隧洞炮孔及装药量计算.docx

湖北水利水苞职业技术学院授课教案课程名称：水利水由工程施利技术授课班级： 03级水丁 200—年至200 年第 学期第 38 次课编制日期：年 月 日课题（章节）： 第十章 隧洞工程10.1隧洞开挖传授主要知识点：开挖方式、炮孔布置及装药量计算、钻爆循环作业、循环作业施工组织传授主要技能点：了解隧洞的施工内容和程序、特点掌握隧洞开挖方法教学步骤安排：1、复习上节课内容2、讲述隧洞开挖程序、特点及施工方法3、小结本次课内容授课方式： 1、课堂讲授2、多媒体演示3、介绍典型的施工实例教学手段：板书、多媒体、相关施工图片作业布置情况：利用课后习题进行练习，巩固知识，补充习题课后分析与小结：第11章隧洞施工第一节隧洞开挖一、开挖方式隧洞开挖方式有全断面开挖法和导洞开挖法两种开挖方式的选择主要取决于隧洞围岩的类别、断面 尺寸、机械设备和施工技术水平合理选择开挖方式，对加快施工进度，节约工程投资，保证施工质量和 施工安全意义重大一）全断面开挖法全断面开挖法是将整个断面一次钻爆开挖成洞，待全洞贯通后或待掘进相当距离以后，根据围岩允许 暴露的时间和具体施工安排再进行衬砌和支护这种施工方法适用于围岩坚固完整的场合。

全断面开挖， 洞内工作面较大，工序作业干扰相对较小，施工组织工作比较容易安排，掘进速度快全断面开挖可根据 隧洞断面面积大小和设备能力采用垂直掌子掘进或台阶掌子掘进，如图11-1E 垂直掌子；Lb）台阶掌子1、2、开挖顺序图11-1全断面开挖的基本型式垂直掌子掘进因开挖面直立，作业空间大，当具有大型施工机械设备时，作业效率高，施工进度快 图11-2为垂直掌子掘进机械化施工示意图1、钻孑L台车；2.装渣机；3、通风普；4、电瓶车：5、铜模台车：6. ；H凝土泵图11-2全断面开挖机械化程序台阶掌子掘进是将整个断面分为上下两层，上层超前于下层一定距离掘进为了方便出渣，上层超前 距离不宜超过2〜3.5m，且上下层应同时爆破，通风散烟后，迅速清理上台阶并向下台阶扒渣，下台阶出渣 的同时，上台阶可以进行钻孔作业由于下台阶爆破是在两个临空面情况下进行的，可以节省炸药当隧 洞断面面积较大，但又缺乏钻孔台车等大型施工机械时，可以采用这种开挖方式一）导洞开挖法导洞开挖法就是在开挖断面上先开挖一个小断面洞（即导洞）作为先导，然后再扩大至设计要求的断 面尺寸和形状这种开挖方式，可以利用导洞探明地质情况、解决施工排水问题，导洞贯通后还有利于改 善洞内通风条件，扩大断面时导洞可以起到增加临空面的作用，从而提高爆破效果。

根据导洞与扩大部分的开挖次序，有导洞专进和导洞并进两种方法导洞专进法是将导洞全部贯通后， 再进行扩大部分开挖，有利于通风和全面了解地质情况，但洞内施工设施一般要进行二次铺设，费工费事 除地质情况复杂外，一般不采用导洞并进法是将导洞开挖一段距离（一般为10〜15m）后，导洞与断面 扩大同时并进导洞开挖法一般是在工程地质条件恶劣、断面尺寸较大、不利于全断面开挖时才采用的开 挖方法导洞开挖，根据导洞位置不同，有上导洞、下导洞、中间导洞和双导洞等不同方式1、上导洞开挖法导洞布置在隧洞的顶部，断面开挖对称进行，开挖与衬砌程序如图11-3所示这种方法适用于地质 条件较差，地下水不多，机械化程度不高的情况其优点是安全问题比较容易解决，如顶部围岩破碎，开 挖后可先行衬砌，以策安全缺点是出渣线路需二次铺设，施工排水不方便，顶拱衬砌和开挖相互干扰， 施工速度较慢[IT（a）先拱后墙后砌:T、 2、 3、 4,I0）Cb）先墙后拱衬砌5、开挖顺序TTL材砌顺序图11-3上导洞开挖与衬砌施工顺序图11-3 （b）是上导洞开挖的先墙后拱法，主要特点是将隧洞全断面挖好后，再进行衬砌此法适用 于地质条件较好的情况图11-3（a）是上导洞开挖的先拱后墙法，主要特点是上部（1、2）开挖后，立 即进行顶拱衬砌，以后其它部分的开挖与衬砌均在混凝土顶拱的保护下进行，施工安全，但施工干扰大， 衬砌整体性差，还需要解决马口（即隧洞边墙处支承混凝土顶拱的岩石）的开挖问题。

马口开挖分对开马 口和错开马口两种，如图11-4所示b）g）对开马口： （b）错开马口1-拱圈中心线：2-隧洞中心线①-④、开挖顺序图11-4马口开挖顺序（单位：cm）对开马口是将同一衬砌段的左右两个马口同时开挖，随即进行衬砌，如图11-4（a）所示为安全起 见，每次开挖马口不应过长，一般以4〜8m为宜在地质条件较好，围岩与拱圈粘结较牢的条件下，采用 对开马口，可以减少施工干扰，避免爆破打坏对面边墙当围岩较松散破碎时，应采用错开马口方法，如 图11-4（b）所示即每个衬砌段的两个马口的开挖不同时进行，一个马口开挖后立即进行衬砌混凝土浇筑，待其强度达到设计强度的70%时，再开挖和浇筑另一个马口各段马口的开挖可交叉进行也有把隧 洞顶拱挖得大一些，使顶拱衬砌混凝土直接支承在围岩上，而不需要再挖马口，如图11-5所示III1 - 4开挖顺序匚II、川、浇筑顺序图11-5不挖马口的先拱后墙法2、下导洞开挖法导洞布置在断面的下部，如图11-6所示这种开挖方法适用于围岩稳定、洞线较长、断面不大、地下 水比较多的情况其优点是：洞内施工设施只铺设一次，断面扩大时可以利用上部岩石的自重提高爆破效 果，出渣方便，排水容易，施工速度快；缺点是：顶部扩大时钻孔比较困难，石块依自重爆落，岩石块度 不易控制。

如遇不良地质条件，施工不够安全1 ■下导洞;2-顶部扩大;3-上部扩大;4下部扩大；5■边墙衬砌；6顶拱衬砌；7-底板衬砌：8-漏斗棚架：旷脚手架图11-6下导洞开挖法施工顺序3、 中间导洞开挖法导洞在断面的中部，导洞开挖后向四周扩大这种方法适用于围岩坚硬，不需临时支撑，且具有 柱架式钻机的场合柱架式钻机可以向四周钻辐射炮眼，断面扩大快，但导洞与扩大部分同时并进， 导洞出渣困难4、 双导洞开挖法双导洞开挖又分为两侧导洞法和上下导洞法两种两侧导洞开挖法是在设计开挖断面的边墙内侧底部 分别设置导洞，这种开挖方法适用于围岩松软破碎、地下水严重、断面较大，需边开挖边衬砌的情况上 下导洞法是在设计开挖断面的顶部和底部分别设置两个导洞，这种方法适用于开挖断面很大、缺少大型设 备、地下水较多的情况，其上导洞用来扩大，下导洞用于出渣和排水，上下导洞之间用竖井连通导洞一般采用上窄下宽的梯形断面，这样的断面受力条件较好，并且可以利用断面的两个底角布置风、实用标准 水、电等管线导洞的断面尺寸应根据开挖、支撑、出渣运输工具的大小和人行道布置的要求确定在方 便施工的前提下，导洞尺寸应尽可能小一些，以便加快施工进度，节省炸药用量。

导洞高度一般为2.2〜3.5m， 宽度为2.5〜4.5m (其中人行道宽度可取0.7m)二、炮孔布置及装药量计算(一)炮孔布置开挖断面上的炮孔，按其作用不同分为掏槽孔、崩落孔和周边孔等三种1、掏槽孔用于掏槽的炮孔即为掏槽孔掏槽就是在开挖断面中间先挖出一个小的槽穴来，利用这个小的槽穴为 断面扩大爆破增加临空面，以提高爆破效果常见的掏槽孔的布置方式有楔形掏槽、锥形掏槽和垂直掏槽 等，其具体布置方式和适用条件见表11-1掏槽布置方式的选择应根据岩石性质、岩层构造、断面大小和 钻爆方法等因素确定表11-1常用掏槽孔布置简图和适用条件掏槽形式布置简图适用条件楔形掏槽 |||| "|,i> 'h 三三三三三三三1 I i^n'：：：Q n： : 1 !|||陨诡毓』，A雌 Bji IIIIIIIIIIIIIU^IIIIIIIIIIIIIIIIIIIII ； | M W豆 E EiiiiiiiiiiwnBiiiiiiiiiiiiiiiiiiii ------- = = = = = = =IIIIIIIIIJHIIIlMilllllllllllllllllliiiiiiymiiiiiiiilbiiiiiiiiiiiiiiii (b)nil 3) Inn【日)垂直棋形掬糟眼：(b)水平楔形掏嘈眠适用于中等硬度的 岩层。

有水平层理 时，采用水平楔形掏 槽，有垂直层理时， 采用垂直楔形掏槽， 断面上有软弱带时， 炮孔孔底宜沿软弱 带布置开挖断面的 宽度或高度要保证 斜孔能顺利钻进锥形掏槽(a) (b) (c)三角锥拘槽眼；Cb;四命锥拘槽眠；Cc；圆锥拘槽眼适用于紧密的均质 岩体开挖断面的高 度和宽度相差不大， 并能保证斜孔顺利 钻进垂直掏槽3 买 cow(a) (b):ft柱掏槽眼：ib)直线裂醒掏漕眼适用于致密的均质 岩体，不同尺寸的开 挖断面或斜孔钻进 困难的场合在满足掏槽要求的前提下，掏槽孔的数目应尽可能少，但不宜少于2个掏槽孔的深度应比崩落孔深 15〜20cm，以提高崩落孔的利用率有时为了增强掏槽效果，在极坚硬的岩层中或一次掘进深度较大的情 况下，还可以在掏槽孔中心布置2~4个直径75〜100mm不装药的空孔，其深度与掏槽孔相同2、 崩落孔崩落孔的主要作用是爆落岩体，故应大致均匀地布置在掏槽孔的四周崩落孔通常与开挖断面垂直， 为了保证开挖面的平整，其孔底应落在同一平面上为了使爆后的石渣大小适中，便于装车，应注意掌握炮孔间距如用国产2#岩石硝铵炸药，炮孔间距 为软岩100〜120cm、中硬岩80〜100cm、坚硬岩60〜80cm、特硬岩50〜60cm。

3、 周边孔周边孔的主要作用是控制开挖轮廓，它布置在开挖断面的设计边线附近周边孔的孔口距离开挖边线 10〜20cm，以利钻孔钻孔时应略向外倾斜，孔底应落在同一平面上孔底与设计边线的距离，视岩石强 度而定对于中硬岩石（坚固系数f>4），孔底可达设计边线；对于软岩（f<2-4），孔底不必达到设计边线； 对于极坚硬岩石，孔底应超出设计边线10〜15cm图11-7是隧洞开挖的炮孔布置示意图断面开挖分为导洞开挖和扩大部分开挖上导洞共布置了 18 个炮孔，其中1〜4号是锥形掏槽孔，5〜6号是崩落孔，7〜18号是周边孔扩大部分共布置了 13个炮孔， 其中19〜24号是垂直崩落孔，承担掘进任务；25〜31号是水平周边孔，控制开挖底边线开挖断面底部周 边孔布置比顶部要密一些，这是因为底边开挖，岩石的夹制作用大，且不能利用岩石自重来提高爆破效果5, 6——1 三三三9-----12-13・ • ■ • ■ ■18，19-24三 2S 26==27^31y25 ・ 27 23 29 30 31.——1 三三三E、9-----12-13& 5 • 2* 0 11\10 • 3 4 •“1213 14 *15 * 16 1719-24三:2U-26==27-31y 25F ・ 27 2S 29 30 31.图11-7隧洞炮孔布置图（二）炮孔数目和深度隧洞开挖断面上的炮孔总数N与岩石性质、炸药品种、临空面数目、炮孔大小和装药方式等因素有关。

对炮孔数目，由于影响因素多，。