2022年隧道专业毕业设计说明书.docx

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1、完整版（2022年）隧道专业毕业设计说明书第1章绪论1.1 研究背景随着我国社会、经济的高速发展,全社会客运量和货运量都成倍增长。铁路 在长途运输中占有明显优势。高速铁路是现代化铁路的重要标志,隧道是关键的 基础工程之一。高速铁路的修建为了获得更好的线路线性,为了环保的需要,必 然会出现大量的隧道群。目前我国大规模、高标准的铁路建设全面展开,客运专 线对隧道的工程质量、耐久性、环境与水土保持、运营管理等提出了更高的要求。近几年来,从引进时速200公里高速列车技术,到自主开发时速350公里、 380公里和谐号”动车组;从京津城际铁路运营到京沪高铁即将开通,中国迅 速跨入引领世界的“高铁时代”!而

2、我国多山的特点使得对隧道技术的研究对实现高铁时代具有了更为重要的意义。1.2 国内外研究现状高速铁路隧道与常速铁路隧道最大的区别就是当列车以高速通过隧道时,产 生的空气动力学效应对行车、旅客舒适度、列车相关性能和洞口环境的不利影响 十分明显,因此,在隧道断面确定的时候必须考虑到空气动力学效应。施工方面f 目前各国的高速铁路隧道施工方法仍以新奥法为主,以喷射混凝土锚杆作为主要 支护手段,通过监测控制围岩的变形,充分发挥围岩的自承能力的施工方法。新 奥法是按照实际观察到的围岩动态的各项指标来指导开挖隧道的方法。新奥法 施工原则可以归纳为充分保护，并利用围岩的自承能力;施工要点为控制爆破、 锚杆支护

3、和施工监测;实施方法为设计、施工和监测三位一体的动态模式。隧道 的开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之。断面开挖方法的选择要注重开挖方法的多样性。如开挖隧道的TBM法、矿 山法、不是相互排斥的方法，而是可以选择、可以组合的方法。在选择开挖方法 时，一方面要考虑隧道围岩地质条件一方面要考虑坑道范围内岩石的坚硬程度。 高速铁路隧道大部分属于大断面隧道,为了减少开拾对围岩的扰动,充分保护 围岩，同时减小震动,保护隧道附近对震动有较高要求的结构物，选择部分地 质件适宜的隧道采用铳挖机、单臂掘进机、液压破碎机、大功率挖掘机等装备开 挖，将是个发展趋势，这种采用非钻爆法施工的工法会逐步完善。同时，国内 外铁

4、路隧道施工机械的发展正朝着高速、高精的数控技术发展。国内外隧道施工都充分证实了在高速铁路隧道施工阶段,重视和加强地质超 前预报，最大限度地利用地质理论和先进的地质超前预报技术,预测开挖工作面 前方的地质情况,对于安全施工、提高工效、缩短施工周期、避免事故损失都具 有重要意义。随着科学技术的发展,超前地质预报的仪器设备也更加精密。国内 外隧道施工期地质超前预报技术方法的发展主要经历了地质法阶段、超前平行导 坑阶段、超前水平钻孔阶段、无力探测法阶段。目前应用较广的有TSP超前预 报,和地质雷达超前预报法。TSP超前预报系统具有适用范围广、预报距离长、 时间短、对施工干扰小、费用少等优点,可推断断层

5、和岩石破碎带等不良地质体 的位置、规模、产状、及岩石动参数。地质雷达对隧底、边墙、隧顶外围岩的 不良地质探测效果最好,在超前平行导坑中应用可对正洞起到超前地质预报的作 用。13设计内容(1)计算IV级、V级围岩荷载,确定不同的围岩级别条件下衬砌类型,衬砌长度, 二衬厚度和计算配筋,进行洞身二衬结构检算,并绘制衬砌结构横剖面图,结构 配筋图。(2)按工程类比法确定不同的围岩级别条件下隧道的初支结构及形式。(3)进行隧道总体施工方案设计，包括总体施工部署、逬洞方案、洞身不同围岩 段开挖方法等。(4)设计具体的施艺，包括开挖、出磧、初支、二衬、防水工程、量测及其 它相关施工艺，绘制相应的施工工法步序

6、图,防水结构图，监测布置图以及其 它必要附图。1.4隧道总体方案本隧道是以“新奥法为理念，利用围岩的自穏自承的能力。虽然由于 地质情况不太理想导致使用钻爆法往往会出现较大的安全隐患以及一系列安 全事故,但是这里的地下水不发育就让很多事故出现的概率降低。要考虑的是开 完之后的一些衬砌的风华和雨水的问题。为了防止洞口边坡仰坡坍滑我们决定采 用削竹式的洞门,以及明洞形式。连拱式的洞身。削竹式洞门是种为了高速隧道而经过改造的种洞门形式,它首先确保了 环境,保证了洞门附近的边坡仰拱的稳定。其次好的洞门给你留下美的感受,削 竹式洞门能起到修饰周围生态环境的有机结合的作用。最重要的是其独特的造型 能够降低音

7、爆的效果,并且在车体逬洞的之前完美的脱离空气的乱流。是适 用于高速铁路的一种洞门。第2章卢家山二号隧道概况2.1 工程概况卢家山二号隧道线路是一条双线双向的铁路隧道,全长216米。隧道逬口里 程DK136+155,出口里程DK136+371。本隧道线路应用于高速铁路设计时速250 公里。2.2 地质概况卢家山二号隧道全程地质较单,为第四系残积粉质黏土、黄褐色、硬塑、 厚度0.5 1m,侏罗系上统白大阪组凝灰岩,紫灰色,全风化弱风化,地下 水不发育。其中,DK136+155 DK136+207 是 V 级围岩段,长 52m ;DK136+207 DK136+250 是 !V 级围岩段全长 43m

8、 ; DK136+250 DK136+342 是 IH 级围 岩段,全长92m ; DK136+342-DK136+371为V级围岩段,长29m。本隧道工程为本项目重大风险源之一,可能导致的风险有洞边仰坡坍滑、洞 内坍方、触电、机械伤害及职业伤害。在施工中采取的措施:严格按照设计要求进行施工,加强施工程管理。制定 各种安全技术操作规程,进行超前地质预报工作及施工中的监控量测工作,编制 应急救援预案并实施安全演练。2.3 工期本工程总工期为!40天,冬雨季施工时间按实际情况安排。其他时间按8小 时计算。第3章结构计算根据隧道地质情况,运用工程类比法确定本隧道所有围岩段均采用复合式衬 砌,衬砌结构

9、必须满足运营安全要求、防水要求和美观要求。3.1 衬砌结构计算原理卢家山二号隧道IV级围岩、V级围岩的二次衬砌结构都采用结构力学方法计 算。这种方法又叫作荷载结构法,这种方法是将支护和围岩分开考虑,支 护结构是承载主体,地层对结构的作用只是产生作用在地下结构上的荷载,以计 算衬砌在荷载作用下产生的内力和变形的方法。其设计原理是按围岩分级或由实 用公式确定围岩压,围岩对支护结构变形的约束作用是通过弹性支承来体现 的,而围岩的承载能力则在确定围岩压和弹性支承的约束能力时间接考虑。3.2 荷载计算公式判断隧道的深埋于浅埋浅埋和深埋隧道的分界,按荷载等效高度值,并结合地质条件、施工方法等 因素综合判定

10、。根据铁路隧道设计规范(TB10003-2005)荷载等效高度计算 值凡,=(2 2.5)包式中3深浅埋隧道分界的深度% 一等效荷载高度值(勺=q )IV VI级围岩取頃=2.5 %v级及vi级围岩产生的围岩压般为松动压,1V级围岩当岩体结构面胶结不 好时,也可能产生松动压。松动压包括垂直压和水平压,为了计算简便, 一般均按均布压计算。垂直压计算:q = yh式中围岩容重;h隧道埋置深度。表1围岩水平均布压围岩级别I、ninIVVVI水平均布压00.15q(0.15-0.3 )q(0.3-0.5)q(0.5-1.0)q注:H/B 1.7 ,式中H为隧道开挖高度,B为隧道开挖宽度;不产生显著偏压

11、及膨胀 的一般隧道。同时满足这两个条件时方可使用。当隧道为深埋时,采用我国铁路隧道设计规范（TB10003-2005）所推荐的 单线、双线、及多线铁路隧道按破坏阶段设计时垂直压公式（7 = rxh = 0.45x2 xrw式中hq一等效荷载高度值;S围岩级别,如HI级围岩S=3 ;丫围岩的容重;w宽度影响系数,其值为w=l+i（B-5 ）其中B坑道宽度（m）;iB每增加一米,围岩压的增减率（以B=5m为基准）,当B5m （取 i=0.1o我国铁路隧道设计规范推荐,当隧道埋深h小于或等于等效荷载高度1时 （即人 时）,围岩垂直均布压为q = yhk式中k压缩减系数,其值为K = l-/2tane

12、, tan tan 以tan /?l + tan /（tan - tan + tan 4 tan 6tan尸= tan00+、座鱼扫晒鱼y tan -tan 0隧道开挖高度;H洞顶岩体覆盖厚度。表2各级围岩的。及。值围岩级别mIVVVI00.9册(0.7-0.9 )源(0.5-0.7)瓶(0.3-0.5 )4。60 -7050 -6040 -5030 -40求围岩水平松动压若水平压按梯形分布,则作用在隧道顶部和底部的水平压可直接写为ex = yh 入e, = yH A.为侧压系数,可由式3-1计算若水平压均布,则1, e = 7(q +e2)3.3荷载计算卢家山二号隧道,逬里程DK136+15

13、5 ,出口里程DK136+371 ,隧道全 长216m。里程DK136+155至DK136+207为V级围岩,总长52m ,最大埋 深:h=10mo B=12m,此时i=0.1,内摩擦角屮=25粘聚c=10KPao hq =0.45x2S-1xl+i(B-5)=12.24h %,所以按超浅埋计算。选取DK136+207里程处断面,h = 10m 选取=20kN/m3围岩垂直压:q = /h=20xl0=200kN/m2围岩水平压:e=0.5xzx(H-Z)2Xtan2 ( 45。0.5%) tan 3 - tan 4)Z=2Stan ( 45。.5弊婢帯喘嘯惱醐總喘體爲tan Q 1 + ta

14、n Q(tan(bn - tan 8) + tan d)n tan 围岩水平压:e= ( 0.5x20 ( 10-1.57 p ) tan2 ( 45。0.5点)145=(710.649 ) tan2F )=121.52里程DK136+207至DK136+250为!V级围岩,长43m ,最大埋深h=16m0%=0.45x2S-lxl+i(B-5) = 12.24令“p =2.5 4=30.6h=16”?按浅埋计算选取DK136+250里程处断面,h = 16m ,选取7 =23 kN/m3/= 55,6=甌=440 ,tan 55 = 1.428tan 44 = 0.966tan = tan

15、焼+ J(tan，, + Dtan %Y tan 唸 一 tan 0=4.496tan - tan tan1 +tan (tan 報 一 tan + tan 禽 tan 药=0.1543tan 6、q = r(h)围岩竖向压:=292.59 kN/m2水平方向压:按梯形分布 ， =丸 =56.7824 kN/m24=yH 入=43.53kN/m2里程DK136+250至里程DK136+342为!I!级围岩,长92m ,最小埋深16m ,最大埋深25m%=0.45x2S-lx l+i(B-5)=12.24Hp= ( 2-2.5 ) hq =24.4830.6所以按深埋计算:取=23 kN/m3围

16、岩竖向压:q=7 % =23x12.24= =281.62 kN/m2围岩水平压:e=0.15q=0.15x281.62=42.24 kN/m2里程DK136+342至DK136+371为V级围岩,长29m ,最大埋深17m%=0.45x2S-lx l+i(B-5)=12.24mh2.5所以按浅埋计算,选取=20kN/m3选取 DK136+342 里程处截面,h = 17m , 4 =45 尸8a =27tan岭an4+J姻”警V tan 瑜 一 tan 0 =3tan 夕tan 由 FTtan PI + tan /?(tan 埼)-tan。) + tan 私 tan O =0.222围岩竖向

17、压:tan。、q = r(h)B=292.96 kN/m23.4 衬砌内力计算在IV、V级围岩段,二次衬砌按主要承载结构设计,计算采用荷载结构模型,采用有限元ANSYS进行模拟。单元类型为二维梁单元,梁单元宽度为单位宽度,梁的高度按二次衬砌实际厚度考虑。围岩抗力采用弹簧单元模拟,弹簧施加范围及数量根据试算中结构的变形情 况进行调整和优化,围岩弹性抗力系数按规范选值,仅当结构产生朝向围岩方向 的位移时添加弹簧单元。计算时,参数选择如表3,计算模型图见图L表3衬砌及围岩计算参数结构及围岩容重(kN/m3)弹性抗力系数K(MPa/m)弹性模量(GPa)泊松比C30混凝土23310.2IV级围岩21.

18、5350V级围岩18.5150图1计算模型图(注:这是连拱式洞身的其中一个)里程 DK136+207 至 DK136+250该段为!V级围岩,浅埋,选取里程DK136+250处横截面逬行计算,以下是采 用ansys有限元软件得到的轴图和弯矩图。图2 IV级围岩衬砌轴图图3IV级围岩衬砌弯矩图表4 IV级围岩衬砌部分节点内力节点号节点位置轴(N)弯矩(N*m)1拱顶176800025056022拱肩229560023482065墙角1260200138690(2)里程 DK136+342 至 DK136+371该段为V级围岩,浅埋,选取里程DK136+342处横截面计算,以下是采 用ansys有

19、限元软件得到的轴图和弯矩图。图4 V级围岩衬砌轴图LINE STRESS图5 V级围岩衬砌弯矩图表5 V级围岩衬砌部分节点内力节点号节点位置V级围岩浅埋弯矩(N*m )1拱顶181390016882054墙角191720021911067仰拱14467002360603.5二衬强度检验及配筋3.5 .!强度检算公式根据铁路隧道设计规范(TB10003-2005),双线高速铁路隧道复合式衬 砌,需按照破坏阶段或容许应法对隧道结构截面逬行检算。混凝土和砌体矩形截面中心及偏心受压构件的抗压强度按下式逬行计算:KN (paRahh式中K安全系数;N轴向（MN）;Ra混凝土或砌体的抗压极限强度（MPa

20、）;0 构件纵向弯曲系数,对于隧道衬砌,明洞拱圈及墙背回填紧密的边墙, 可取。=1.0 ,对于其他构件,应按长细比查得; 轴向偏心力影响系数,其值查铁路隧道设计规范可得;h截面的厚度（m ）;b截面的宽度（m）。从抗裂要求出发,混凝土矩形截面偏心受压构件的抗拉强度按下式计算:KN0.2h时,由抗拉强度控制承载,不必检算抗压。混凝土矩形截面的大偏心受压构件（xO.55hO）,其截面强度应按 下式计算:。ATVe W 0.5K解 + 4 AJ（4）-优）表6混凝土和砌体结构的强度安全系数材料种类混凝土砌体荷载组合主要荷载主要荷载+附加荷载主要荷载主要荷载+附加荷载破坏原因混凝土或砌体达到抗压极限强

21、度2.42.02.72.3混凝土达到抗拉极限强度3.63.0表7钢筋混凝土结构的强度安全系数荷载组合主要荷载主要荷载+附加荷载1 破坏原钢筋达到计算强度或混凝土达到抗压或抗剪极限强度2.01.7混凝块到抗拉极限强度2.42.0表8混凝土极限强度(MPa)强度种类根混凝土强度等级C15C20C25C30C40C50抗压Ra12.015.519.022.529.536.5弯曲抗压Rw15.019.424.228.136.945.6抗拉RI1.41.72.02.22.73.13.5.2前度检验及配筋各级围岩二衬结构需检算各节点的安全系数,首先由讣,鹏 或反向解出安全系数K值,同时用得出的K值与规范要

22、求K值进行比较。当Kx 2 K时,则可以认为是安全的,不用逬行配筋验算,可以按最小配筋率配筋, 否则需要验算配筋。(1)IV级围岩配筋根据规范要求受压构件全部纵向配筋最小配筋率可知,单侧纵向钢筋面积不 应小于0.2%xbxh=900mm2。采用对称配筋,取每侧4根。2。钢筋,则单侧 的纵向钢筋面积As=As =1256mm2,保护层厚度取40mm ,纵向钢筋采用10250 ,箍筋采用(p8250。表6 IV级围岩配筋检验表节点号受压区高度X(m)计算弯矩(Nm)配筋后的安全系数10.3142505603.073220.3112348203.374650.3221386905.978经检算,以上

23、配筋量对应的安全系数均能满足规范要求,故可采用上述配筋。(2) V级围岩配筋根据规范要求受压构件全部纵向配筋最小配筋率可知,全部纵向钢筋面积不 应小于0.2%xbxh=1000mm2。采用对称配筋,取每侧4根丝2钢筋,则单侧 的纵向钢筋面积As=As =1520mm2保护层厚度取50mm ,纵向钢筋采用 12250 ,箍筋采用510250。表7 V级围岩配筋检算表节点号受玉咼度X(m)计算弯矩(Nm)配今后的安全系数10.3341688204.357540.2992191103.806670.2272360604.287经检算,以上配筋量对应的安全系数均能满足规范要求,故可采用上述配筋。3.6

24、隧道的结构形式以及支护参数本隧道结构形式以及支护参数的选取采用了工程类比的方法。经过查阅相关地质情况的设计资料,选取支护参数如表8表8卢家山二号隧道隧道复合式衬砌支护参数表衬砌喷射混凝土锚杆钢筋网钢架二次衬砌预类型聚丙部位设置长度间距网格设置规格间距拱墙仰拱留烯纤厚度部位(m)(m)间距部位(m)(cm/底变维掺(cm(环X(cm)板形最)纵)(cm量(kg/)(Cm3)m)拱部181.525m1.2边墙拱部2.5XX拱部无无364535101.525拱墙拱墙22拱墙1.225 x拱墙格栅IV1.2仰拱3.0X251.0404558151.2*拱1.220 x拱墙全环45*45*墙、X20仰拱

25、格栅8V1.2仰拱拱墙3.51.00.7520202520020012注:表中带者为钢筋混凝土;所有仰拱喷射混凝土中均掺加合成纤维;喷射混凝土强度等级为C25 ,素混凝土等级为C25 ,钢筋混凝土强度等级为C30.第四章隧道施工4.1 总体方案合武线卢家山二号隧道全程地质较单,为第四系残积粉质黏土、黄褐色、 硬塑、厚度0.51m,侏罗系上统白大贩组凝灰岩,紫灰色,全风化弱风化, 地下水不发育。卢家山二号隧道进口里程DK136+155 ,出口里程DK136+371 ,全长 216m. DK136+155-DK136+170 和里程 DK136+359-DK136+371 段为 V 级围岩超浅埋段

26、,拟采用明挖法施工,修建拱式明洞;DK136+170- DK136+207 和DK136+342-DK136+359为V级围岩段,拟采用CRD法施工,施工采用超 前注浆小导管进行预支护;DK136+207- DK136+250为!V级围岩段,拟采用 台阶法进行爆破开挖,且采用超前注浆小导管进行预支护; DK136+250-DK136+342为!II级围岩段,拟采用台阶法爆破施工。4.2 隧道纵坡采用双向人字坡坡度均为1.43%和一1.026%。洞口到洞身中间有一个坡度, 中间低,两边高。4.3 隧道平面曲线因地质单,全程选用R=6800的圆曲线内。4.4 隧道净空断面隧道净空断面除应符合建筑限

27、界的规定以外,还应考虑通风设备及排水、照 明、消防、监控、管线电缆等设施所需的空间,并考虑土压影响,施工方法等必 要的富裕量。经综合考虑该隧道采用曲墙式断面构造。4.4.1 净空经过断面优化分析后确定隧道净空断面为单心圆。内空考虑了侧墙预留装修 层5cm ,拱部考虑了施工误差5cm,净高7.0m ,并预留20cm ,拱顶部可安装 组(两台)直径1120mm的射流风机,通讯、消防、配电洞室等在侧墙部 位另留空间。4.4.2 横断面构造(1)隧道横断面采用锚喷支护复合模筑混凝土衬砌,内夹防排水层。(2)路面采用单面横坡,坡度2%,路面单侧设排水沟,路基中心设中心排水 沟。(3)横断面右侧沟槽设弱电

28、缆及消防配水管,左侧沟槽设强电电缆。(4 )横断面设计宽度为!5m ,其中洞门宽度为6米,中间连棋为3m。建筑限 界为5.35m。4.4.3 净空断面尺寸拟订R=5.35m相应角度。= 2x10604 门 6仰拱:R = 1L6Om,相应角度为5r5917连接段:R = L00m,相应角度为47906。4.5 开挖顺序与方法4.5.1 明挖法洞口段施工应按照“早逬晚出的原则优化方案。隧道进口里程DK136+155地面标高为127.87m ,内轨轨顶面标高127.08m , 里程DK136+155DK136+170修筑拱式明洞。地质条件为第四系坡积粉质粘 土,采用明挖法施工。(1)边仰坡施工注意

29、事项有:准确定出洞口的位置,按设计放出边、仰坡及洞脸开挖边线。洞口土石方开挖前,施工洞顶截水沟,拦截地表水。仰坡开挖采用1 ： 0.5坡度放坡,仰坡开挖后及时用锚杆加固并挂双层钢筋网 喷射混凝土进行防护。人工配合挖掘机按照审计坡度、尺寸进行洞门及明洞土方开挖。先用挖掘机按 照测量放线开始粗刷,预留部分有人工进行修整。喷混凝土之前,先用高压风对受喷面进行冲洗,清理干净受喷面的浮土和松散 结构。边仰坡施工具体工序见图4-1圏4-1边仰坡施工流程图仰拱施工和明洞衬砌设计明洞的轮廓与隧道相一致,但是结构截面的厚度比洞身隧道大。施工仰拱前,先施作调平层,然后安装钢筋,施工仰拱混凝土。施工计划在 仰拱完成

30、后,一次性将边墙和衬砌混凝土浇筑到位,避免形成施工鋒,利于防水。 明洞衬砌施工如下:衬砌模板安装。采用整体式模板台车浇筑混凝土,台车在工厂内订制加工,施 工时根据现场情况再做局部改逬,以便于施工、拆模和移动。台车要现场拼装检 验合格,将模板准确定位。精确测量安装轨道。钢筋安装。模板安装完成后,逬行钢筋安装施工,钢筋安装时注意不得污染模 板,对模板内的其他杂物应清除干净。注意检查钢筋保护层厚度。外模安装。该明洞衬砌外模设计采用木模板。背部横撑采用钢管,在定位后固 定,由于高度较高,增加部分斜撑,防止胀模。浇筑混凝土。混凝土在搅拌站集中拌和,由混凝土运输罐车运输。采用输送泵 灌入,由下至上分层浇筑

31、捣固。拆模养护。等混凝土初凝之后使用脱模剂让模板与混凝土分开。然后拆掉模板。 尽量不要划伤混凝土。4.5.2 CRD 施工卢家山二号隧道V级围岩段采用CRD法进行开挖。该方法是将隧道分侧分 层逬行开挖,分部封闭成环。每开挖一部均及时施作锚喷支护、安设钢架、施作 中隔壁、安装底部临时仰拱。侧超前的上、中部,待初期支护完成且喷射混凝 土达到设计强度70%以上时再开挖隧道的另侧的上、中部,然后开挖侧的 下部，最后开挖另侧的下部,左右交替开挖。艺流程图见图4-2o图4-2艺流程图各部开挖时,周边轮廓要尽量圆顺以减小应集中;每部开挖完成后要及时 设置临时仰拱,并尽量缩短成环时间;中隔壁和中间临时仰拱在灌

32、注二次衬砌前, 应逐段拆除,拆除时应加强量测。CRD法施工中开挖方式为人工配合机械开挖,2部和4部采用人工配合小 型机械,大型机械辅助进行。先开挖边墙处,再开挖中隔壁侧,预留30cm , 采用人工开挖至设计轮廓线。右侧滞后左侧控制在10m以内。每侧上部台阶长 度控制在10m ,中部台阶控制在10m以内。下部开挖,根据仰拱施工离掌子面 的距离不超过30m的原则跟进。4.5.3 眼镜法眼镜法也就是双侧壁导坑法,卢家山二号隧道II!级围岩段和IV级围岩段均 采用眼镜法,爆破开挖。先挖两侧,在在中间进行多次开挖。防止由于围岩的不 稳定发生垮塌。卢家山二号隧道II!级围岩段地质条件为侏罗系上统大贩组凝灰

33、岩,节理裂隙 稍发育,地下水不发育,先挖两侧就解决了大多数的不利因素。因为要实现支护 及早封闭,所以开挖时间要尽量的短。4.6 爆破设计4.6.1 H1级围岩段爆破设计in级围岩段采用钻爆法开挖,为了减少超挖和控制对围岩的扰动,综合研 究地址情况、开挖断面大小、开挖进尺快慢、爆破器材性能、钻眼机具和出渣能 等因素,在此基础上进行钻爆设计。爆破开挖全部选用2号岩石镇梯炸药,药卷直径选用32mm。该药卷每米质量为 0.78kg/mo4.6.1.1 爆破参数设计(1)炮眼直径炮眼直径的大小直接影响钻眼速度、工作面的炮眼数目、单位耗药量、爆 落岩石的块度和隧道轮廓的平整性。根据隧道岩性、凿岩设备和工具

34、、炸药性能 等进行综合分析,选用炮眼直径42mm.(2 )炮眼数目炮眼数目主要与开挖断面、炮眼直径、岩石性质和炸药性能有关。炮眼数 目确定的原则是在保证爆破效果的前提下,尽可能减小炮眼数目。上台阶炮眼数上台阶面积S=53.19m2单位耗药量q取1.2kg/m3 ,装药系数7取0.5。N=%中炮眼总数 =0.5x0.78 =139.6,所以炮眼数取140个。掏槽眼设置8个。周边眼数N周的确定，需先确定周边眼的间距Eo周边眼间距E与岩体的抗拉、 抗压强度以及炮眼的直径有关。一般情况下,间距E=( 10-15 )d,d是炮孔 直径。软质岩石E宜取大值,此处取E=0.5m。所以取N周1 =35 ,N底

35、1=26。 辅助眼数=140-35-8-26=71中台阶炮眼数中台阶面积S=65.04 m2 ,单位耗药量q取0.9 kg/m3 ,装药系数取0.5。炮眼总数N =更= 09ao4 =150.09 f取150个。 0.5x0.78周边眼边距E取0.5m , N周2=9.526 +0.5=19.05,取20个底眼数目N底2=27辅助眼数=150-20-27=103下台阶炮眼数下台阶面积S=30.28 m2 ,单位耗药量q取1.0 kg/m3 ,装药系数7取0.5。炮眼总数N =更=03。28 =77.64,取8个W 0.5x0.78周边眼边距E取0.5m , N周3 = 15.59+0.5=31

36、.18,取31个辅助眼数=78-31=47(3)炮眼深度炮眼深度指炮眼底部到工作面的垂直距离。炮眼深度决定每一循环进尺的 工作量,循环时间和次数,对掘进速度的影响很大。考虑该段为III级围岩,围 岩为凝灰岩,三个台阶炮眼深度均取3m ,掏槽眼深度为取3.2m。(4)装药量计算装药量是影响爆破效果的重要因素。本设计采用的方法是,先根据装药量 体积公式计算出个循环的总装药量Q1 ,然后再按各种不同类型的炮眼进行分 配,按装药系数计算单孔装药量及总装药量Q2,将Q1和Q2逬行匕较,选取 更合适的装药量进行装药。上台阶装药量计算按装药体积公式计算:Ql=qV=1,2x45.36x3x0.93=151.

37、8kg按装药系数计算:in级围岩掏槽眼装药系数=0.55 ,辅助眼装药系数7 =0.45 ,周边眼装药系数r =0.458个掏槽眼:单孔装药卷数=0.55x3.2+0.2=8.8 ,实际取9卷单孔装药量=9x0.15=1.35kg35个周边眼:单孔装药卷数=0.45x3+0.2=65 ,实际取7卷单孔装药量=7x0.15=1.05kg26个底眼:单孔装药卷数=0.45x3.2+0.2=7.2 ,实际取7卷单孔装药量=7x0.15=1.05kg71个辅助眼:单孔装药卷数=0.45x3+0.2=6.75 ,实际取7卷单孔装药量=7x0.15=1.05kgQ2=8xl.35+35xl.05+26xl

38、.05+71xl.05=149.4kgQ1与Q2值基本一致。中台阶装药量计算按装药体积公式计算:Ql=qV=0.9x65.04x3x0.93=163.31kg按装药系数计算:川级围岩辅助眼装药系数=0.45 ,周边眼装药系数=0.4520个周边眼:单孔装药卷数=0.45x3+0.2=65 ,实际取7卷单孔装药量=7x0.15=1.05kg27个底眼:单孑装药卷数=0.45x3.2+0.2=7.2 ,实际取7卷单孔装药量=7x0.15=1.05kg103个辅助眼:单孑装药卷数=0.45x3+0.2=65 ,实际取7卷单孔装药量=7x0.15=1.05kgQ2=20xl,05+27xl.05+10

39、3xl.05=157.5kgQ1与Q2值基本一致。下台阶装药量计算按装药体积公式计算:Ql=qV=1.0x30.28x3x0.93=84.48kg按装药系数计算:ID级围岩辅助眼装药系数=0.45 (周边眼装药系数=0.4531个周边眼:单孔装药卷数=0.45x3+0.2=65 ,实际取7卷单孔装药量=7x0.15=1.05kg47个辅助眼:单孔装药卷数=0.45x3 -0.2=6.75 ,实际取7卷单孔装药量=7x0.15=1.05kgQ2=31xl.05+47xl.05=81.9kgQ1与Q2值基本一致。(5)光面爆破参数选择周边眼间距E与岩体的抗拉、抗压强度以及炮眼的直径有关。一般情况下

40、,间 距E= (115 ) d , d是炮孔直径。此处取E=0.5m。周边眼炮孔斜率和深度。炮孔斜率选取0.04 ,深度为3mo光爆层厚度及炮眼密集系数。光爆层厚度就是周边眼的最小抵抗线W。通常 以周边眼的密集系数K表示,其大小对光面爆破的效果有较大影响。实践表明, K=0.8 较为适宜。取 W=E/K=0.5/0.8=0.625m。(6)炮眼布置隧道内布置炮眼时,必须保证获得良好的爆破效果,并考虑钻眼的效率。 需要注意的是,该爆破设计炮眼深度为3m,所以靠近周边眼的内圈辅助眼应与 周边眼有相同的倾角0.04。4.6.2 钻爆设计钻爆施工是把钻爆设计付诸实施的重要环节，包括钻孔、装药、填塞和爆

41、破 后可能出现的问题处理等。(1 )钻眼采用凿岩台车钻眼。为达到良好的爆破效果,施钻前应由专门人员根据设计 布孔图现场布置,必须标出掏槽眼和周边眼的位置，严格按照炮眼的设计位置、 深度、角度和眼径进行钻眼。如出现偏差，又现场施工技术人员决定取舍，必要 时应废弃重钻。钻眼时应注意如下安全事项:开眼时必须使钎头落在实岩上，如 有浮钎，应处理好后再开眼。不允许在残眼内继续钻眼。开眼时给风阀门不要突 然开大，待钻进一段时间后,再开大阀门。为避免断钎伤人，推进凿岩机不要用 过猛，更不要横向用，凿岩时钻应站稳,应随时提防随时断钎。一定要把 胶皮风管与风钻接牢，并在使用过程中随时注意检查，以防脱落伤人。缺水

42、或停 水时，应立即停止钻眼。工作面全部炮眼钻完后，要把凿岩机具清理好，并撤至 规定的存放地点。(2)装药装药时应注意以下安全事项:装药前，应清除炮眼内的泥浆和岩屑。可用钢管输入高压风的方法吹出孔内残 渣和泥浆,并仔细检查炮眼的位置、深度、角度是否满足设计要求。刚刚打好 的炮眼热度过高,不得立即装药。如果遇有照明不足，发现流砂、泥流未经妥善 处理,或可能有大量溶洞涌水时,严禁装药。应严格按照设计的装药量进行充填。应使用木质或竹制炮棍装填炸药和填塞炮孔。不应投掷起爆药包和炸药,起爆药包装入后应采取有效措施,防止后续药卷直 接冲击起爆药包。装药发生卡塞时,不应拨出或硬拉起爆药包中的导火线,导爆管、导爆索和电 雷管导线。在装药过程中,不应拔出或硬拉起爆药包中的导火索、导爆管、导爆索和电雷 管脚线。(3)填塞填塞是保证爆破成功的重要环节之,必须保证足够的填塞长度和填塞