【正文】 用于圍巖地質(zhì)條件差，隧道開(kāi)挖斷面比較大的隧道，可以采用機(jī)械化施工，提前支護(hù)隧道頂部，保證下部施工的安全，工序相互干擾少，但施工進(jìn)度慢，屬于強(qiáng)支護(hù)，穩(wěn)中求快的施工方式。下部施工 12 可以和上部平行施工，同時(shí)可以對(duì)下部進(jìn)行提前支護(hù)，適用于Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖及受斷層影響嚴(yán)重的地段。 ③ 短臺(tái)階， L=5～ 50m，適用于圍巖地質(zhì)條件較差的地段，隧道斷面開(kāi)挖高度小，臺(tái)階上機(jī)械化施工程度差，主要用于人工開(kāi)挖，不利于出碴運(yùn)輸。各工作面之間有 干擾，但下部施工比較快。當(dāng)圍巖較差時(shí)，也可以變?yōu)槿_(tái)階法施工，上臺(tái)階 3～ 5m，中臺(tái)階 5m，下臺(tái)階 10～ 40m，適用于Ⅳ級(jí)圍巖。 ④ 微臺(tái)階， L=3～ 5m，適用于圍巖地質(zhì)條件較好的地段，及地質(zhì)條件變化頻繁的地段，可以靈活變化施工方法，加快施工進(jìn)度，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件很好時(shí)，可以改為全斷面開(kāi)挖，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件很差時(shí)可以改為短臺(tái)階開(kāi)挖，是最常 用的臺(tái)階法施工方法，可以配合高機(jī)械化施工。適用于Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖。 （ 3）、環(huán)型開(kāi)挖預(yù)留核心土法 這中施工方法主要是針對(duì)軟弱圍巖的開(kāi)挖，預(yù)留核心土可以穩(wěn)定松散的掌子面圍巖，防止坍塌，同時(shí)核 心土可以降低隧道臺(tái)階的高度，有利于進(jìn)行支護(hù)。 （ 4）、中隔壁法（ CD 法） 這種方法主要適用于有可能產(chǎn)生比較大的變形的松散、大跨度的隧道地段，如地鐵等工程。把隧道的開(kāi)挖斷面分成幾部分進(jìn)行獨(dú)立施工，可以加強(qiáng)支護(hù)，控制隧道的變形量，但施工工序繁多，施工進(jìn)度慢。改變施工順序，就可以變?yōu)?CRD 法（交叉中隔壁法）。 另外對(duì)大跨度隧道，軟弱圍巖的施工方法還有雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中洞法。 開(kāi)挖方式 現(xiàn)階段隧道的開(kāi)挖方式有鉆爆法施工和掘進(jìn)機(jī)法施工，掘進(jìn)機(jī)法施工成本高，機(jī)械維護(hù)復(fù)雜，掘進(jìn)速度快，適用于地質(zhì)條件比較好的圍巖。鉆爆法施工適用于各類(lèi)圍巖，施工成本低，但掘進(jìn)速度相對(duì)比掘進(jìn)機(jī)慢。當(dāng)前的隧道施工仍以鉆爆法施工為主。 13 鉆爆法施工的鉆眼分臺(tái)車(chē)鉆眼和人工手持風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆眼施工。臺(tái)車(chē)有2 臂、 3 臂和 4 臂臺(tái)車(chē)，可以多個(gè)鉆臂同時(shí)施工，由電提供動(dòng)力，通過(guò)液壓油泵系統(tǒng)工作。風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)由壓縮空氣提供動(dòng)力，一個(gè)工作面可以配用多臺(tái)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆眼施工?，F(xiàn)階段一般都采用濕鉆，所以還必須提供高壓水。采用臺(tái)車(chē)開(kāi)挖，鉆孔速度快，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，施工成本高，一般用于全斷面快速施工。風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，鉆孔速度慢，特別在硬巖中鉆進(jìn)困難，但可以通過(guò)增加鑿巖機(jī)的數(shù)量，以加 快鉆眼循環(huán)時(shí)間，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，施工成本低，對(duì)作業(yè)面施工環(huán)境污染較大，采用多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工時(shí)，相互之間的干擾小，施工時(shí)必須搭設(shè)簡(jiǎn)易平臺(tái)，如果配合移動(dòng)開(kāi)挖平臺(tái)可進(jìn)行全斷面開(kāi)挖，采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆眼，可適用各種圍巖、各種隧道的施工方法。采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆眼，必須保證高壓空氣、高壓水的供應(yīng)。 鉆爆法施工 1）鉆眼施工 當(dāng)前的隧道開(kāi)挖一般采用光面爆破技術(shù)，以提高圍巖的自穩(wěn)能力。隧道的開(kāi)挖眼主要分為三種：掏槽眼、掘進(jìn)眼、周邊眼，最重要的是掏槽眼和周邊眼，掏槽眼主要?jiǎng)?chuàng)造臨空面，鉆眼精度要求很高，周邊眼主要為了形成光 面爆破效果，孔的間距及裝藥量要求很高。 掏槽形式有直眼掏槽和斜眼掏槽，根據(jù)隧道的開(kāi)挖寬度選用不同的掏槽形式。 對(duì)于直眼開(kāi)挖，鉆眼要作到準(zhǔn)、齊、平、直，周邊眼應(yīng)有少量外差，外插角度不得超過(guò)鉆孔深度的 3～ 5%，周邊眼的開(kāi)孔掛眼應(yīng)該根據(jù)圍巖的級(jí)別，在開(kāi)挖輪廓內(nèi) 5～ 10cm 的地方開(kāi)孔打眼。在有鋼架支撐的地段打周邊眼，更應(yīng)注意其外插角度。 周邊眼一般采用小藥卷間隔裝藥，其它炮眼采用標(biāo)準(zhǔn)藥卷連續(xù)裝藥。由于周邊眼控制著光面效果的形成及影響隧道超欠挖，所以現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該嚴(yán)格檢 14 查、并監(jiān)督周邊眼的開(kāi)挖質(zhì)量。 掏槽炮眼布置在開(kāi)挖斷 面的中部，周邊眼與輔助炮眼的眼底應(yīng)在同一垂直面上，以保證開(kāi)挖面的平整，但掏槽眼應(yīng)加深 10～ 20cm，以加強(qiáng)掏槽效果，提高循環(huán)進(jìn)尺。輔助炮眼交錯(cuò)均勻布置在周邊眼與掏槽眼之間，力求爆下的石碴塊度適合裝碴的需要。 2）裝藥、起爆 (1) 爆破材料 炸藥的種類(lèi)很多，最常用的為銨梯炸藥及水膠炸藥、乳化炸藥，第一種不防水，用于無(wú)水的隧道，后兩種為防水炸藥，可用于地下水比較發(fā)育的隧道。炸藥的直徑有φ 3φ 3φ 3φ 40，長(zhǎng)度 200mm、 400mm。瓦斯隧道采用專(zhuān)用炸藥。 隧道中使用的雷管有火雷管、非電毫秒雷管， 在瓦斯隧道采用電雷管，現(xiàn)在隧道中一般用火雷管引爆非電毫秒雷管實(shí)現(xiàn)隧道的一次性起爆，非電毫秒雷管安全性能好，而且是一次性起爆。非電毫秒雷管分為不同的段別，從1 段到 25 段，相鄰段別時(shí)間存在毫秒差，從 25ms～ 150ms 不等，有利于實(shí)行微差爆破和光面爆破。 導(dǎo)火索，為白色，用來(lái)傳遞火焰給火雷管，并使火雷管在火焰作用下爆炸。燃速 110s/m，緩燃為 180s/m，隧道爆破中使用的導(dǎo)火索長(zhǎng)度不得短于 。普通導(dǎo)火索不能用于瓦斯隧道。 導(dǎo)爆索，為紅色，以單質(zhì)猛炸藥黑索金或泰安做為索芯，經(jīng)雷管起爆后，可以直接引爆其它炸 藥，炸藥含量 16g/m。實(shí)現(xiàn)隧道周邊眼的間隔裝藥。 塑料導(dǎo)爆管，傳遞爆轟波，只能引爆非電毫秒雷管。 (2)影響炸藥爆炸穩(wěn)定性的幾個(gè)因素 爆炸穩(wěn)定性是指炸藥起爆后，能否連續(xù)、完全爆炸的能力。它主要受炸藥的化學(xué)性質(zhì)，爆轟感度以及裝藥密度、藥包大小、起爆能量等因素的影 15 響。 ①臨界直徑：柱狀裝藥時(shí)，被動(dòng)藥卷能發(fā)生殉爆的最小直徑，臨界直徑越小，則其爆炸穩(wěn)定性越好，最常用的 2巖石炸藥的臨界直徑為 18cm。藥卷直徑應(yīng)不小于炸藥的臨界直徑，裝藥直徑越大，其爆炸越穩(wěn)定。 ②最佳密度：對(duì)于炸藥，其裝藥密度越大，則其爆 速越大，爆炸越穩(wěn)定，爆速最大時(shí)的裝藥密度稱(chēng)為最佳密度。 臨界密度：當(dāng)裝藥密度超過(guò)某一值時(shí)，爆炸不穩(wěn)定，甚至拒爆，這時(shí)的炸藥密度稱(chēng)為“臨界密度”。 ③管道效應(yīng)（又叫溝槽效應(yīng)）：藥卷起爆后，產(chǎn)生空氣波，壓縮未爆炸的炸藥，當(dāng)炸藥被壓縮超過(guò)臨界密度，就會(huì)導(dǎo)致爆速下降，甚至斷爆的現(xiàn)象?？刹捎梅蹱钫ㄋ?、水膠炸藥或高感度、高爆速的炸藥，可避免管道效應(yīng)。 ④殉爆距離：一個(gè)藥包爆炸后，能引起它不相接觸的鄰近藥包爆炸，叫被動(dòng)藥包“殉爆”，其最大距離叫殉爆距離，和介質(zhì)性質(zhì)、藥卷直徑等有關(guān)。 （ 3）裝藥、起爆 裝藥要嚴(yán)格按鉆爆設(shè)計(jì) 參數(shù)裝藥，周邊眼采用小藥卷、導(dǎo)爆索間隔裝藥，其它炮眼采用標(biāo)準(zhǔn)藥卷連續(xù)裝藥。 藥卷直接應(yīng)與炮眼的直徑相匹配，不耦合系數(shù)λ =D/d，對(duì)于周邊眼λ應(yīng)大于 ～ ，可減少對(duì)隧道周?chē)鷩鷰r的擾動(dòng)及破壞，對(duì)于其它眼λ應(yīng)在～ ，以提高炸藥的爆破利于效率。 為了發(fā)揮有效炸藥的能量，應(yīng)對(duì)炮孔進(jìn)行堵塞。堵塞長(zhǎng)度一般為 20～30cm。 采用反向裝藥，掏槽眼應(yīng)由專(zhuān)人負(fù)責(zé)裝藥，雷管段別次序不能錯(cuò)，掏槽眼各段盡量拉開(kāi)。 為了防止掏槽眼炸藥產(chǎn)生半拒爆，可用導(dǎo)爆索連接掏槽眼的藥卷，提高傳爆效果。同時(shí)掏槽眼一般采用雙雷管起爆， 其它雷管采用單雷管起爆，連 16 接雷管一般也采用雙雷管 洞內(nèi)每日放炮次數(shù)、時(shí)間要明確規(guī)定；防護(hù)、裝藥、起爆、解除警戒要統(tǒng)一行動(dòng)；多工作面放炮相互影響時(shí)，起爆順序應(yīng)由里向外，里面的未撤出前，外面的嚴(yán)禁起爆。 3）光面爆破和預(yù)裂爆破 光面爆破是周邊眼在其它炮眼起爆后，才一起起爆，即先掏槽眼起爆，首先形成臨空面，其它掘進(jìn)眼在這個(gè)臨空面形成后起爆，然后周邊眼最后起爆形成圓順的開(kāi)挖輪廓。預(yù)裂爆破是周邊眼首先起爆，使隧道巖石沿周邊眼形成一個(gè)預(yù)裂縫，然后里面的巖石再起爆，預(yù)裂縫對(duì)其里面的巖石的爆破有反射及阻隔的作用，從而避免了 隧道開(kāi)挖輪廓外面的巖石受到破壞，首先周邊眼起爆，然后掏槽眼起爆，再掘進(jìn)眼起爆。 ①光面爆破周邊眼間距 E=（ 8～ 16） D=40～ 80cm， E/W=～ （ W 為周邊眼抵抗線，即周邊眼到二圈眼的距離）， W 應(yīng)大于 E，使巖石在爆破時(shí)，相鄰周邊眼首先互相作用形成裂縫，然后崩落，所以周邊眼的藥量只是爆破后使相鄰周邊眼形成裂縫的藥量，藥量不能太大，否則將會(huì)對(duì)隧道周?chē)鷰r體形成破壞，影響隧道的穩(wěn)定。 17 ②周邊眼一般采用爆速較低，猛度較低，傳爆性能良好的炸藥。一般采用小藥卷間隔裝藥，以減弱破壞，周邊眼的裝藥集中度 g=～ ，對(duì)于特破碎的巖石，可采用只裝導(dǎo)爆索，或周邊眼間隔裝藥或不裝藥的方法，以減少對(duì)周?chē)鷰r體的震動(dòng)破壞。 ③周邊眼應(yīng)同時(shí)起爆，使相鄰周邊眼之間形成疊加應(yīng)力波，有利于裂縫的形成。 18 預(yù)留光面層爆破是開(kāi)挖時(shí)，第一次沒(méi)有開(kāi)挖到設(shè)計(jì)輪廓線，預(yù)留 40～60cm 的保護(hù)層，避免隧道爆破對(duì)周?chē)鷰r體的破壞，然后在后面施工中再開(kāi)挖一次的施工方法。 ④預(yù)裂爆破的周邊眼間距一般為 30 cm，炮眼數(shù)多，可以采用間隔裝藥，提高預(yù)裂效果。 ⑤同一個(gè)開(kāi)挖斷面，起爆順序是從臨空面由內(nèi)向外逐層起爆，臺(tái)階是由上向下逐層起爆 。起爆時(shí)差 50ms～ 150ms，最佳在 100ms 左右。 三、隧道的支護(hù) 隧道的支護(hù)有初期支護(hù)和超前支護(hù)兩種。隧道開(kāi)挖后，除堅(jiān)硬、完整、穩(wěn)定的圍巖外，為防止開(kāi)挖后圍巖暴露過(guò)久產(chǎn)生地層壓力增加而造成坍塌，必須及時(shí)支護(hù)確保安全這種支護(hù)為初期支護(hù)。若圍巖完全不能自穩(wěn)，表現(xiàn)為隨挖隨坍，甚至不挖即坍，則須先支護(hù)后開(kāi)挖，稱(chēng)為超前支護(hù)。初期支護(hù)和二次襯砌構(gòu)成復(fù)合式襯砌，共同承擔(dān)圍巖壓力，其中初期支護(hù)是主要的受力結(jié)構(gòu)，在施工中特別重要，支護(hù)僅僅是使圍巖穩(wěn)定的手段，隧道的穩(wěn)定和安全使用才是真正的目的。 19 新奧法施工的錨噴支護(hù)類(lèi) 型有：錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴混凝土、鋼架支撐等，可根據(jù)地質(zhì)狀況及斷面大小，采用一種支護(hù)手段或多種支護(hù)手段聯(lián)合對(duì)圍巖進(jìn)行支護(hù)。 噴錨支護(hù)具有支護(hù)及時(shí)，與圍巖結(jié)合緊密，具有一定的揉性，能有效的控制圍巖變形和提高自承能力的特點(diǎn)，它既是施工支護(hù)，又是永久支護(hù)的一部分，作業(yè)施工速度快，又安全可靠。但是，如果施工質(zhì)量不佳，反而會(huì)給人們?cè)斐商摷俚陌踩?，?dǎo)致事故的發(fā)生。故施工時(shí)，必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求的參數(shù)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，方可保證施工安全。 錨噴支護(hù)的特點(diǎn) 1） 靈活性。多種支護(hù)形式可單獨(dú)使用，也可組合使用，其組合形式和支護(hù)參數(shù)可以根據(jù)圍 巖的穩(wěn)定狀態(tài)，施工方法和進(jìn)度、隧道形狀和尺寸等加以選擇和調(diào)整。 2） 及時(shí)性。錨噴支護(hù)能在施作后迅速發(fā)揮其對(duì)圍巖的支護(hù)作業(yè)。 3） 密貼性。噴射混凝土能與坑道邊的圍巖全面、緊密地粘結(jié)，抵抗巖體之間沿節(jié)理的剪切和張裂。填補(bǔ)了洞壁的凹穴，使洞壁變的圓順，減少應(yīng)力集中。 4） 深入性。錨桿能深入圍巖體內(nèi)部一