4-1所示。圖圖4-14-1鉆頭構(gòu)造鉆頭構(gòu)造4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具 鉆頭的鉆眼速度受以下幾個因素的影響：沖擊頻率、沖擊功、鉆頭形式、鉆孔深度及巖石級別等。另外，鉆頭與鉆桿、鉆桿與機頭的套裝緊密程度和鉆桿的質(zhì)量、粗細(xì)則影響沖擊功的傳遞。若套裝不緊密、鉆桿軸線與機頭軸線重合不好或鉆桿硬度小，鉆桿較粗，都會損耗沖擊功而降低鉆眼速度。4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具風(fēng)動鑿巖機風(fēng)動鑿巖機2.風(fēng)動鑿巖機俗稱風(fēng)鉆，如圖4-2所示。它以壓縮空氣為驅(qū)動力，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造維修簡便，操作方便，使用安全等優(yōu)點。但風(fēng)鉆壓縮空氣的供應(yīng)設(shè)備比較復(fù)雜，機械效率低，能耗大，噪聲大。風(fēng)鉆的鑿巖速度比液壓鑿巖機低。圖圖4-24-2風(fēng)動鑿巖機風(fēng)動鑿巖機4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具液壓鑿巖機液壓鑿巖機3.液壓鑿巖機以電力帶動高壓油泵，通過改變油路，使活塞往復(fù)運動，實現(xiàn)沖擊作用。4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具鑿巖臺車鑿巖臺車4.將多臺鑿巖機安裝在一個專門的移動設(shè)備上，實現(xiàn)多機同時作業(yè)，集中控制，這種裝置稱為鑿巖臺車。鑿巖臺車鉆孔直徑有48 mm和102 mm兩種，鉆孔深為515 m，用于隧道爆破的鉆孔深為58 m。鑿巖臺車的走行方式可分為軌道走行式、輪胎走行式及履帶走行式。其按不同的分類方式可分為不同種類。4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具鑿巖臺車鑿巖臺車1 1）按結(jié)構(gòu)形式分類）按結(jié)構(gòu)形式分類（1）實腹式鑿巖臺車。（2）門架式鑿巖臺車。4.1 4.1 鑿鑿 巖巖 機機 具具鑿巖臺車鑿巖臺車2 2）按控制的自動化程度分類）按控制的自動化程度分類（1）人工控制鑿巖臺車。（2）計算機控制鑿巖臺車。（3）計算機導(dǎo)向鑿巖臺車。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 修筑隧道首先要在隧道所穿越的地層開挖出一個符合設(shè)計要求的空間。洞身爆破開挖作業(yè)占整個施工工程量的比重較大，其造價占總造價的2540%，是隧道施工的基本作業(yè)。它對隧道的施工進(jìn)度和工程造價都有很大影響。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 洞門的類型4.2.1炸藥的性能炸藥的性能1.1 1）炸藥的敏感度）炸藥的敏感度 炸藥的敏感度是指炸藥在外界起爆能的作用下發(fā)生爆炸的難易程度，簡稱為感度。某種炸藥起爆時所需的外能小，則這種炸藥的感度高；反之，某炸藥起爆所需的外能大，則這種炸藥的感度低。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材（1）熱敏感度（2）火焰感度 熱敏感度也稱為爆發(fā)點，即炸藥爆炸的最低溫度，表示炸藥對熱的敏感度。幾種常用炸藥的爆發(fā)點如表4-1所示?；鹧娓卸缺硎菊ㄋ帉鹧妫骰鹦牵┑拿舾卸取Ｓ行┱ㄋ庪m然對溫度的作用反應(yīng)遲鈍，但對火焰卻非常敏感。例如，黑火藥、導(dǎo)火線一接觸火就很容易燃燒或引起爆炸。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材（3）機械感度（4）爆轟感度 機械感度是指炸藥對機械能（撞擊、摩擦）作用的敏感程度。一般來說，對撞擊比較敏感的炸藥，對摩擦也比較敏感。爆轟感度是指炸藥對爆炸能的敏感程度。不同的炸藥所需的起爆能是不同的。通常炸藥是由雷管來擊發(fā)的。即使是同一種炸藥，裝藥密度的大小不同也會使起爆的敏感度發(fā)生變化。例如，硝銨炸藥裝藥密度過大時，就會出現(xiàn)鈍感，甚至發(fā)生拒爆。其次，炸藥的顆粒越小，起爆的敏感度也就越高。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材2 2）炸藥的威力）炸藥的威力 （1）爆力。炸藥爆炸時對周圍介質(zhì)做功的能力稱為爆力。炸藥的爆力是表示炸藥爆炸做功的一個指標(biāo)，它表示炸藥爆炸時所產(chǎn)生的沖擊波和爆轟氣體作用于介質(zhì)內(nèi)部，并對介質(zhì)產(chǎn)生壓縮、破壞和拋移的做功能力。炸藥的爆力越大，其擁有的破壞巖石的能量就越多。爆力的大小取決于炸藥的爆熱、爆溫和爆炸生成的氣體的體積。炸藥的爆熱、爆溫越高，生成的氣體體積就越大，則爆力就越大。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 （2）猛度。猛度是指炸藥爆炸后對介質(zhì)局部產(chǎn)生破壞的能力。猛度的大小主要取決于爆速，爆速越高，猛度越大，對巖石的破壞程度越大。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材3)3)爆炸穩(wěn)定性爆炸穩(wěn)定性 （1）殉爆。殉爆是指一個藥包爆炸后，能引起與它不接觸的臨近藥包爆炸，這種現(xiàn)象稱為被動藥包的殉爆。先爆炸的稱主動藥包，后爆炸的稱為被動藥包。被動藥包能發(fā)生殉爆的最大距離稱為殉爆距離。例如，2號巖石硝銨炸藥的殉爆距離為7 cm。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 （2）臨界直徑。臨界直徑是在柱狀裝藥時被動藥卷能發(fā)生殉爆的最小直徑。被動藥包的臨界直徑越小，則其爆炸穩(wěn)定性越好。例如,銨梯炸藥的穩(wěn)定性較好，其臨界直徑為 15 mm；漿狀炸藥的爆炸穩(wěn)定性較差，其臨界直徑為100 mm，但加入敏化劑后，其臨界直徑降為 32 mm，也能穩(wěn)定爆炸。工程爆破采用柱狀裝藥時，常用藥卷的臨界直徑來表示炸藥的爆炸穩(wěn)定性。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 （3）最佳密度。對于單質(zhì)猛炸藥，其裝藥密度越大，則爆速越大，爆炸越穩(wěn)定。對于工程用混合炸藥，在一定密度范圍內(nèi)，也有以上關(guān)系。炸藥爆炸穩(wěn)定，且爆速最大時的裝藥密度稱為最佳密度。例如，硝銨類炸藥的最佳密度為09119 g/cm3，乳化炸藥的最佳密度一般為105130 g/cm3。但炸藥的爆速又隨著密度的增加而下降，直至某一密度時，爆炸不穩(wěn)定，甚至拒爆，這時炸藥的密度稱為臨界密度。（4）不耦合系數(shù)。在隧道爆破中，炮眼直徑（D）與炸藥藥卷直徑（d）的比值稱為不耦合系數(shù)（），即=D/d。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 （5）管道效應(yīng)。在工程爆破中，常采用柱狀裝藥結(jié)構(gòu)，若藥卷直徑較鉆孔直徑小，則在藥卷與孔壁之間有一個徑向空氣間隙。藥卷起爆后，爆轟波使間隙中的空氣產(chǎn)生強烈的空氣沖擊波，這股空氣沖擊波速度比爆轟波速度更高，它在爆轟波未達(dá)到之前，即將未爆炸的炸藥壓縮，當(dāng)炸藥被壓縮到臨界密度以上時，就會導(dǎo)致爆速下降，甚至斷爆，這種現(xiàn)象稱為管道效應(yīng)。通俗地講，就是大炮眼裝小藥卷，爆破時可能存在的藥卷爆熄的現(xiàn)象。為減少管道效應(yīng)，可增大藥卷直徑。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材4 4）氧平衡）氧平衡 在炸藥爆炸的化學(xué)反應(yīng)中，如氧被全部用盡而無剩余，則稱為零氧平衡。如有多余的氧，則稱為正氧平衡。如氧含量不足，則稱為負(fù)氧平衡。零氧平衡的炸藥在爆炸效果（爆炸生成熱量最高）和安全方面（不產(chǎn)生有毒氣體）都是較好的。故在配制炸藥時，必須接近零氧平衡，或有微量的正氧平衡。尤其是在洞內(nèi)爆破，應(yīng)把預(yù)防工人炮煙中毒放在重要地位。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材隧道爆破的常用炸藥隧道爆破的常用炸藥2.隧道爆破應(yīng)盡量選擇高威力的炸藥。選擇炸藥時，應(yīng)根據(jù)巖石的物理力學(xué)性質(zhì)、工作面的情況（有無涌水、瓦斯爆炸的危險）綜合考慮。一般手持鑿巖機鉆眼，淺眼爆破，在無水的情況下，選用標(biāo)準(zhǔn)型的2號巖石硝銨炸藥。對于進(jìn)口的液壓鑿巖機鉆眼，因孔徑大一些，宜選用大直徑藥卷，以消除管道效應(yīng)。在隧道內(nèi)遇有水的情況下，可選用防水型的炸藥，以防炸藥遇水失效而拒爆。當(dāng)在隧道內(nèi)遇到堅硬巖石時，最好選用猛度大的乳膠炸藥、硝化甘油炸藥，以破碎巖石，取得較高的炮眼利用率。在有瓦斯的隧道一定要使用煤礦硝銨炸藥。周邊光面爆破一定要采用小直徑的低爆速、低猛度、高爆力的專用炸藥，以取得優(yōu)質(zhì)的爆破效果。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材1 1）銨梯炸藥）銨梯炸藥 銨梯炸藥的主要成分為硝酸銨（氧化劑）、梯恩梯（2,4,6-trinitrotoluene,TNT，敏化劑）和木粉（可燃劑）。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材2 2）乳化炸藥）乳化炸藥乳化炸藥的主要成分為硝酸銨和硝酸鈉的混合氧化劑，以及少量乳化劑和水等。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 工業(yè)雷管4.2.2 雷管屬于起爆器材，是起爆炸藥時用的。雷管屬于高度危險的爆炸物品，其感度較高，必須在確保安全的情況下使用。常用的工業(yè)雷管有火雷管、電雷管、非電雷管和導(dǎo)爆管雷管。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材火雷管火雷管1.火雷管的構(gòu)造如圖4-4所示，它由管殼、加強帽、正起爆藥、副起爆藥四個部分組成。正起爆藥比副起爆藥感度低，但爆炸威力更大?；鹄坠苤饕没鹪袋c燃導(dǎo)火索，用導(dǎo)火索來傳導(dǎo)火焰，使之直接噴射于火雷管的正起爆藥上而使火雷管起爆，使炸藥發(fā)生爆炸。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材圖圖4-44-4火雷管的構(gòu)造火雷管的構(gòu)造4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材電雷管電雷管2.電雷管是在火雷管中加設(shè)電發(fā)火裝置而制成的。它是用導(dǎo)電線傳輸電流，使裝在雷管中的電阻發(fā)熱而引起雷管爆炸的。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 為實現(xiàn)延期起爆，遲發(fā)電雷管的延期時間是在即發(fā)雷管中加裝延期藥來實現(xiàn)的。秒遲發(fā)電雷管起延期作用的原理是在即發(fā)電雷管內(nèi)部增加了一小段精致的導(dǎo)火索，其延期的長短是靠導(dǎo)火索的長短來控制的。毫秒遲發(fā)電雷管起延期作用的原理是在即發(fā)電雷管內(nèi)部加裝延期藥，其延期的長短是靠藥量的多少來控制的，由藥量控制時間更精確。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 發(fā)爆電源可用交流、直流照明或動力電源，也可以用各種類型的專用電起爆器。在有雜散電流時，應(yīng)采用抗雜散電流電雷管。目前，電雷管起爆系統(tǒng)在隧道工程中已較少采用。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材非電雷管非電雷管3.非電雷管是相對電雷管而言的，它是一種遲發(fā)的火雷管。非電雷管須與塑料導(dǎo)爆管配合使用，其構(gòu)造由塑料導(dǎo)爆管、消爆空腔、延期藥、正起爆藥、金屬管殼、塑料連接套、空信帽、加強帽和副起爆藥組成，如圖4-7所示。圖圖4-74-7遲發(fā)非電雷管遲發(fā)非電雷管4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材導(dǎo)爆管雷管導(dǎo)爆管雷管4.導(dǎo)爆管雷管實際上是由火雷管（加裝了延期藥）和導(dǎo)爆管組合而成，靠導(dǎo)爆管內(nèi)傳遞的爆轟波來引爆的。因為它不是由電流來引爆的，而且可以做到毫秒延期，所以又稱為非電雷管。它的段數(shù)與延期長短和毫秒遲發(fā)電雷管一樣。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 索狀起爆器材4.2.3導(dǎo)火索導(dǎo)火索1.導(dǎo)火索是用來將火焰?zhèn)鬟f給火雷管，并使火雷管在火焰作用下爆炸的傳爆材料，是用以引爆雷管或黑火藥的繩索。導(dǎo)火索本身不會爆炸。導(dǎo)火索是在棉線或麻線上包纏黑火藥和芯線，并將防濕劑涂在表面而制成，通常用火柴或拉火管點燃。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材導(dǎo)爆索與繼爆管導(dǎo)爆索與繼爆管2.導(dǎo)爆索是以單質(zhì)猛炸藥黑索金或太安（學(xué)名為季戊四醇四硝酸酯）作為索芯的傳爆材料。它經(jīng)雷管起爆后，可以直接引爆其他炸藥。根據(jù)適用條件的不同，導(dǎo)爆索主要分為普通導(dǎo)爆索和安全導(dǎo)爆索兩種。1 1）導(dǎo)爆索）導(dǎo)爆索4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 因?qū)П髂苤苯右ㄋ帲试谒淼拦こ讨?，若采用小直徑藥卷間隔裝藥時，常用導(dǎo)爆索將各被動藥卷與主動藥卷相連接，以使被動藥卷均能連續(xù)爆炸，從而減少了雷管數(shù)量并簡化了裝藥結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)減少裝藥量、有控制地弱爆破的目的。在裝藥計算時，應(yīng)將導(dǎo)爆索的爆力計入炸藥用量中。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材2 2）繼爆管）繼爆管 繼爆管是一種專門與導(dǎo)爆索配合使用的具有毫秒延期作用的起爆器材，如圖4-8所示。圖圖4-84-8繼爆管繼爆管4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 導(dǎo)爆索與繼爆管具有抵抗雜散電流和靜電引起爆炸危害的能力，裝藥時可不停電，增加了純作業(yè)時間，所以導(dǎo)爆索-繼爆管起爆系統(tǒng)在礦山和其他工程爆破中得到了廣泛應(yīng)用。其缺點是成本比毫秒電雷管系統(tǒng)高，且在有瓦斯環(huán)境中危險性高，起爆網(wǎng)絡(luò)中的導(dǎo)爆索不能交叉。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材塑料導(dǎo)爆管塑料導(dǎo)爆管3.塑料導(dǎo)爆管是用來傳遞微弱爆轟波給非電雷管，使之爆炸的傳爆材料。因其是由瑞典科學(xué)家諾雷爾（Nonel）首創(chuàng)的一種新型傳爆材料，故又稱諾雷爾管。它是在聚乙烯塑料管外徑為（295015）mm，內(nèi)徑為（14010）mm的內(nèi)壁涂有一層高能炸藥炸藥主要成分是91的奧克托金，9的鋁粉，外加微量的工藝附加物，一般為石墨粉，藥量為（162）mg/m，導(dǎo)爆管內(nèi)也有涂黑索金等炸藥的，管壁上的高能炸藥在沖擊波作用下可以沿著管道方向連續(xù)穩(wěn)定爆轟，而將爆轟波傳播到非電雷管使雷管起爆。弱爆轟在管內(nèi)的傳播速度為1 6002 000 m/s，但因其微弱，故不至于炸壞塑料管。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材1)1)塑料導(dǎo)爆管的作用原理塑料導(dǎo)爆管的作用原理 當(dāng)擊發(fā)元件對著導(dǎo)爆管腔擊發(fā)時，將擊起沖擊波，在沖擊波沿導(dǎo)爆管的傳播過程中，導(dǎo)爆管內(nèi)壁上涂有的炸藥受沖擊波作用發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于管壁內(nèi)的炸藥量很少，不能形成爆轟，其他化學(xué)反應(yīng)釋放出的能量與沖擊波在傳播過程中的能量損失相平衡，從而使沖擊波能以一恒定的速度沿導(dǎo)爆管穩(wěn)定傳播。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材2 2）塑料導(dǎo)爆管的主要性能）塑料導(dǎo)爆管的主要性能 （1）擊發(fā)感度。塑料導(dǎo)爆管可以用一切能產(chǎn)生沖擊波的起爆器材擊發(fā)。（2）傳爆速度。塑料導(dǎo)爆管的爆速為（1 95050）m/s，最低爆速為1 580 m/s。（3）傳爆性能。塑料導(dǎo)爆管傳爆性能良好。一根長達(dá)數(shù)千米的導(dǎo)爆管，中間不要中繼雷管接力，或者一根導(dǎo)爆管內(nèi)有不超過15 cm長的斷藥時，都可正常傳爆。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 （4）抗火性能。火焰不能擊發(fā)塑料導(dǎo)爆管，用火焰點燃單根或成卷的塑料導(dǎo)爆管時，它只能和塑料一樣緩慢地燃燒。（5）抗沖擊性能。塑料導(dǎo)爆管受一般機械沖擊波作用時不會被擊發(fā)。對200 m長，藥量超過正常藥量15倍的成卷塑料導(dǎo)爆管用12磅大錘猛砸直至破碎時，不發(fā)生爆炸現(xiàn)象。用54式手槍在1015 m遠(yuǎn)處射擊塑料導(dǎo)爆管，導(dǎo)爆管也不被擊發(fā)。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 （6）抗水性能。塑料導(dǎo)爆管與金屬雷管組合后具有很好的抗水性，在水下80 m深處放置48 h，仍能正常起爆。如果對雷管防護(hù)好，可在水下135 m深處起爆炸藥。（7）抗電性能。塑料導(dǎo)爆管能耐30 kV以下的直流電。在15 cm長的塑料導(dǎo)爆管兩端插入相距10 cm的兩個電極，兩極加30 kV直流電，在1 min內(nèi)導(dǎo)爆管不被起爆，也不被擊穿。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材 （8）破壞性能。塑料導(dǎo)爆管傳爆時，管壁完整無損，對周圍環(huán)境沒有破壞污染作用，人手握著無不適之感。偶爾因藥量不均使管壁破洞時，也不致傷害人體。（9）國產(chǎn)塑料導(dǎo)爆管具有一定的強度，在5070 N拉力作用下，導(dǎo)爆管不會變細(xì)，傳爆性能也不變。（10）塑料導(dǎo)爆管可作為非危險品運輸。4.2 4.2 爆破材料和爆破器材爆破材料和爆破器材3 3）塑料導(dǎo)爆管的優(yōu)點）塑料導(dǎo)爆管的優(yōu)點 （1）塑料導(dǎo)爆管的抗電、抗火、抗沖擊性能好。（2）塑料導(dǎo)爆管的起爆傳爆性能穩(wěn)定，甚至在扭結(jié)、180對折、局部斷藥、管端對接的情況下，均能正常傳爆。（3）在運輸和使用過程中，塑料導(dǎo)爆管的抗破壞能力強。（4）塑料導(dǎo)爆管安裝簡單，使用方便，價格便宜，且可作為非危險品運輸，因而在隧道工程中被廣泛應(yīng)用，尤其是適合在有電條件和炮眼數(shù)較多時使用。4.3 4.3 起起 爆爆 方方 法法 爆破工程是通過工業(yè)炸藥實施爆破的，而引爆炸藥有兩種方法：一種是通過雷管的爆炸起爆工業(yè)炸藥；另一種是利用導(dǎo)爆索爆炸產(chǎn)生的能量引爆工業(yè)炸藥，而導(dǎo)爆索本身需要雷管將其引爆。4.3 4.3 起起 爆爆 方方 法法 導(dǎo)爆管雷管起爆法4.3.1 目前，在隧道鉆爆中，最常用的就是導(dǎo)爆管雷管起爆法。導(dǎo)爆管雷管起爆法利用導(dǎo)爆管傳遞沖擊波點燃雷管，進(jìn)而直接或通過導(dǎo)爆索起爆工業(yè)炸藥，屬于非電起爆法。在有瓦斯或礦塵的隧道中，不能使用導(dǎo)爆管雷管起爆法。4.3 4.3 起起 爆爆 方方 法法 導(dǎo)爆管雷管起爆法的原理為：導(dǎo)火索火雷管導(dǎo)爆管導(dǎo)爆管雷管起爆藥卷。當(dāng)然，也可以用電雷管來代替火雷管，其原理為：導(dǎo)火索電雷管導(dǎo)爆管導(dǎo)爆管雷管起爆藥卷。在施工現(xiàn)場最常用的是導(dǎo)火索和火雷管。4.3 4.3 起起 爆爆 方方 法法 構(gòu)成導(dǎo)爆管雷管起爆的器材有以下幾種：（1）擊發(fā)元件。擊發(fā)導(dǎo)爆管的元件稱為擊發(fā)元件，現(xiàn)場一般采用火雷管或電雷管。由于從2008年1月1日起，導(dǎo)火索與火雷管停止生產(chǎn)和使用，因而現(xiàn)在現(xiàn)場使用電力起爆器來擊發(fā)導(dǎo)爆管，電力起爆器的電源是干電池。（2）起爆元件。導(dǎo)爆管不能直接起爆炸藥，必須通過導(dǎo)爆管雷管來起爆藥卷，導(dǎo)爆管雷管就是起爆元件。4.3 4.3 起起 爆爆 方方 法法 （3）傳爆元件。所謂的傳爆元件就是導(dǎo)爆管與導(dǎo)爆管之間連接所用的元件，即通過雷管或炸藥的爆炸將網(wǎng)絡(luò)連接下去的裝置。在隧道施工現(xiàn)場，廣泛使用的方法是直接用導(dǎo)爆管雷管作為傳爆元件，將被傳爆的導(dǎo)爆管用電工黑膠布牢固地捆綁在傳爆雷管周圍。這種連接方法稱簇聯(lián)，俗稱“一把抓”。但必須注意，捆綁長度應(yīng)為1520 cm，用黑膠布纏繞幾層，捆扎牢固，一般情況下，簇聯(lián)導(dǎo)爆管不超過15根。（4）導(dǎo)爆管的發(fā)爆及連接網(wǎng)絡(luò)。導(dǎo)爆管可用8號火雷管、導(dǎo)爆索、擊發(fā)槍和專用擊發(fā)器引爆。其連接和分支可集束捆扎雷管繼爆，也可以用連通器連接繼爆。4.3 4.3 起起 爆爆 方方 法法 電力起爆法4.3.2 電力起爆法就是利用電能引爆雷管而引爆工業(yè)炸藥的方法，構(gòu)成電力起爆的器材有電雷管、導(dǎo)線起爆電源和測量儀器。電力起爆系統(tǒng)的原理為：起爆電源導(dǎo)線（母線）連接電雷管連線電雷管起爆藥卷。4.4 4.4 爆破作用與爆破術(shù)語爆破作用與爆破術(shù)語 爆破對固體介質(zhì)的破壞作用4.4.1 炸藥的爆炸反應(yīng)是有機物的氧化還原反應(yīng)，具有高溫、高壓和高速度的特點。炸藥的爆炸過程是爆轟波的傳播過程，也是爆炸生成氣體和初始做功的過程。當(dāng)炸藥在圍巖中爆炸時，爆轟波轟擊巖面，以沖擊波形式向巖體內(nèi)部傳播，形成動態(tài)應(yīng)力場。沖擊波作用時間短，能量密度高，使炮孔周圍巖石產(chǎn)生粉碎性破壞。爆炸氣體靜壓和膨脹做功，有使巖石質(zhì)點做遠(yuǎn)離藥包中心運動的傾向，巖石受切向拉力，當(dāng)其強度達(dá)到巖石抗拉強度時，則巖石被破壞，產(chǎn)生徑向裂隙。在爆炸結(jié)束的瞬間，隨著溫度下降，氣體逸散，介質(zhì)又因釋放壓縮能而回彈，從而有可能產(chǎn)生環(huán)向裂縫。在爆破力作用下，偏離徑向45的方向上還可能產(chǎn)生剪切裂縫。在這些裂縫的交錯切割和剩余爆破力的作用下，巖石即被破碎和移位。爆炸碎巖機理如圖4-11所示。4.4 4.4 爆破作用與爆破術(shù)語爆破作用與爆破術(shù)語圖圖4-114-11爆炸碎巖機理爆炸碎巖機理4.4 4.4 爆破作用與爆破術(shù)語爆破作用與爆破術(shù)語壓縮粉碎區(qū)壓縮粉碎區(qū)1.壓縮粉碎區(qū)是指半徑為R1范圍的區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)介質(zhì)距離藥包最近，受到的壓力最大，故受到的破壞最大。當(dāng)介質(zhì)為土壤或軟巖時，這一區(qū)域會壓縮形成一個環(huán)形體孔腔；當(dāng)介質(zhì)為硬巖時，則產(chǎn)生粉碎區(qū)破壞，故這一區(qū)域稱為壓縮粉碎區(qū)。4.4 4.4 爆破作用與爆破術(shù)語爆破作用與爆破術(shù)語破裂區(qū)破裂區(qū)2.R1與R2之間的范圍稱為破裂區(qū)。在這個區(qū)域內(nèi)介質(zhì)受到的爆破力雖然比壓縮粉碎區(qū)小，但介質(zhì)的結(jié)構(gòu)仍然被破壞成碎塊。4.4 4.4 爆破作用與爆破術(shù)語爆破作用與爆破術(shù)語震動區(qū)震動區(qū)3.R2與R3之間的范圍叫震動區(qū)。在此范圍內(nèi)，爆炸能量只能使介質(zhì)發(fā)生彈性變形不能產(chǎn)生破壞作用。4.4 4.4 爆破作用與爆破術(shù)語爆破作用與爆破術(shù)語 爆破術(shù)語4.4.2臨空面臨空面1.臨空面是指被爆巖石與空氣的交界面，爆破作用是朝臨空面的方向突破。如圖4-13所示，小圓圈代表藥包，R代表爆破破壞半徑（cm），r代表爆破漏斗半徑（cm），V代表最小抵抗線（cm）。臨空面越多，爆破巖石越容易，爆破效果也越好。當(dāng)臨空面多時，炸藥的用量相對越少。4.4 4.4 爆破作用與爆破術(shù)語爆破作用與爆破術(shù)語圖圖4-134-13 臨空面、爆破漏斗、最小抵抗線臨空面、爆破漏斗、最小抵抗線4.4 4.4 爆破作用與爆破術(shù)語爆破作用與爆破術(shù)語爆破漏斗爆破漏斗2.當(dāng)單個藥包在巖體中埋置深度不大時，爆破的外部作用特點是在臨空面上形成一個倒圓錐形爆坑，稱為爆破漏斗，如圖4-13所示。4.4 4.4 爆破作用與爆破術(shù)語爆破作用與爆破術(shù)語最小抵抗線最小抵抗線3.在工程爆破中，通常把藥包中心線或重心到最近臨空面的最短距離稱為最小抵抗線，如圖4-13所示。最小抵抗線是爆破時巖石阻力最小的方向，所以在此方向上巖石運動速度最大，爆破作用最集中。因此，最小抵抗線是爆破作用的主導(dǎo)方向，也是巖石移動的主導(dǎo)方向。在隧道光面爆破中，周邊眼與內(nèi)圈眼之間的排距就是周邊眼的抵抗線。4.5 4.5 炮眼炮眼 炮眼的種類4.5.1 隧道爆破通常采用掏槽爆破，即將開挖斷面上的炮眼進(jìn)行分區(qū)布置，按分區(qū)順序起爆，逐步擴(kuò)大完成一次爆破開挖。按照炮眼的位置和作用的不同，炮眼有掏槽眼、輔助眼和周邊眼三種，如圖4-15所示。這三種炮眼除共同完成一個循環(huán)進(jìn)尺的爆破掘進(jìn)外，還有不同的布置、長度、方向和間距等要求。4.5 4.5 炮眼炮眼圖圖4-154-15炮眼布置（單位：炮眼布置（單位：cmcm）針對隧道爆破只有一個臨空面的特點，為提高爆破效果，先在開挖面的中下部位置，布置一些裝藥量較多的炮眼，炸出一個槽口，這個過程就稱為掏槽，這些炮眼稱為掏槽眼。4.5 4.5 炮眼炮眼掏槽眼掏槽眼1.4.5 4.5 炮眼炮眼輔助眼輔助眼2.位于掏槽眼和周邊眼之間的炮眼統(tǒng)稱為輔助眼。常把靠近掏槽眼并有擴(kuò)大掏槽作用的炮眼稱為擴(kuò)槽眼。把靠近周邊眼的一排眼稱為內(nèi)圈眼。輔助眼的作用是進(jìn)一步擴(kuò)大槽口體積和爆破量，并逐步接近開挖斷面形狀，為周邊眼創(chuàng)造有利的爆破條件。沿隧道周圍布置的炮眼稱為周邊眼。按其所在位置的不同，又可以將周邊眼分為頂眼、幫眼和底板眼。周邊眼的作用是在爆破后使坑道斷面達(dá)到設(shè)計的形狀和尺寸，目的是成形。4.5 4.5 炮眼炮眼周邊眼周邊眼3.4.5 4.5 炮眼炮眼 炮眼布置的原則和方法4.5.2 （1）先布置掏槽眼，其次布置周邊眼，最后布置輔助眼。掏槽眼應(yīng)布置在開挖面的中央或偏下部，其深度應(yīng)比其他眼深1520 cm。（2）輔助眼的布置主要根據(jù)炮眼間距和最小抵抗線確定。當(dāng)周邊眼與掏槽眼之間的距離過大時，應(yīng)適當(dāng)布置輔助眼。（3）周邊眼的位置一般是沿著設(shè)計輪廓線均勻布置，其炮眼間距和最小抵抗線長度應(yīng)比輔助眼小，目的是使爆破出的坑道的輪廓較為平直和控制超欠挖量。4.5 4.5 炮眼炮眼 周邊眼的爆破在很大程度上影響到開挖輪廓的質(zhì)量和對圍巖的擾動破壞程度，超挖量大（一般在10%20%），且不能按照設(shè)計輪廓線準(zhǔn)確成形，開挖面容易起伏不平。故周邊眼同掏槽眼一樣須慎重考慮。如采用光面爆破或預(yù)裂爆破，可使爆破后巖石的表面能按設(shè)計輪廓線成形，表面平整，超欠挖量最小。工程實踐證明，光面爆破和預(yù)裂爆破是國內(nèi)外公認(rèn)的先進(jìn)爆破技術(shù)。4.5 4.5 炮眼炮眼 炮眼的掏槽4.5.3 隧道爆破開挖成敗的關(guān)鍵是掏槽技術(shù)，掏槽效果的好壞直接影響整個隧道爆破的成敗。掏槽的成功與否直接影響爆破效果，掏槽的深度直接影響隧道掘進(jìn)的循環(huán)進(jìn)尺。而掏槽的成功與否又與地質(zhì)條件、炸藥種類及裝藥量、起爆順序等有關(guān)。4.5 4.5 炮眼炮眼掏槽形式的分類掏槽形式的分類1.1 1）直眼掏槽）直眼掏槽 直眼掏槽由若干個彼此距離很近的、垂直于開挖面的、互相平行的炮眼組成。它是利用炮眼內(nèi)藥包所產(chǎn)生的巨大爆炸力，爆破處于掏槽內(nèi)部的巖石，并使之拋出槽外，從而形成一個設(shè)定的槽腔。其中有一個或幾個炮眼是不裝藥的空眼，它的作用是給裝藥炮眼創(chuàng)造臨空面，保證掏槽眼范圍內(nèi)的巖石被破碎。4.5 4.5 炮眼炮眼 由于重型鑿巖機的投入使用，使得鉆大直徑（大于100mm）孔眼并不困難。直眼掏槽中多采用大直徑孔眼，其作用相當(dāng)于為裝藥掏槽眼提供了臨空面，并取得了良好的掏槽效果。一般在中硬和堅硬巖層中，當(dāng)設(shè)計循環(huán)進(jìn)尺為35 m左右時，采用雙臨空孔形式最佳；對于3555 m的深孔掏槽，則采用三臨空孔形式最好；對于3 m以下的淺眼掏槽，采用單臨空孔形式較好。為保證掏槽炮眼爆炸后巖渣有足夠的膨脹空間，孔眼體積為掏槽眼體積的10%20%為宜。4.5 4.5 炮眼炮眼 直眼掏槽的典型形式如圖4-16所示。圖中的空心圓表示不裝藥，實心圓表示裝藥，炮眼旁數(shù)字為毫秒雷管段別淺眼直眼掏槽的典型形式有五梅花小直徑中空直眼掏槽、螺旋形掏槽、菱形掏槽、大直徑中空直眼掏槽等。4.5 4.5 炮眼炮眼圖圖4-164-16直眼掏槽的典型形式（單位：直眼掏槽的典型形式（單位：cmcm）4.5 4.5 炮眼炮眼2)2)斜眼掏槽斜眼掏槽 斜眼掏槽的特點是掏槽眼與開挖斷面斜交，常用的形式有錐形掏槽、各種楔形掏槽、爬眼掏槽等，如圖4-17所示。斜眼掏槽具有操作簡單、精度要求較直眼掏槽低，能按巖層的實際情況選擇掏槽方式和掏槽角度，容易把石渣拋出，掏槽眼的個數(shù)較少且炸藥的消耗量低等優(yōu)點；其主要缺點是掏槽的深度受到開挖面寬度和巖層硬度的限制，不易提高每一循環(huán)的進(jìn)尺，也不便于多臺鉆機同時作業(yè)。因為石質(zhì)越硬，炮眼傾角越小，所以在一定的開挖斷面寬度內(nèi)，選用鋼釬的長度受到了限制，鋼釬過長就會碰到導(dǎo)坑側(cè)壁。其次鉆鑿時的傾斜角度也難以掌握。4.5 4.5 炮眼炮眼圖圖4-174-17斜眼掏槽的常用形式斜眼掏槽的常用形式4.5 4.5 炮眼炮眼掏槽形式的選定掏槽形式的選定2.選擇掏槽形式時，要根據(jù)具體的施工條件，因地制宜加以選用。（1）選定條件。掏槽形式的選定主要考慮以下幾個條件：開挖斷面的大小及寬度，地質(zhì)條件，機具器材條件，鉆眼爆破技術(shù)水平，開挖技術(shù)要求等。（2）直眼掏槽與斜眼掏槽的對比，詳見表4-6所示。4.5 4.5 炮眼炮眼小斷面淺眼掏槽和大斷面中深眼掏槽爆破小斷面淺眼掏槽和大斷面中深眼掏槽爆破3.所謂小斷面，一般指分部開挖的局部斷面，如平行導(dǎo)坑、上導(dǎo)坑、下導(dǎo)坑或斷面面積在20 m2以下的隧道。當(dāng)炮眼深度小于15 m時，采用淺眼爆破。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計 在石質(zhì)隧道中，采用最多的是鉆眼爆破法。在隧道工程中，鉆爆作業(yè)必須按照鉆爆設(shè)計進(jìn)行鉆眼、裝藥、接線和引爆，同時應(yīng)滿足鉆眼爆破施工開挖的質(zhì)量要求。為此，應(yīng)充分研究巖石的抗爆破性（或抗鉆性），炸藥品種及用藥量計算，炮眼的布置形式和炮眼的數(shù)量、直徑、長度，裝藥結(jié)構(gòu)、起爆順序與起爆網(wǎng)路等問題。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計巖石的抗爆破性及其分段巖石的抗爆破性及其分段1.1 1）巖石的抗爆破性）巖石的抗爆破性 巖石的抗爆性（或抗鉆性）是指巖石抵抗爆炸沖擊波（或鉆頭沖擊）破壞的能力。巖石的抗鉆性主要取決于其物理力學(xué)性質(zhì)，特別是巖石在動載作用下的變形性質(zhì)和內(nèi)聚力強弱，另外也受到巖體結(jié)構(gòu)特征和地下水等因素的影響。隧道工程應(yīng)按巖石的抗爆破性進(jìn)行鉆爆設(shè)計，并按其抗鉆性選擇鑿巖機具。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計2 2）巖石的抗爆破性分段）巖石的抗爆破性分段 近年來，國內(nèi)外有研究資料建議采用巖石爆破性指數(shù)N作為巖石抗爆破性的分級指標(biāo)，將巖石分為極易爆、易爆、中等、難爆、極難爆共五級。巖石爆破性指標(biāo)N的確定，是在炸藥能量和其他條件相同時，進(jìn)行爆破漏斗試驗，根據(jù)爆破后的漏斗體積、大塊率、小塊率、平均合格率和巖體的波阻抗等指標(biāo)進(jìn)行計算。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計炸藥品種選擇及用藥量計算炸藥品種選擇及用藥量計算2.1 1）炸藥品種選擇）炸藥品種選擇 炸藥品種很多，可按需要選用，但應(yīng)注意對于較脆或韌性較強的巖體，應(yīng)選用猛度較高、爆速較高的炸藥。目前，在隧道工程中，用于爆破施工中最多的是硝銨類炸藥。硝銨類炸藥品種也很多，主要成分是硝酸銨、梯恩梯或硝酸鈉（鉀）等。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計2 2）炸藥用量計算）炸藥用量計算 影響炸藥消耗量的因素主要有巖體的堅硬程度和巖層的構(gòu)造、炸藥的威力、坑道斷面積及臨空面數(shù)目等。當(dāng)隧道開挖面積小，臨空面數(shù)目少時，只能用小直徑炮眼爆破，故應(yīng)對炸藥量進(jìn)行較準(zhǔn)確的計算和嚴(yán)格控制。從理論上講，應(yīng)按照在達(dá)到預(yù)定爆破效果的條件下，其爆破功與巖石阻抗相匹配的原則計算確定。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計 在這里需要說明以下幾點：（1）表4-7中的單位耗藥量是按具有一個臨空面導(dǎo)坑計算的；當(dāng)有兩個臨空面時，按表第一行數(shù)值的一半計算；當(dāng)有三個臨空面時，按表第一行數(shù)值的35%計算。（2）式（4-1）中的炸藥單耗量K值主要受巖石的抗爆破性、斷面進(jìn)尺比S/L、臨空面數(shù)目、炮眼布置形式、掏槽效果等因素影響。（3）在隧道爆破中，通常取K=0725 kg/m3；表4-8是坑道爆破炸藥單耗量K值取用表。（4）在進(jìn)行隧道施工爆破設(shè)計時，炸藥單耗量K值及單位耗藥量的多少應(yīng)根據(jù)隧道開挖現(xiàn)場進(jìn)行實地試驗計算確定。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計掘進(jìn)速度、掘進(jìn)進(jìn)尺和循環(huán)時間及開挖面的支承作用掘進(jìn)速度、掘進(jìn)進(jìn)尺和循環(huán)時間及開挖面的支承作用3.鉆爆掘進(jìn)是分段循環(huán)進(jìn)行的，其循環(huán)過程一般包括三個作業(yè)環(huán)節(jié)：每一次進(jìn)尺的鉆眼爆破出碴運輸初期支護(hù)或支承（此作業(yè)環(huán)節(jié)是針對礦山法而言的）。單循環(huán)爆破掘進(jìn)深度稱為爆破掘進(jìn)進(jìn)尺L（m）；單循環(huán)所占用的時間稱為循環(huán)時間t（d）；日掘進(jìn)深度稱為掘進(jìn)速度v（單位：m/d），v=24L/t。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計1 1）掘進(jìn)速度）掘進(jìn)速度 掘進(jìn)速度應(yīng)滿足工期的要求。采用較大的掘進(jìn)進(jìn)尺或較短的循環(huán)時間，可取得較快的掘進(jìn)速度；要加快掘進(jìn)速度，需增加勞動力和施工機械，這樣才能節(jié)省施工時間，加快速度。在實際工程中，應(yīng)根據(jù)工期要求，合理地選擇掘進(jìn)速度。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計2 2）掘進(jìn)進(jìn)尺和循環(huán)時間）掘進(jìn)進(jìn)尺和循環(huán)時間 當(dāng)掘進(jìn)速度確定后，主要根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性、開挖面的支承作用、開挖斷面大小、支承或支護(hù)條件、機械配套能力和施工組織管理水平等因素，合理地選擇掘進(jìn)進(jìn)尺和循環(huán)時間。實踐證明，可以采用短進(jìn)尺、多循環(huán)掘進(jìn)，或者采用深進(jìn)尺、少循環(huán)掘進(jìn)。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計3 3）開挖面的支承作用）開挖面的支承作用 隧道掘進(jìn)方向上最前端的開挖作業(yè)正面稱為開挖面。開挖面前方（一定范圍內(nèi)尚未被挖除的）巖體，對已開挖區(qū)段的圍巖起著一定的約束作用，這種約束稱為開挖面的支承作用。隨著隧道的掘進(jìn)，開挖面的支承作用逐漸前移并消失，此后，圍巖的穩(wěn)定則依賴于其自穩(wěn)能力（成拱作用）的發(fā)揮，主要起支承或初期支護(hù)的作用。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計炮眼直徑和藥卷直徑的選擇炮眼直徑和藥卷直徑的選擇4.1 1）合理選擇炮眼直徑）合理選擇炮眼直徑 炮眼直徑D的大小對鑿巖速度、炮眼數(shù)目、炸藥單耗量、坑道壁的平整程度和石渣塊度等均有影響。當(dāng)炮眼直徑及藥卷直徑較大時，則可減少炮眼數(shù)目，使炸藥相對集中，但是炮眼直徑過大，則鑿石速度會大大減慢；如炸藥相對集中，則石渣塊度較大、洞壁平整度不好，并且對圍巖的爆破擾動較嚴(yán)重。因此必須根據(jù)隧道石質(zhì)、鑿巖能力、炸藥性能等條件，選擇合理的炮眼直徑。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計2 2）藥卷直徑的選擇）藥卷直徑的選擇 為了避免發(fā)生管道效應(yīng)而導(dǎo)致藥卷拒爆，要求藥卷直徑的大小應(yīng)與炮眼直徑相匹配。在隧道工程施工爆破中，常用不耦合系數(shù)來控制藥卷直徑，不耦合系數(shù)=D/（為藥卷直徑）。它反映炮眼孔壁與藥卷之間的空隙程度。一般應(yīng)將不耦合系數(shù)控制在1114，且要求藥卷直徑不小于該炸藥卷的臨界直徑。實際爆破設(shè)計時，對掏槽眼及輔助眼應(yīng)采用較小的值，以提高炸藥的爆破效率；對周邊眼則可采用較大的入值，以減少對圍巖的擾動破壞。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計炮眼數(shù)目及比鉆眼數(shù)炮眼數(shù)目及比鉆眼數(shù)5.1 1）炮眼數(shù)目）炮眼數(shù)目 炮眼數(shù)目N應(yīng)能保證裝入所需的適量炸藥。在隧道工程施工爆破中，應(yīng)根據(jù)各炮眼平均分配炸藥量的原則計數(shù)炮眼數(shù)目N值，即 N=Qq=KS （4-2）式中，q為單孔平均裝藥量（kg），q=L；為各部炮眼的裝藥系數(shù)，指藥卷總長度與炮眼長度比（見表4-9）；為藥卷單位長度質(zhì)量值（kg/m），藥卷直徑分別為32mm、35mm、38mm、40mm、45mm、50mm，相對應(yīng)的值分別為078 kg/m、096 kg/m、110 kg/m、125 kg/m、159 kg/m、190 kg/m。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計2 2）比鉆眼數(shù)）比鉆眼數(shù) 比鉆眼數(shù)n是指單位開挖面積的平均鉆眼數(shù)，可按式（4-3）計算。n=N/S （4-3）式中，N為總鉆眼數(shù)量，即炮眼數(shù)目；S為掌子面面積（cm2）。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計炮眼布置炮眼布置6.（1）坑道開挖后，圍巖由于失去部分約束而產(chǎn)生向坑道方向的收縮變形，所以施工開挖輪廓線應(yīng)在設(shè)計開挖輪廓線的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大，這個加大的寬度稱為預(yù)留變形量。（2）應(yīng)首先確定施工開挖輪廓線，然后進(jìn)行炮眼布置。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計光面爆破、預(yù)裂爆破和毫秒爆破光面爆破、預(yù)裂爆破和毫秒爆破7.1 1）光面爆破）光面爆破 光面爆破是通過正確確定爆破參數(shù)和施工方法，在設(shè)計斷面內(nèi)的巖體爆破崩落后再爆周邊眼，使爆破后的圍巖斷面輪廓整齊，最大限度地減輕爆破對圍巖的擾動和破壞，盡可能地保持原有圍巖的完整性和穩(wěn)定性的爆破技術(shù)。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計 （1）光面爆破的主要標(biāo)準(zhǔn)與特點。光面爆破的主要標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)開挖輪廓成形規(guī)則，巖面應(yīng)平整；圍巖壁上保存有50%以上的半面炮眼殘痕，無明顯的爆破裂縫；超欠挖符合規(guī)定要求，圍巖壁上無危石等。光面爆破的特點。光面爆破對圍巖擾動小，又盡可能保存了圍巖自身原有的承載能力，從而改善了襯砌結(jié)構(gòu)的受力狀況；由于圍巖壁面平整，減少了應(yīng)力集中和局部落石的現(xiàn)象，增加了施工安全度，減少了超挖和回填量；若將光面爆破與噴錨支護(hù)相結(jié)合，能節(jié)約大量混凝土，降低工程造價，加快施工進(jìn)度；光面爆破可減輕振動和保護(hù)圍巖，所以它是在松軟及不勻質(zhì)的地質(zhì)巖體中較為有效的開挖爆破方法。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計 （2）光面爆破的技術(shù)措施。適當(dāng)加密周邊眼間距，調(diào)整相對距E/V值。選擇合理的炸藥品種、炸藥量和裝藥結(jié)構(gòu)。保證周邊眼同時起爆。嚴(yán)格掌握鉆眼技術(shù)。合理采用爆破參數(shù)。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計2 2）預(yù)裂爆破）預(yù)裂爆破 預(yù)裂爆破法又稱為緩沖爆破法，它實際上是在光面爆破的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種爆破方法。預(yù)裂爆破因先起爆周邊眼，在其他炮眼未爆破之前先沿開挖輪廓線預(yù)爆破出一條用以反射爆破地震應(yīng)力波的裂縫而得名，其爆破原理與光面爆破原理相同，只是分區(qū)起爆順序不同。預(yù)裂爆破的分區(qū)起爆順序為周邊眼掏槽眼輔助眼底板眼。由于這個預(yù)裂面的存在，對后爆破的掏槽眼、輔助眼的爆轟波能起到反射和緩沖作用，可以減少爆轟波對圍巖的破壞影響，保持巖體的完整性，使爆破后的面整齊規(guī)則。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計 由于成洞過程和破巖條件不同，因而在減輕對圍巖的擾動程度上，預(yù)裂爆破較光面爆破的效果更好。所以，預(yù)裂爆破較適用于穩(wěn)定性較差而又要求控制開挖輪廓的軟弱圍巖，但預(yù)裂爆破的周邊眼間距和最小抵抗線都要比光面爆破小，相應(yīng)地要增多炮眼數(shù)量，鉆眼工作量會相應(yīng)增大。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計 預(yù)裂爆破只要求先在周邊眼之間炸出貫通裂縫，因而單孔裝藥量較少，炸藥分布比較均勻，對圍巖的破壞擾動更小。由于貫通裂縫的存在，使得主體爆破產(chǎn)生的應(yīng)力波在向圍巖傳播時大量衰減，從而有效地減少了對圍巖的擾動。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計3 3）毫秒爆破）毫秒爆破 毫秒爆破法是隧道施工開挖的一項爆破新技術(shù)。其實質(zhì)是以毫秒雷管嚴(yán)格按一定順序起爆炸藥包組，爆破前后階段的時間間隔以毫秒計算。爆破產(chǎn)生的巖石破壞作用力（應(yīng)力波或沖擊波）可以疊加，促使巖石易于被炸碎；同時前后段爆破傳遞到圍巖內(nèi)部的沖擊波又相互干擾和相互抵消，使沖擊波對圍巖的震動破壞大大減弱。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計 該爆破法具有下列優(yōu)點：（1）毫秒爆破滿足光面爆破的技術(shù)要求，可以獲得良好的爆破效果。（2）毫秒爆破對圍巖的震動破壞最??；同時，可以減少滯炮和滯炮帶來的麻煩。（3）當(dāng)把毫秒爆破一次爆破的總延長時間控制在130 ms以內(nèi)時，即使在有瓦斯的巖層，瓦斯還來不及泄出就爆破完畢，可提高掘進(jìn)速度。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計裝藥結(jié)構(gòu)裝藥結(jié)構(gòu)8.裝藥結(jié)構(gòu)是指繼爆藥藥卷和起爆藥藥卷在炮眼中的布置形式。裝藥結(jié)構(gòu)按起爆藥卷在炮眼中的位置和其中雷管聚能穴的方向可以分為正向裝藥和反向裝藥（見圖4-18）；按其連續(xù)性則可分為連續(xù)裝藥和間隔裝藥。圖圖4-184-18裝藥結(jié)構(gòu)裝藥結(jié)構(gòu)4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計1 1）正向裝藥）正向裝藥 將起爆藥卷放在眼口第二個藥卷位置上，雷管聚能穴朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口，即每一個炮眼內(nèi)從眼底向眼口的裝藥順序為：裝普通藥卷裝引爆藥卷用炮眼泥堵塞眼口。這種裝藥結(jié)構(gòu)在過去使用得較多。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計2 2）反向裝藥）反向裝藥 將起爆藥卷放在眼底第二個藥卷位置上，雷管聚能穴朝向眼口，即每一個炮眼內(nèi)的眼底向眼口的裝藥順序為：裝引爆藥卷裝普通藥卷（雷管聚能穴朝向眼口）。國內(nèi)外實踐證明，反向裝藥結(jié)構(gòu)能提高炮眼的利用率，減少瞎炮率，減少石渣塊度，便于運輸，增大拋擲能力和降低炸藥消耗量。炮眼越深，反向裝藥的效果越好。4.6 4.6 爆爆 破破 設(shè)設(shè) 計計起爆順序及時差的要求起爆順序及時差的要求9.（1）除預(yù)裂爆破的周邊眼是最先起爆外，在一個開挖斷面上，起爆順序是由內(nèi)向外逐層起爆的。（2）試驗和研究表明，各層（卷）炮眼之間的起爆時差越小，則爆破效果越好。（3）內(nèi)圈炮眼先起爆，外圈炮眼后起爆，這個順序不能顛倒，否則爆破效果將大受影響，甚至完全失敗。（4）同圈炮眼必須同時起爆，尤其是掏槽眼和周邊眼，以保證同圈炮眼的共同作用效果。（5）延期時間可以由孔內(nèi)控制或孔外控制。4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工裝藥結(jié)構(gòu)裝藥結(jié)構(gòu) 公路隧道洞身爆破施工的基本作業(yè)包括隧道開挖、支護(hù)和襯砌。隧道開挖作業(yè)包括鉆眼、裝藥、爆破等工作。掘進(jìn)方式是指對坑道范圍內(nèi)巖體的挖除方式，也稱為破巖方式。目前主要有4種掘進(jìn)方式：人工掘進(jìn)、自由斷面掘進(jìn)機掘進(jìn)、鉆眼爆破掘進(jìn)和全斷面掘進(jìn)機掘進(jìn)。全斷面掘進(jìn)機掘進(jìn)目前應(yīng)用較少，這里不做分析。隧道施工常用的掘進(jìn)方式有鉆眼爆破掘進(jìn)、單臂掘進(jìn)機掘進(jìn)、人工掘進(jìn)三種掘進(jìn)方式。一般在山嶺隧道工程中最常用的是鉆眼爆破掘進(jìn)。人工掘進(jìn)效率低，是一種補充的掘進(jìn)方式。鉆爆施工是把鉆爆設(shè)計付諸實施的重要環(huán)節(jié)，包括鉆眼、裝藥、堵塞及起爆等。隧道爆破通常都要求每一循環(huán)進(jìn)尺盡可能大，但在很多情況下，往往會碰到由于過高估計爆破效果而帶來一些困難，因此在施工設(shè)計中，不但要了解實際掘進(jìn)速度的可能性，而且還要研究開挖方法。4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工 鉆爆施工工序4.7.1隧道開挖作業(yè)隧道開挖作業(yè)1.在隧道開挖爆破過程中，廣泛采用的鉆孔設(shè)備為鑿巖機和鑿巖臺車。為保證達(dá)到良好的爆破效果，施鉆前應(yīng)由專門人員根據(jù)設(shè)計布孔圖在現(xiàn)場布設(shè)炮眼，必須標(biāo)出掏槽眼和周邊眼的位置，嚴(yán)格按照炮眼的設(shè)計位置、深度、角度和孔徑進(jìn)行鉆眼。如出現(xiàn)偏差，由現(xiàn)場施工技術(shù)人員確定其取舍，必要時應(yīng)廢棄重鉆。4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工1 1）鉆眼）鉆眼2 2）裝藥）裝藥 在將炸藥裝入炮眼前，應(yīng)將炮眼內(nèi)的殘渣、積水排除干凈，并仔細(xì)檢查炮眼的位置、深度和角度是否滿足設(shè)計要求，在裝藥時應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計的炸藥量進(jìn)行裝填。4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工3 3）堵塞及起爆）堵塞及起爆 隧道內(nèi)所用的炮眼堵塞材料一般為砂和黏土混合物，其比例大致為砂50%40%，黏土50%60%，堵塞長度視炮眼直徑而定。當(dāng)炮眼直徑為25 mm和50 mm時，堵塞長度不能小于18 cm和45 cm。堵塞長度也和最小抵抗線有關(guān)，通常不能小于最小抵抗線。堵塞可采用分層搗實法進(jìn)行。4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工盲炮產(chǎn)生的原因、預(yù)防和處理盲炮產(chǎn)生的原因、預(yù)防和處理2.4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工 放炮時，炮眼內(nèi)預(yù)期發(fā)生爆炸的炸藥因故未發(fā)生爆炸的現(xiàn)象稱為盲炮，俗稱瞎炮。炸藥、雷管或其他火工品不能被引爆的現(xiàn)象稱為拒爆。1 1）盲炮產(chǎn)生的原因）盲炮產(chǎn)生的原因4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工（4）導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)拒爆產(chǎn)生盲炮。（3）導(dǎo)爆索起爆產(chǎn)生盲炮。（2）電力起爆產(chǎn)生盲炮。（1）火雷管拒爆產(chǎn)生盲炮。2 2）盲炮的預(yù)防）盲炮的預(yù)防4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工 （1）爆破器材要妥善保管，嚴(yán)格檢查，禁止使用技術(shù)性能不符合要求的爆破器材。（2）同一串聯(lián)支路上使用的電雷管，其電阻差不應(yīng)大于08，對重要工程不應(yīng)大于0.3。（3）不同燃速的導(dǎo)火索應(yīng)分批使用。（4）提高爆破設(shè)計的質(zhì)量。（5）改善爆破操作技術(shù)，保證施工質(zhì)量。（6）在有水的工作面或水下爆破時，應(yīng)采取可靠的防水措施，避免爆破器材受潮。3 3）盲炮的處理）盲炮的處理4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工（1）淺眼爆破盲炮的處理。（2）深孔爆破盲炮的處理。超欠挖控制4.7.2隧道允許超欠挖值隧道允許超欠挖值1.隧道開挖應(yīng)按設(shè)計要求作業(yè)，嚴(yán)格控制欠挖。拱腳和墻腳以上1 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁欠挖。當(dāng)圍巖完整、巖石抗壓強度大于30 MPa并確認(rèn)不影響襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和其強度時，允許圍巖個別凸出部分（每1 m2圍巖不大于0.1m2）欠挖，但其隆起量不得大于50 mm。4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工超欠挖的原因超欠挖的原因2.4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工（1）地質(zhì) 條件。（2）鉆孔設(shè)備。（3）炸藥品種及裝藥結(jié)構(gòu)。（4）爆破設(shè)計不當(dāng)。（5）施工操作。防止或減少超欠挖的措施防止或減少超欠挖的措施3.4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工 （1）優(yōu)化每循環(huán)進(jìn)尺，盡可能將鉆孔深度設(shè)計在4 m以內(nèi)。（2）選擇與巖石聲阻抗相匹配的炸藥品種。（3）利用空孔導(dǎo)向，或在有條件時采用異型鉆頭鉆鑿有翼形缺口的炮孔。（4）利用裝藥不耦合系數(shù)或相應(yīng)的間隔裝藥方式來防止或減少起欠挖。（5）提高施工人員素質(zhì)，加強崗位責(zé)任制。質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)4.7.34.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工 隧道爆破質(zhì)量直接影響隧道施工的安全、掘進(jìn)速度及經(jīng)濟(jì)效益。爆破時，圍巖的破壞范圍過大，將威脅到施工安全；石渣塊度過大，將會影響裝運速度；眼底不平，炮眼利用率不高，會影響掘進(jìn)速度；光爆效果不好，超挖過大，則是造成經(jīng)濟(jì)效益不好的直接原因。4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工 （1）欠挖或超挖量應(yīng)符合公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（TG F602009）的規(guī)定，平均和最大允許超挖值見表4-12。（2）周邊炮眼痕跡保存率可按式（4-5）計算。=(殘留有痕跡的炮眼數(shù)/周邊眼總數(shù))100%（4-5）炮眼痕跡保存率依巖質(zhì)不同應(yīng)滿足：硬巖，80%；中硬巖，70%；軟巖，50%。（3）兩茬炮銜接時出現(xiàn)的臺階形誤差不得大于150 mm。對于炮眼深度大于3 m的情況可根據(jù)實際情況另行確定。4.7 4.7 鉆鉆 爆爆 施施 工工 （4）爆破后的效果應(yīng)達(dá)到下列要求：對軟弱圍巖隧道爆破后，圍巖穩(wěn)定，無大的剝落或坍塌；爆破后圍巖的擾動深度小于1m；距掌子面1倍洞徑處的洞內(nèi)拱頂質(zhì)點的垂直方向震動速度應(yīng)小于50mm/s；炮眼利用率達(dá)到100%；石渣塊度滿足裝碴要求。對中硬巖隧道爆破后，圍巖穩(wěn)定，基本無剝落現(xiàn)象；爆破后圍巖的擾動深度小于0.8m；距掌子面1倍洞徑處的洞內(nèi)拱頂質(zhì)點的垂直方向震動速度應(yīng)小于80mm/s；炮眼利用率達(dá)到95%以上；石渣塊度滿足裝碴要求；要求堆碴集中，最大拋距為20m。對硬巖隧道爆破后，圍巖穩(wěn)定，無剝落現(xiàn)象；爆破后圍巖的擾動深度小于0.5m；距掌子面1倍洞徑處，洞內(nèi)拱頂質(zhì)點的垂直方向震動速度應(yīng)小于120mm/s；炮眼利用率達(dá)到90%以上；石渣塊度滿足裝碴要求；要求渣堆集中，最大拋距為20m。4.8 4.8 出出 碴碴 運運 輸輸 出碴是隧道施工的基本作業(yè)之一。出碴作業(yè)能力的強弱決定了它在整個作業(yè)循環(huán)中所占時間的長短，出碴作業(yè)所占用的時間一般為40%60%。因此，出碴運輸作業(yè)能力的強弱在很大程度上影響著施工進(jìn)度。出碴運輸方式應(yīng)根據(jù)隧道長度、斷面大小、開挖方法、機械設(shè)備配套能力、經(jīng)濟(jì)性及施工進(jìn)度等因素綜合考慮確定，以保證作業(yè)安全。出碴運輸設(shè)備的選型配套應(yīng)保證機械設(shè)備充分發(fā)揮其功能，并應(yīng)使出碴能力、運輸能力與開挖能力相適應(yīng)，應(yīng)使裝運能力大于最大的開挖能力。運輸線路或道路應(yīng)設(shè)專人進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)，使其處于平整、暢通的狀態(tài)。線路或道路兩側(cè)的廢渣和余料應(yīng)隨時清除。出碴運輸車輛必須處于完好狀態(tài)，制動有效，嚴(yán)禁人料混載，不準(zhǔn)超載、超寬、超高運輸。運裝大體積或超長料具時，應(yīng)有專人指揮，專車運輸并設(shè)置顯示界限的紅燈。進(jìn)洞的各類施工機械與車輛宜選用帶凈化裝置的柴油機，汽油動力機械不宜進(jìn)洞。4.8 4.8 出出 碴碴 運運 輸輸4.8 4.8 出出 碴碴 運運 輸輸 裝碴4.8.1碴量計算碴量計算1.出碴量應(yīng)為開挖后的虛渣體積，可按式（4-6）計算。Z=LSR （4-6）式中，Z為單循環(huán)爆破后的石渣量（m3）；L為設(shè)計循環(huán)進(jìn)尺（m）；S為開挖斷面面積（m2）；為超挖系數(shù)，視爆破質(zhì)量而定，一般可取115125；R為巖體松脹系數(shù)（見表4-13）。4.8 4.8 出出 碴碴 運運 輸輸裝碴方式裝碴方式2.裝碴時，可采用人力裝碴或機械裝碴方式。v 人力裝碴，勞動強度大，速度慢，僅在短隧道、缺乏機械或斷面小而無法使用機械裝碴時才考慮采用。機械裝碴速度快，可縮短作業(yè)時間，目前是隧道施工中主要采用的裝碴方式，但仍需配少數(shù)人工輔助。4.8 4.8 出出 碴碴 運運 輸輸裝碴機械裝碴機械3.裝碴機械的類型按其裝碴是否連續(xù)，可分為鏟斗式、挖斗式、耙斗式、立爪式。鏟斗式、挖斗式裝碴機為間歇性、非連續(xù)性的裝碴機械；耙斗式、立爪式裝碴機是連續(xù)性裝碴機械，均配備有鏈板（或刮板）轉(zhuǎn)載后卸機構(gòu)。4.8 4.8 出出 碴碴 運運 輸輸（4）立爪式裝碴機。（3）耙斗式裝碴機。（2）挖斗式裝碴機。（1）鏟斗式裝碴機。4.8 4.8 出出 碴碴 運運 輸輸裝碴作業(yè)的有關(guān)規(guī)定裝碴作業(yè)的有關(guān)規(guī)定4.（1）在裝碴前及裝碴過程中，應(yīng)檢查開挖面圍巖的穩(wěn)定情況。（2）裝碴作業(yè)應(yīng)由專人指揮。要注意爆破后殘留在掌子面上和埋在爆渣之中的拒爆殘藥，一旦發(fā)現(xiàn)拒爆殘藥，必須立即通知專業(yè)人員進(jìn)行處理。（3）當(dāng)采用人工裝碴時，應(yīng)將車輛停穩(wěn)并制動。（4）當(dāng)采用機械裝碴時，裝載機械應(yīng)能在開挖斷面內(nèi)安全運轉(zhuǎn)，裝碴機操作時其回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)不得有人通過；機械裝碴作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行，并不得損壞已有的支護(hù)及設(shè)施。（5）當(dāng)采用有軌式裝碴機械時，軌道應(yīng)緊跟開挖面，調(diào)車設(shè)備應(yīng)及時向前移動。4.8 4.8 出出 碴碴 運運 輸輸 運碴4.8.2 隧道施工的洞內(nèi)運輸（出碴和進(jìn)料）可以分為有軌運輸和無軌運輸兩種方式。有軌運輸是敷設(shè)小型軌道，用軌道式運輸車出碴和進(jìn)料。有軌運輸多采用蓄電池車或內(nèi)燃機車牽引，斗車或梭式礦車運碴。4.8 4.8 出出 碴碴 運運 輸輸裝碴方式裝碴方式 鐵路隧道按隧道內(nèi)敷設(shè)線路的數(shù)目可分為單線隧道、雙線隧道和