CN111121572A - 具备多功能眼的隧道爆破开挖方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，包括以下步骤：钻设炮眼，在隧道断面上分别进行周边眼、辅助眼、掏槽眼和多功能眼的施工，所述多功能眼设于所述掏槽眼的下方，且所述多功能眼沿水平方向设有至少一排以将隧道断面划分为上开挖区和下开挖区；在所述炮眼内填装符合爆破计划的炸药；按照所述爆破计划引爆所述炮眼内的炸药。本发明提供的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法适用较大体积围岩的爆破，通过优化炮眼的布置规则，将上下台阶法和全断面开挖法的炮眼进行统一性优化，从而便于灵活调节爆破方案，可有效提高隧道开挖的施工效率，加快掘进施工，保证施工的稳定性和安全性。

Description

具备多功能眼的隧道爆破开挖方法

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种具备多功能眼的隧道爆破开挖方法。

背景技术

近年来，随着我国公路、铁路等基建工程的建设里程逐年增加，同时为了满足路面的平面线形、纵坡等要求，实现缩短路程并避免破坏生态环境，隧道开挖的需求越来越多。在隧道的实际开挖过程中，会遇到不同性质的围岩，尤其是在软弱围岩中，地表沉降和渐变段的水平位移难以控制，施工难度极大。因此，通常需要针对不同性质的围岩采用不同的开挖方法或爆破方法。

然而，不同爆破方法的炮眼布置规则不同，一般需要根据隧道的实际情况设计炮眼位置，比较费时费力且施工效率低。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种适用性广的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，包括以下步骤：钻设炮眼，在隧道断面上分别进行周边眼、辅助眼、掏槽眼和多功能眼的施工，所述多功能眼设于所述掏槽眼的下方，且所述多功能眼沿水平方向设有至少一排以将隧道断面划分为上开挖区和下开挖区；在所述炮眼内填装符合爆破计划的炸药；按照所述爆破计划引爆所述炮眼内的炸药。

优选地，所述爆破计划具体包括：采用全断面开挖法施工，将所述多功能眼用作辅助眼，按照掏槽眼、辅助眼、周边眼的顺序依次爆破，一次性完成整个隧道断面的爆破作业；或者采用上下台阶法施工，将所述多功能眼用作周边眼，先完成所述上开挖区的爆破作业，再进行所述下开挖区的爆破作业。

优选地，采用上下台阶法时，在完成所述上开挖区的爆破之后，还包括：先在所述上开挖区的掌子面上喷射混凝土，待混凝土的强度达到隧道设计强度的70％～80％后，再进行所述下开挖区的爆破。

优选地，采用上下台阶法时，所述上开挖区的掌子面比所述下开挖区的掌子面超前10～50m。

优选地，采用全断面开挖法时，所述多功能眼同步爆破；采用上下台阶法时，沿远离所述隧道断面中心的方向，所述上开挖区中的多功能眼划分为至少三段依次爆破。

优选地，于隧道中线的左右两侧各设有一列沿竖直方向排列的所述掏槽眼，且所述掏槽眼倾斜设置以使其内端至所述隧道中线的间距小于其外端至所述隧道中线的间距。

优选地，所述掏槽眼的外端至所述隧道中线的间距为隧道净宽的20％～30％。

进一步地，所述辅助眼包括设于隧道断面左右两侧的第一辅助眼，每列所述掏槽眼远离所述隧道中线的一侧均设有至少两列所述第一辅助眼，且所述第一辅助眼和与其相邻的掏槽眼朝向相同方向倾斜设置。

优选地，沿远离所述隧道中线的方向，每列所述第一辅助眼相对隧道断面的夹角逐渐变大。

优选地，所述辅助眼包括设于隧道断面左右两侧的第一辅助眼、设于隧道断面顶部的第二辅助眼和设于隧道断面底部的第三辅助眼，水平方向上相邻两个第二辅助眼的间距大于水平方向上相邻两个第一辅助眼的间距并小于水平方向上相邻两个第三辅助眼的间距。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

本发明提供的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法适用较大体积围岩的爆破，通过优化炮眼的布置规则，将上下台阶法和全断面开挖法的炮眼进行统一性优化，从而便于灵活调节爆破方案，可有效提高隧道开挖的施工效率，加快掘进施工，保证施工的稳定性和安全性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一种实施例提供的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法的步骤图；

图2为本发明另一实施例提供的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法的步骤图；

图3为本发明一种实施例提供的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法采用全断面开挖法时的炮眼布置图；

图4为本发明一种实施例提供具备多功能眼的隧道爆破开挖方法采用上下台阶法时的炮眼布置图；

图5为本发明一种实施例提供具备多功能眼的隧道爆破开挖方法中的掏槽眼和第一辅助眼的结构示意图；

图6为本发明一种实施例提供具备多功能眼的隧道爆破开挖方法的爆破时间表。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、零/部件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、零/部件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称零/部件被“连接”到另一零/部件时，它可以直接连接到其他零/部件，或者也可以存在中间零/部件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

图1至图4共同示出了本发明实施例提供的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其通过优化炮眼的布置规则，可适用于较大体积围岩的隧道爆破作业中，适用性广且爆破效果好，能有效提高隧道开挖的施工效率。

具体地，如图1所示，所述具备多功能眼的隧道爆破开挖方法包括如下步骤：

步骤S1：钻设炮眼2，在隧道断面1上分别进行周边眼23、辅助眼22、掏槽眼21和多功能眼24的施工，所述多功能眼24设于所述掏槽眼21的下方(图3和图4)，且所述多功能眼21沿水平方向设有至少一排以将隧道断面1划分为上开挖区12和下开挖区13(图4)。

在施工前，可先进行爆破试验以确定爆破设计是否合理，检验爆破振动对已支护段是否具有危害，从而确定不同炮眼的相对距。然后再在预施工区域进行测量定位，进行所述隧道断面1的隧道中线11及水平的测量，控制拱顶和起拱线的位置，画出炮眼布置图。最后根据所述炮眼布置图划定的区域和炮眼位置进行钻孔，以形成所述炮眼2，具体钻孔的方法可根据现场的施工条件而调整，例如可采用凿岩台车进行机械化的自动钻孔作业，也可通过站在开挖台架上直接人工手持凿岩机进行钻孔作业。

进一步地，在采用凿岩台车进行钻孔作业时，需规划所述凿岩台车的作业位置和钻孔顺序，确保各个炮眼的钻孔作业不产生干扰。其次，在实际钻孔作业中，当受节理、裂隙影响时可稍微移动孔位，但所述周边眼23的顶眼只能左右移动，帮眼只能上下移动，且所述周边眼23轮廓的放线误差需控制在±1cm以内。

请结合图3和图4，所述掏槽眼21于所述隧道断面1的中部位置与其它炮眼共同围合形成环状结构，所述周边眼23围绕所述隧道断面1的边缘排布有一圈，所述辅助眼22布设于所述掏槽眼21和周边眼23之间。以全断面开挖法为例，所述掏槽眼21作为最先起爆的炮眼，用于在所述隧道断面1上爆出一个槽腔，为其他炮眼的爆破增加新的临空面，以减小岩石的夹制作用，从而创造良好的爆破条件。所述辅助眼22用于扩大所述掏槽眼21爆出的槽腔，并为所述周边眼23的爆破创造有利条件。所述周边眼23作为最外一圈炮眼，其在最后爆破并用于控制所述隧道断面1的成形轮廓。

如图5所示，优选地，所述隧道中线11的左右两侧各设有一列沿竖直方向排列的掏槽眼21，所述掏槽眼21倾斜设置以使其内端至所述隧道中线11的间距小于其外端至所述隧道中线11的间距。即所述掏槽眼21为斜眼掏槽，在爆破的过程中能够产生较大的锥形临空面，充分利用隧道断面1的自由面，具有更好的掏槽效果，从而可最大限度地提高爆破效率。

进一步地，所述掏槽眼21的外端至所述隧道中线11的间距为隧道净宽的20％～30％，所述掏槽眼21的内端至所述隧道中线11的间距为0.08～0.12m，以提升炸药的利用率并确保掏槽效果。在本实施例中，所述掏槽眼21的外端至所述隧道中线11的间距为2.4m。

优选地，所述辅助眼22包括设于隧道断面1左右两侧的第一辅助眼221、设于隧道断面1顶部的第二辅助眼222和设于隧道断面1底部的第三辅助眼223。为达到较好地爆破效果以及节省成本的目的，水平方向上相邻两个所述第一辅助眼221的间距小于水平方向上相邻两个第二辅助眼222的间距，水平方向上相邻两个第二辅助眼222的间距小于水平方向上相邻两个第三辅助眼223的间距。

优选地，每列所述掏槽眼21远离所述隧道中线11的一侧均设有三列所述第一辅助眼221，相邻两列的第一辅助眼221上下错位设置，且所述第一辅助眼221和与其相邻的掏槽眼21朝向相同方向倾斜设置，以充分利用所述隧道断面1的空间，进一步提升爆破效果。

更优地，沿远离所述隧道中线11的方向，每列所述第一辅助眼221相对隧道断面1的夹角逐渐变大，从而通过所述第一辅助眼221较为容易地沿水平方向扩大所述掏槽眼21爆出的槽腔，在上下围岩之间产生了足够的临空面。进而在达到相同爆破效果的同时，减少了围岩拱部第二辅助眼222及底部第三辅助眼223的炸药用量，降低了爆破后对围岩产生的扰动作用，提升爆破安全管控能力，起到了保护围岩稳定性及完整性的作用，对后期减少初支沉降、水平收敛均有较大的作用。

步骤S2：在所述炮眼2内填装符合爆破计划的炸药。

具体地，先采用高压风将炮眼2中的岩粉吹出，清理干净各个炮眼2；再按照先上后下、先两侧后中间的顺序对计划爆破的炮眼2填装炸药，药卷需装入孔底，起爆药包采用炮棍缓慢送入；最后采用炮泥封堵已装药的炮眼，炮泥采用机械加工制成，通过炮棍顶进，需确保封孔严密。

进一步地，所述周边眼23采用φ20mm的小药卷间隔装药，并采用导爆索装药结构，使用竹片和导爆索连接，且在炮眼底装有半卷或者一卷φ32mm的药卷作为加强包。所述辅助眼22、掏槽眼21和多功能眼24均采用φ32mm的药卷连续装药。

值得注意的是，在装药前，应先核对雷管的段数，保证与设计相符，同时按照钻爆设计的装药结构及药卷规格装药。在装药时，需将雷管段数标于孔外导爆管上，以便检查人员进行复核，确保装药无误。

步骤S3：按照所述爆破计划引爆所述炮眼2内的炸药。

由于在爆破过程中部分炸药的能量会转化为地震波，同时会产生飞石、爆破毒气和噪音等，容易危及机械设备和施工人员的安全。因此，在起爆前，应先确保机械设备和施工人员退到安全距离。

优选地，在每次爆破完成，需进行钻爆效果检验，具体包括：在隧道内完成通风排烟后，应先由技术人员和质检人员进入对钻爆效果进行记录，检测记录光爆效果、炮孔利用率、平均掘进长度、碴体的破碎程度、抛掷距离、围岩的损坏程度等，作为下次钻爆设计的依据。

在实际施工过程中可采用一炮一分析的制度，在每次钻爆循环后，根据爆破震动速度，炮痕保存率、装药量、残眼深度及数量、抛碴距离、堆碴高度、岩碴块度等多方面的测量和数据对比分析，选择合理的钻爆参数，不断优化钻爆设计。

如图2所示，在实际施工过程中，可根据围岩岩性的不同调整不同的爆破计划，所述爆破计划具体包括步骤S31或者步骤S32：

步骤S31：采用全断面开挖法施工，将所述多功能眼24用作辅助眼，按照掏槽眼21、辅助眼22、周边眼23的顺序依次爆破，一次性完成整个隧道断面1的爆破作业。

当隧道中的围岩为性质较好的Ⅲ级围岩时，可采用全断面开挖法施工，一次性完成整个隧道断面1的爆破作业，施工效率较高。此时所述多功能眼24用作辅助眼，与其他辅助眼22的配合爆破扩大由所述掏槽眼21爆出的槽腔。在采用全断面开挖法时，所述多功能眼24的段数全部相同。具体地，在所述掏槽眼21和第一辅助眼221完成爆破后，所有所述多功能眼24同步爆破，以在围岩底部产生更大的临空面，为围岩底部的其他辅助眼22和周边眼23创造更佳的爆破环境。

在图6中示出了不同段数的炮眼2的爆破时间，结合图3可看出不同段数的炮眼2的爆破时差逐渐递增，在采用全断面开挖法时沿所述隧道断面1由内向外的方向依次起爆，确保临空面的依次产生，从而保证爆破作业的顺利进行。

步骤S32：采用上下台阶法施工，将所述多功能眼24用作周边眼，先完成所述上开挖区12的爆破作业，再进行所述下开挖区13的爆破作业。

当隧道中的围岩为比较松软的Ⅳ级围岩或者Ⅴ级围岩时，为确保隧道稳定性和施工安全，避免开挖过程中发生坍塌，可将所述隧道端面1划分为上开挖区12和下开挖区13采用上下台阶法错开爆破。此时所述多功能眼24用作所述上开挖区12的底部周边眼，可配合所述上开挖区12中的其他周边眼23完成所述上开挖区12的爆破作业，并且爆破后对所述下开挖区13的围岩影响较小，能够保证拱脚、中部岩体的完整和稳定性，减少初支沉降变形，利于施工安全。

同时，由于上开挖区12和下开挖区13拉开一定距离，在后续进行所述下开挖区13的爆破时，所述上开挖区12已具备较大的临空面，所述下开挖区13仅需通过所述第三辅助眼223及所述下开挖区12中的周边眼23的配合即可完成后续施工爆破作业。

请结合图4和图6，在采用上下台阶法时，沿远离所述隧道断面1中心的方向，所述上开挖区12中的多个多功能眼24划分为至少三段从所述隧道端面1的中部往左右两侧的方向依次爆破，避免同步爆破对所述下开挖区13的围岩造成过大的影响，并可确保所述上开挖区12的稳定爆破，保证拱脚、中部岩体的完整和稳定性。

优选地，在完成所述上开挖区12的爆破之后，还包括：先在所述上开挖区12的掌子面上喷射混凝土，待混凝土的强度达到隧道设计强度的70％～80％后，再进行所述下开挖区13的爆破，避免由于所述下开挖区13的爆破影响造成所述上开挖区12的崩塌。

优选地，所述上开挖区12的掌子面比所述下开挖区13掌子面超前10～50m，以便分别进行所述上开挖区12的加固作业以及所述下开挖区13的爆破作业。但在围岩的岩性较差时，可适当减小超前距离，例如可将所述上开挖区12的掌子面相对所述下开挖区13掌子面的超前距离控制在3～10m内，以提升稳定性，避免发生塌陷。

综上，由于本发明实施例提供的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法通过优化炮眼2的布置规则，在实际施工过程中可根据围岩岩性的不同调整不同的开挖方法，无需过大地调整炮眼2的布置位置。即一个炮眼布置图可适用多种爆发方法，通过所述多功能眼24的设置可灵活调整隧道的爆破方式，从而可有效提供隧道开挖的施工效率，保证施工的稳定性和安全性。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，包括以下步骤：

钻设炮眼，在隧道断面上分别进行周边眼、辅助眼、掏槽眼和多功能眼的施工，所述多功能眼设于所述掏槽眼的下方，且所述多功能眼沿水平方向设有至少一排以将隧道断面划分为上开挖区和下开挖区；

在所述炮眼内填装符合爆破计划的炸药；

按照所述爆破计划引爆所述炮眼内的炸药。

2.根据权利要求1所述的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，所述爆破计划具体包括：

采用全断面开挖法施工，将所述多功能眼用作辅助眼，按照掏槽眼、辅助眼、周边眼的顺序依次爆破，一次性完成整个隧道断面的爆破作业；或者采用上下台阶法施工，将所述多功能眼用作周边眼，先完成所述上开挖区的爆破作业，再进行所述下开挖区的爆破作业。

3.根据权利要求2所述的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，采用上下台阶法时，在完成所述上开挖区的爆破之后，还包括：

先在所述上开挖区的掌子面上喷射混凝土，待混凝土的强度达到隧道设计强度的70％～80％后，再进行所述下开挖区的爆破。

4.根据权利要求2所述的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，采用上下台阶法时，所述上开挖区的掌子面比所述下开挖区的掌子面超前10～50m。

5.根据权利要求2所述的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，

采用全断面开挖法时，所述多功能眼同步爆破；

采用上下台阶法时，沿远离所述隧道断面中心的方向，所述上开挖区中的多功能眼划分为至少三段依次爆破。

6.根据权利要求1所述的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，于隧道中线的左右两侧各设有一列沿竖直方向排列的所述掏槽眼，且所述掏槽眼倾斜设置以使其内端至所述隧道中线的间距小于其外端至所述隧道中线的间距。

7.根据权利要求6所述的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，所述掏槽眼的外端至所述隧道中线的间距为隧道净宽的20％～30％。

8.根据权利要求6所述的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，所述辅助眼包括设于隧道断面左右两侧的第一辅助眼，每列所述掏槽眼远离所述隧道中线的一侧均设有至少两列所述第一辅助眼，且所述第一辅助眼和与其相邻的掏槽眼朝向相同方向倾斜设置。

9.根据权利要求8所述的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，沿远离所述隧道中线的方向，每列所述第一辅助眼相对隧道断面的夹角逐渐变大。

10.根据权利要求1所述的具备多功能眼的隧道爆破开挖方法，其特征在于，所述辅助眼包括设于隧道断面左右两侧的第一辅助眼、设于隧道断面顶部的第二辅助眼和设于隧道断面底部的第三辅助眼，水平方向上相邻两个第二辅助眼的间距大于水平方向上相邻两个第一辅助眼的间距并小于水平方向上相邻两个第三辅助眼的间距。

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