1、2015-2016學(xué)年第二學(xué)期地下建筑工程施工技術(shù)課程論文醫(yī)院(部門)名稱土木工程學(xué)院特殊行業(yè)名稱土木工程主題名稱隧道鉆爆法在地下工程施工中的應(yīng)用學(xué)生姓名天涯海角學(xué)生身份證67類數(shù)卓悅二班教師江清輝在完成時(shí)2016.04.20隧道鉆爆法在地下工程施工中的應(yīng)用天涯海角(土木工程學(xué)院，土木工程，編號(hào)：67講師：蔣慶輝)摘要：主要介紹了隧道鉆爆法在地下工程施工中的應(yīng)用，通過具體工程實(shí)例展示了隧道鉆爆法的優(yōu)勢，并與其他施工方法進(jìn)行了補(bǔ)充。介紹了隧道鉆爆法的發(fā)展前景及施工過程中應(yīng)注意的問題。關(guān)鍵詞：隧道；鉆孔和爆破方法；施工方法；工程示例簡介：鉆爆開挖是隧道開挖的常用方法。在開挖過程中，必須保護(hù)圍巖的穩(wěn)

2、定性，避免塌方、突水等災(zāi)害，保證隧道開挖的速度，這對開挖方法的選擇提出了考驗(yàn)。隧道快速開挖常用的施工方法有全斷面開挖、臺(tái)階開挖和導(dǎo)洞超前全斷面擴(kuò)大。全斷面開挖適用于小斷面隧道開挖。對于大斷面隧道，梯段開挖和超前導(dǎo)洞全斷面擴(kuò)大是主要選擇。1.鉆爆法應(yīng)用于水下隧道施工當(dāng)城市交通需要穿越河流、湖泊和海洋時(shí)，通常是在橋梁和隧道方案之間進(jìn)行選擇?？紤]到工程造價(jià)、耐久性、安全性、生態(tài)環(huán)境和社會(huì)效益，水下隧道方案比橋梁具有更大的綜合優(yōu)勢。但是，當(dāng)隧道穿越河流、湖泊、海洋或上部鄰近地區(qū)有豐富的供水區(qū)域時(shí)，隧道開挖將不可避免地形成新的地下水運(yùn)移通道，易發(fā)生涌水、涌砂、突水、突泥等重大地質(zhì)災(zāi)害。1.1采用鉆爆法施

3、工水下隧道的優(yōu)勢(1)水下隧道采用適合各種地形條件的鉆爆法施工，一般要求隧道大部分地段位于堅(jiān)硬巖層中。然而，隧道進(jìn)出口的一般地質(zhì)條件較差，甚至長段都是土層。即使是多方案比較確定的水下剖面，也會(huì)有一些不利地層，如風(fēng)化槽或斷層破碎帶。對于鉆爆施工，由于設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)比較成熟，可以適應(yīng)不同的地質(zhì)條件。(2)施工對環(huán)境影響小，施工期間不影響航行。隨著沿海和沿江經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，沿江沿海地區(qū)受到越來越嚴(yán)重的污染，環(huán)境質(zhì)量明顯下降，生態(tài)環(huán)境日益惡化，對生物資源和人類健康產(chǎn)生影響。鉆爆法施工水下隧道不僅是對自然環(huán)境影響最小的施工方案，也是對周圍居民和企事業(yè)單位生產(chǎn)生活影響最小的施工方案。1.2采用鉆爆法施工水

4、下隧道的缺點(diǎn)(1)由于水下隧道埋藏較深，隧道較長，成本較高。為了降低鉆爆法水下隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)，一般要求隧道位于巖層中，并有一定厚度的巖石保護(hù)層，這與巖石強(qiáng)度、破碎程度和隧道開挖跨度有關(guān)。這樣，隧道的埋深將增加，這將增加隧道建設(shè)成本，延長隧道的建設(shè)周期，增加運(yùn)營管理成本。(2)施工過程中風(fēng)險(xiǎn)高。鉆爆法對各種地質(zhì)條件有很好的適應(yīng)性。然而，當(dāng)圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育且有許多斷層破碎帶時(shí)，各種斷層破碎帶的成本(3)水下隧道工程地質(zhì)勘察精度不夠，在實(shí)際施工中有必要進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。水下和海底勘測的技術(shù)難度和成本較高，這決定了勘測階段的地質(zhì)資料不夠準(zhǔn)確，因此有必要在施工階段通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)了解前方的地質(zhì)情況。在水

5、下隧道施工過程中，需要通過掌子面地質(zhì)調(diào)查和各種先進(jìn)的檢測手段，綜合判斷隧道前方的地質(zhì)情況，從而準(zhǔn)確判斷開挖面前方的地質(zhì)情況，最大限度地保證施工安全1。1.3工程實(shí)例青島地鐵工程施工青島地鐵3號(hào)線工程的主要特點(diǎn)是埋深淺，工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變，受地質(zhì)條件影響較大。全線埋深小于20 m，地下工程地質(zhì)多變，圍巖等級(jí)跨度大，強(qiáng)度好的圍巖在區(qū)間中占很大比例。在眾多施工方法中，鉆爆法以其靈活的開挖方式能夠適應(yīng)青島復(fù)雜多變的工程地質(zhì)條件，是目前青島地鐵施工的首選方法。2.鉆爆法在秦嶺鐘南山公路隧道大斷面施工中的應(yīng)用2.1項(xiàng)目概述西康高速公路西段橫跨Xi安、商洛，途經(jīng)Xi安、長安、柞水，是陜西“米”字形公路網(wǎng)主

6、體骨架的重要組成部分。它是包頭-Xi-安康-重慶-北海的主要組成部分，是西北和華北通往重慶和四川的主要西部通道，是陜西省的重點(diǎn)工程之一。秦嶺鐘南山特長公路隧道是其中最重要的一條。它位于陜西省長安縣和柞水縣之間的秦嶺山脈，在秦嶺鐵路二號(hào)線隧道的右側(cè)，有兩條隧道和四條車道。提前開工的下行最小開挖斷面為87.02米，最大開挖斷面為147.7米2，總長度為18020米。隧道路面設(shè)置人字坡，變坡點(diǎn)為K79 380，隧道最大埋深為1640米。中鐵十二局集團(tuán)承建秦嶺鐘南山特長公路下行出口段，位于柞水縣營盤鎮(zhèn)小河口村宇泰河右岸，起止里程K82 816K79 816，長3000米.隧道穿越段巖性主要為含綠色礦物

7、的混合花崗巖，有蝕變閃長巖、長英質(zhì)巖和花崗巖偉晶巖脈。隧道穿越8條大小斷層，圍巖類別變化頻繁。二級(jí)圍巖200米，分為4段；類圍巖為501米，分為7段；類圍巖為2299m，分為9個(gè)區(qū)段。3000米隧道的圍巖已經(jīng)變化了19次。隧道由一頭驅(qū)動(dòng)，一頭通風(fēng)。出口是唯一的施工通道，施工采用無軌運(yùn)輸2。2.2施工方法2.2.1全斷面開挖、類圍巖采用全斷面開挖，采用多功能簡易鉆臺(tái)、26氣槍同鉆、大斷面錐形切割、巖石炸藥和乳化炸藥混裝、機(jī)械配套、大功率風(fēng)機(jī)單壓入通風(fēng)、大直徑軟管等新技術(shù)。鉆爆時(shí)間小于3.5h，通風(fēng)排煙控制在20min，裝渣運(yùn)輸控制在2 h內(nèi)，取得了良好效果，每天4個(gè)循環(huán)，平均循環(huán)進(jìn)尺3.7m，最

8、大日進(jìn)尺19.7m，錯(cuò)茬10cm，殘孔率98%以上。2.2.2大斷面錐形挖溝爆破的成功取決于切割的成功，而進(jìn)尺取決于切割的深度。在以往的隧道施工中，由于切割深度的限制，循環(huán)進(jìn)尺只有2.6m左右，切割成功率不高。經(jīng)過反復(fù)研究和實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)以前切割方法的進(jìn)尺小的原因是切割面積小、類圍巖采用全斷面光面爆破施工，在多功能簡易鉆臺(tái)上使用26挺氣槍作為鉆機(jī)。大截面錐形切割減少了炮孔、雷管和炸藥的數(shù)量。類圍巖開挖斷面87.02米，炮孔數(shù)約147個(gè)，炸藥消耗量0.65公斤/米，殘標(biāo)率98%以上，平均循環(huán)進(jìn)尺3.7米3。3.廣州軌道交通3號(hào)線盾構(gòu)隧道鉆爆結(jié)合硬巖隧道施工技術(shù)3.1鉆爆開挖和盾構(gòu)襯砌的技術(shù)特點(diǎn)(

9、1)鉆爆開挖和盾構(gòu)襯砌施工技術(shù)作為盾構(gòu)施工的支撐技術(shù)，擴(kuò)大了盾構(gòu)施工的適用范圍。(2)有效避免了硬巖插入段盾構(gòu)掘進(jìn)的施工風(fēng)險(xiǎn)，保證了工程的順利實(shí)施。(3)節(jié)省了大量刀具成本，避免了在堅(jiān)硬巖層中掘進(jìn)時(shí)盾構(gòu)機(jī)劇烈振動(dòng)對設(shè)備造成的損壞，延長了盾構(gòu)機(jī)的使用壽命。43.2關(guān)鍵施工技術(shù)3.2.1屏蔽通過部分盾構(gòu)通過段隧道設(shè)計(jì)為圓形斷面，凈空6400米，比盾構(gòu)機(jī)外徑大120米。該段開挖采用光面爆破技術(shù)，采用錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，具體支護(hù)參數(shù)根據(jù)圍巖情況和監(jiān)測測量結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。3.2.2屏蔽接收部分為保證盾構(gòu)機(jī)的空間，盾構(gòu)掘進(jìn)隧道附近的3米硬巖隧道作為盾構(gòu)機(jī)的接收段，凈空6800米。為了在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)后對其底部進(jìn)行處

10、理，將底部70米范圍內(nèi)的半徑增加到3700米。3.2.3導(dǎo)向平臺(tái)的施工為保證盾構(gòu)機(jī)按設(shè)計(jì)姿態(tài)通過，在硬巖地段隧道底部60范圍內(nèi)設(shè)置半徑為3150米、厚度為150米的弧形混凝土導(dǎo)向平臺(tái)。3.2.4進(jìn)入硬巖隧道前的盾構(gòu)掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入硬巖隧道前25m作為盾構(gòu)機(jī)到達(dá)段，開挖采用土壓平衡方式。盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入到達(dá)段后，逐漸降低推力和推進(jìn)速度，加強(qiáng)對開挖量的監(jiān)測頻率。刀盤轉(zhuǎn)速為1.65-1.85轉(zhuǎn)/分，盾構(gòu)機(jī)總推力小于80Ot，前進(jìn)速度小于25毫米/分。盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入堅(jiān)硬巖石隧道前的最后三個(gè)環(huán)以開放模式驅(qū)動(dòng)。掘進(jìn)速度控制在15毫米/分鐘以內(nèi)，總推力降至600噸以下，采用小推力低速進(jìn)入盾構(gòu)接收段。在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入硬巖隧道

11、前150-200米，對盾構(gòu)掘進(jìn)隧道和硬巖隧道內(nèi)的所有測量控制點(diǎn)進(jìn)行全面系統(tǒng)的復(fù)測和聯(lián)合測量。對所有控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行精確的平差計(jì)算。在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)硬巖隧道前100米和50米，應(yīng)手動(dòng)重新測量盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)，并及時(shí)糾正偏差，以確保盾構(gòu)機(jī)能夠進(jìn)入接收段。在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)段掘進(jìn)過程中，應(yīng)派專人觀察堅(jiān)硬巖石隧道段的巖石表面變化。當(dāng)發(fā)現(xiàn)圍巖或硬巖隧道初期支護(hù)混凝土有較大振動(dòng)或變形時(shí)，應(yīng)立即通知盾構(gòu)主司機(jī)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，防止因推力過大而導(dǎo)致刀盤前方圍巖大范圍坍塌。清除碴土后，用30C早強(qiáng)混凝土將盾構(gòu)前體下部連接到已施工的硬巖隧道段導(dǎo)向平臺(tái)上，以確保盾構(gòu)機(jī)功能向?qū)蚱脚_(tái)的平穩(wěn)過渡5。結(jié)論對于鉆爆開挖，經(jīng)濟(jì)、快速、靈活是其在隧道開挖中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。通過分析全斷面開挖、臺(tái)階開挖和超前導(dǎo)洞全斷面開挖三種開挖方法對隧道周圍巖體的振動(dòng)擾動(dòng)、炸藥消耗、單頭掘進(jìn)速度和光面爆破效果，提出建議1閆路平。鉆爆施工技術(shù)在水下隧道建設(shè)中的應(yīng)用J.山西建筑，2012(33).2張金柱，高連成。大斷面隧道鉆爆法快速施工技術(shù)J.西部探礦工程，2003(7).3楊書江。硬巖地鐵隧道鉆爆法開搶結(jié)合盾構(gòu)法襯砌的施工技術(shù)D.上海交通大學(xué)，2006年年。4郭立君。中硬巖隧道鉆爆法快速施工方法探討J.巖土工程世界。5朱雪峰。盾構(gòu)