隧洞炮孔及装药量计算.docx
- 文档编号:14723166
- 上传时间:2023-06-26
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:457.60KB
隧洞炮孔及装药量计算.docx
《隧洞炮孔及装药量计算.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《隧洞炮孔及装药量计算.docx(23页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
隧洞炮孔及装药量计算
水利水电职业技术学院
教师授课教案
课程名称:
水利水电工程施工技术200_年至200年第学期第38次课
授课班级:
03级水工编制日期:
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、复习上节课容
2、讲述隧洞开挖程序、特点及施工方法
3、小结本次课容
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11-1。
垂直掌子:
(b)台阶拿子
k2.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。
K钻孔台车;2.装渣机:
3、通风管;
4<电瓶车;乩钢模台车:
6片混凝土泵
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io~i5m后,导洞与断面扩
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。
(a)(b)
(a)先拱后墙衬砌;(b)先墙后拱衬砌
K2、3.4.5、开挖顺序
I.II、HR衬砌顺序
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。
400
800
4Q0
1厲I
②
:
1;|
|①②|①
(a)
I①丨③「I②①1③1②丨
(b)
(a)对开马口;(b)错幵马口
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%寸,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。
1・皺开挖顺序
I.n 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。 "下异洞,"顶部扩大;卜止部茁大; 4下部扩大: 5-边墙村砌;弘顶拱衬砌' A底板衬砌: 8-漏斗棚架: 9-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、 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 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 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 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50~60cmo 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,精确计算尚有困难,施工前可采用下面经验公式估算,在爆破过程中再加以检验和修正。 N=KfS(11-1) 式中K—临空面影响系数,一个临空面取2.7,两个临空面取2.0; f—岩石的坚固系数; 2 S—开挖断面面积,m。 炮孔深度应考虑开挖断面尺寸、围岩类别、钻孔机具、出渣能力和掘进循环作业时间等因素确定。 一般情况下,加大炮孔深度后,装药、放炮、通风等工序所占用的时间将相对减少,单位进尺的速度可以加快。 但是钻孔深度加大后,钻机凿岩速度会有所降低,炮孔利用率将相对减少,炸药消耗量会随之增加,一次爆落的岩石数量增加,出渣时间也相应增加。 故加大炮孔深度的多少,应进行综合分析后确定。 为简单起见,一个工作循环进尺深度可参照下列原则确定: 当围岩为I〜川类时,风钻钻孔可取1.2m,钻孔台 车钻孔可取2.5~4m;当围岩为”〜V类时,不宜超过1.5m。 掏槽孔和周边孔的深度可根据崩落孔的深度确定。 (二)装药量 隧洞开挖,装药量的多少直接影响开挖断面的轮廓、掘进速度、爆落岩体的块度、围岩稳定和爆破安全。 施工前可按下式估算炸药用量,并在施工中加以修正。 Q=KSL(11-2) 式中Q――一次爆破的炸药用量,kg; K单位耗药量,kg/m3,可参考表11-2选用; S——开挖断面面积,m; L崩落炮孔深度,m 3 表11-2隧洞开挖单位炸药(2号硝铵炸药)消耗量(单位: kg/m) 岩石类别 工程项目 软岩 (f<4) 中硬岩 (f=4~10) 坚硬岩 (f=10~16) 特硬岩 (f>16) ”,2 面积4~6m 1.50 1.80 2.30 2.30 导洞 2 面积7~9m 1.30 1.60 2.00 2.50 2 面积10~12m 1.20 1.50 1.80 2.25 扩大 0.60 0.74 0.95 1.20 挖底 0.52 0.62 0.79 1.00 三、钻爆循环作业 (一)钻孔作业 钻孔作业工作强度很大,所花时间占循环时间的1/4~1/2,因此应尽可能采用高效钻机完成钻孔作业, 以提高工程进度。 常用钻孔机具有风钻和钻孔台车。 风钻是用压缩空气作为动力使钻头产生冲击作用破岩成孔的。 有手持式风钻和气腿式风钻,每台风钻控制面积约为2~4m2。 风钻钻孔适用于开挖面积不大、机 械化程度不高的情况。 钻孔台车一般由底盘、钻臂、推进器、凿岩机和气动或液压操纵系统等部分组成,其钻臂有时多达15台,是一种高效钻孔机械。 按行走装置不同分为轮胎式、轨道式和履带式三种。 钻孔台车适用于开挖断面较大的情况,如图11-2所示。 为了保证开挖质量,钻孔时应严格控制孔位、孔深和孔斜。 掏槽孔和周边孔的孔位偏差要小于50mm 其他炮孔则不得超过100mm所有炮孔的孔底均应落在设计规定的平面上,以保证循环进尺的掘进深度。 (二)装药和起爆 炮孔应严格按设计要求的装药方式进行装药,炮孔的装药深度随炮孔类型而异。 通常掏槽孔的装药深度为炮孔孔深的60~67%药卷直径为炮孔直径的3/4;崩落孔和周边孔的装药深度为炮孔深度的40~55% 崩落孔药卷直径为孔径的3/4,周边孔为1/2。 炮孔其余长度用粘土和砂的混合物(比例为1: 3)堵塞。 爆破顺序依次为掏槽孔、崩落孔、周边孔。 起爆一般采用秒延发或毫秒延发电雷管起爆。 隧洞开挖轮廓控制应采用光面爆破技术,以保证开挖面的光滑平整,尽量减少超、欠挖。 (三)临时支护 隧洞爆破开挖后,为了预防围岩产生松动掉块、塌方或其他安全事故,应根据地质条件、开挖方法、隧洞断面等因素,对开挖出来的空间及时进行必要的临时支护。 临时支护的时间,取决于地质条件和施工方法,一般要求在开挖后,围岩变形松动到足以破坏之前支护完毕,尽可能做到随开挖随支护,只有当岩层坚硬完整,经地质鉴定后,才可以不设临时支护。 临时支撑应具有足够的强度和稳定性,能适应围岩松动变形、爆破震动、机具碰撞等情况,此外,临时支撑还要求结构简单,便于安装和拆除,不过分占用空间。 临时支护可分为喷锚支护和构架支护两类。 除特殊情况外,应优先选用喷锚支护。 构架支护的形式,按使用材料不同分为木支撑、钢支撑、预制混凝土或钢筋混凝土支撑等几种。 1、木支撑 木支撑具有重量轻、加工架立方便、损坏前有明显变形等优点,但承受压力小、所占净空大、消耗材料多、费用高,因而逐渐被其他支撑材料所代替。 适用于断面不大的导洞的支护,如图11-8。 2、钢支撑 钢支撑适用于破碎而不稳定的岩层,能承受很大的山岩压力,耐久性好,所占空间小。 钢支撑可以重复使用,但耗材多,费用高,只有在不良地质段施工才采用,如图11-9。 3、预制混凝土或钢筋混凝土支护 这种支撑能承受很大的山岩压力,耐久性好,且可以留在永久性衬砌不必拆除。 但结构重量大,洞运输、安装都不方便,应采用机械化施工。 (a)⑹
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 隧洞 药量 计算