地下工程施工ppt课件第1章 岩石平洞钻爆法施工.ppt
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1、第1章 岩石平洞钻爆法施工,1,1.1 基本施工方案,1.1.1 全断面一次开挖法1.1.2 分断面两次开挖法1.1.3 台阶工作面法1.1.4 导洞施工法,分部开挖法,主要内容,一次开挖法,2,1.1.1 全断面一次开挖法,全断面一次开挖成形。,按整个设计掘进断面一次向前挖掘推进的施工方法。在工作面的全部垂直面上打眼,然后同时爆破或分次爆破,使整个工作面推进一个进尺。,3,开挖断面较大时,采用凿岩台车或钻孔台架钻孔,一次爆破成洞,通风排烟后,用大型装岩(渣)机及配套的运载车辆将矸石运出。 台架一般为自制,如图。,4,矿山巷道断面较小,一般先登矸进行拱部锚喷支护,矸石出完后再进行墙部支护。 交
2、通隧道断面大,通常需进行两次支护,初次支护用钢拱架及锚喷,二次支护配备有活动模板及衬砌台车灌筑且在后期进行。,适用条件: 围岩稳定、坚硬、完整、开挖后不需临时支护的类围岩的石质巷(隧)道以及高度不超过5m、断面不超过30m2的中小型断面巷道。 但近几年来,随着大型施工设备的不断出现、施工机械化程度和施工技术的不断提高,全断面一次施工的隧道越来越多。,5,优点: 洞内作业空间大,工作面宽敞,能使用大型高效设备; 施工组织与管理比较简单; 能较好地发挥深孔爆破的优越性; 通风、运输、排水、管线铺设等工作较便利。缺点: 要使用笨重而昂贵的钻架;一次投资大;由于使用了大型机具,需要有相应的施工便道、组
3、装场地、检修设备以及能源等;隧道较长、地质情况多变必须改换其它施工方法时需要较多时间;多台钻机同时工作时的噪音极大。,6,2.1.2 分断面两次开挖法,该法是将断面分成两部分,在全长范围内或一个较长的区段内先开挖好一个部分,再开挖另一个部分。 适合于: 稳定岩层中断面较大、长度较短隧道 要求快速施工,为另一隧道探清地质情况的隧道 根据各分层施工顺序不同,分为: 上半断面先行施工法 下半断面先行施工法 先导洞后全断面扩挖法,7,先将隧道上半断面在全长范围内开挖完毕,然后再开挖下半断面。上下断面面积的比值取决于所采用的开挖设备和岩石的稳定性。 上分层开挖时作好初次支护,多用喷锚支护。下分层开挖时,
4、洞道两侧进行初次支护并与上部支护接拱。 下分层可采取垂直、倾斜或者水平的炮眼进行爆破开挖,钻孔和装岩可同时进行。 下部断面推进一定距离后,在后方进行二次支护(衬砌),(1)上半断面先行施工法,8,特点: 开挖面高度不大; 不需要笨重的衬砌模板和笨重的钻架; 下分层运岩和钻孔可平行作业,进度快; 下分层爆破有两个临空面,效率高; 需在两个平面上铺设道路和管道。,9,先将下半断面开挖完,再开挖上半断面。 下半断面采用全断面开挖并进行衬砌。上部断面可以站在岩堆上钻孔(水平孔)或从隧道地板向上钻垂直孔。 在下部掘通后,上部可从两个洞口组织钻孔和装岩作业。,(2) 下半断面先行施工法,只在一定地质条件下
5、及没有钻架或使用钻架不经济时使用。,主要缺点: 岩堆上钻孔不方便也不安全。 下断面开挖时要支护顶板,浪费。,10,先沿中线开挖导洞,再扩挖。 导洞位置:隧道底板或顶板或中部(拱基线水平)。 导洞施工:钻爆法或掘进机。 优点:有利于地质调查、水及有害气体的排放; 能使岩体中的高应力预先释放; 便于多头扩挖,爆破效率高,施工速度快。,(3) 先导洞后全断面扩挖法,11,南昆铁路米花岭隧道先导坑后全断面扩挖设备布置1门架式凿岩台车;2挖装机;3梭式矿车;4蓄电池电机车,12,1.1.3 台阶工作面法,将巷(隧)道断面分成若干(一般为23)个分层,各分层在一定距离内呈台阶状同时推进。 形式: 正台阶、
6、 反台阶特点:缩小了断面高度,不需笨重的钻孔设备; 后一台阶有两个临空面,爆破效率高。,1)正台阶施工法 (下行分层施工法),13,正台阶施工法 (下行分层施工法),先开挖上半断面,待开挖至一定距离后再同时开挖下半断面的施工方法。 形式:长台阶法、中台阶法(1020m)、短台阶法(46m)、微台阶法(23m)。,14,南京地铁一号线土质隧道“长台阶工作面”施工,卸土口,手推车,铺板,钢拱架,墙部支架腿。与拱架联接,运渣车,横梁,15, 上下分层的错距要合理。过大,上分层出岩困难;过小,上分层钻眼不便。 应尽量减少分层数。 要根据围岩情况及永久衬砌形式合理确定掘和砌之 间的协调关系。,施工要点:
7、,特点:上部钻孔可与下部装渣同时作业,适用:围岩稳定性较好。岩石或土层。,16,上部台阶预留核心土环挖法,如果顶部围岩不好时,上台阶施工应采用环挖预留核心土法,即先进行顶部环形开挖,并进行初次支护,再挖去中心土,施工顺序图所示。,17,2)反台阶施工法 (上行分层施工法),先挖掘下部分层,再依次向上挖掘其余各分层。,特点: 下部断面可全宽开挖,空间大,便于出渣、运输。 上部施工需架设棚架。 较适合于围岩稳定情况。 安全性比较差,故应用不多。,18,1.1.4 导洞施工法,先以一个或多个小断面导洞(也称导坑)超前一定距离开挖,随后逐步扩挖至设计断面,并相机进行砌筑的方法。 主要用于:地质条件复杂
8、或断面特大的工程。,中央下导洞施工法,先墙后拱法,先拱后墙法,中央上导洞施工法,侧壁导洞施工法,中洞法,单侧壁导洞法,双侧壁导洞法,中隔墙法,19,顶部:先挑顶后开帮,在开帮的同时完成砌墙工作。 上部石渣均可经由漏斗漏到棚下的斗车内。 围岩条件允许时,可将部与部合并、部与部合并、部与部合并,即成为三部开挖法。,1)中央下导洞施工法,(1)先墙后拱法,20,优点: 可容纳较多人员同时施工; 上部爆破临空面多,爆破效果好; 棚架上石渣由漏斗口漏入车内,省力。 先墙后拱连续衬砌施工,整体性好。缺点: 需要长棚架,耗材多,棚架易炸坏。 工作面距离长,围岩暴露时间长,不利安全。,21,特点: 效率高,速
9、度快,安全好。 耗材多,爆破易损坏棚架,衬砌整体性差。,条件允许时,也可将、部合并,、部合并,与部形成三部开挖法,以使工序简化。,(2)先拱后墙法,22,2)中央上导坑施工法,导坑超前开挖并架临时支撑,随后落底,更换导坑支撑。最后依次扩大两侧,并立即进行砌筑。 然后挖掘(可分层开挖),两侧墙、交替开挖,每侧开挖完成后立即砌墙和。,23,适用:围岩稳定性较差的石质或土质隧道 长度较短(300m以内)的隧道。 特点: 拱部衬砌及时,围岩暴露时间短。 施工干扰大,进度慢。 衬砌整体性差。,24,(1)单侧壁导洞法,先在隧道的一侧超前开挖一个小断面导洞,再开挖其余部分。,适用:断面较大,松软围岩。,注
10、意: 导洞宽度:不能太大,一般不超过洞宽的一半,否则就成为中隔墙法了。 导洞高度:到起拱线为宜。,3)侧壁导洞法,25,首先开挖导洞1,并进行钢拱架支撑和锚喷支护,待导洞向前掘进一定距离后,再在后面进行基本断面2和3部分的开挖,并进行初次支护。 2、3部分采用正台阶式开挖,掘至导洞位置后,停止掘进,拆除中间支撑,施工仰拱。,1,2,3,临时支撑,如果围岩条件许可,2、3部分也可不设台阶,一步开挖,26,(2)双侧壁导洞法(眼镜法),适用于浅埋大跨度隧道,地表下沉量要求严格,围岩条件特别差时。两侧导洞可同时施工(两开挖面前后应错开一定距离),也可先后施工。两侧导洞分台阶式开挖,中部可分23层、呈
11、台阶式开挖。,27,设横撑(双眼镜法),如果侧向变形大,也可在导洞的中部设置横撑,形成双眼镜。,两侧导洞每一部分挖完后都要进行初次支护,并设置临时壁墙支撑。临时支撑在砌筑仰拱时拆除。,28,在软弱围岩大隧道中,先开挖隧道的一侧,并施作中隔壁墙,然后再分部开挖隧道的另一侧的施工方法。如围岩不好,每侧开挖时可采用台阶法。,4)中隔壁法,(1)CD法,台阶法,29,隧道宽度较大,如果围岩很不稳定,侧向变形大,仅竖向设置中隔墙难以保证隧道的稳定性时,就需采用交叉中隔墙施工法,即在水平方向再设置12层横向支撑。,1,2,3,4,(2)CRD法:交叉中隔墙法,30,1,2,3,4,5,6,设两道横支撑,3
12、1,5)中洞法,双连拱型隧道,32,在连拱隧道或单线隧道的喇叭口地段,先开挖两洞之间立柱(或中墙)部分,并完成立柱(或中墙)混凝土浇筑后,再进行左右两洞开挖的施工方法。,33,挪威地下冰球场(奥运会用),长90m,宽60m,高25m容纳6000人1991年开工1993年建成,工程实例,34,北京地铁西单车站,35,北京饭店地下停车场:,36,1.2 钻眼爆破作业,钻眼机具掏槽方式爆破参数炮眼布置装药结构与起爆技术爆破说明书和爆破图表,主要内容,37,1.2.1 钻眼工作,1)钻眼机械,钻机分类:,38,(1)气腿式风动凿岩机(使用最为普遍),气腿式风动凿岩机,多台凿岩机同时钻眼:凿岩机台数,一
13、般每0.60.8m洞宽配备一台。或根据岩石情况确定:坚硬岩石中,常为2.02.5m2配备一台;在中硬岩石中,可按2.53.5m2配备一台。 在高度较大的地下工程、采用多台凿岩机同时工作时,要使用自制凿岩台架。,39,风管、水管连接 掘进面使用风、水设备较多,且拆卸移动频繁。为减小影响,供风、供水设施应予以恰当的布置。 一般情况下,布置如图所示:在工作面集中供风、供水,将分风、分水器设置在洞道两侧,既方便钻眼,又不影响其它工作。分风、分水器通过集中胶管与主干管连接。,40,凿岩机器人,凿岩台车,(2)凿岩台车,41,2)钻具: 钎杆:冲击式凿岩的工具,传递冲击功 整体钎子、活动钎子(广泛使用)。
14、 中空六边形或中空圆形(重型钻机或深孔接杆钻进),钎头: 一字形、十字形、字形、柱齿形等。 柱齿形是一种新发展起来的钎头,其特点是重复破碎少、耐磨,适用于磨蚀性高的岩层。,42,柱齿钻头,43,1.2.2 爆破工作,炮眼类型,按用途和位置分: 掏槽眼 辅助眼(崩落眼) 周边眼: 顶眼 帮眼 底眼,44,布置实例,45,按钻孔的角度分: 斜眼掏槽:炮眼方向与工作面倾斜。孔眼受巷道断面大小的限制,碎石抛掷距离大。 直眼掏槽:垂直于工作面且相互平行。可实现多台钻机同时作业;矸石抛掷距离小,岩堆集中;不受断面大小限制。但总炮眼数目多,炸药消耗量大。按钻孔的布置形式分: 锥形、楔形、单向形、角柱式、螺旋
15、式等,1) 掏槽方式,46,(1)锥形掏槽,属于斜眼掏槽,爆破后槽口呈角锥形,常用于坚硬或中硬整体岩层。根据孔数的不同有三眼锥形和四眼锥形。 这种掏槽不易受工作面岩层层理、节理及裂隙的影响,掏槽力量集中,故较为常用。但打眼时眼孔方向掌握较难。,47,适用于各种岩层,特别是中硬以上岩层。掏槽可靠,技术简单、应用最广。槽口水平时称为水平楔形,垂直时称为垂直楔形。炮眼底部两眼相距200300mm,炮眼与工作面相交角度为60左右。断面较大、岩石较硬、眼孔较深时,还可采用复楔形,内楔眼深较小,装药也较少,并先行起爆。 一般情况下采用垂直楔形较多。,(2)楔形掏槽,水平楔形 垂直楔形 复楔形,48,(3)
16、单向掏槽适用于中硬或具有明显层理、裂隙或松软夹层的岩层。根据自然弱面的赋存情况,可分别采用底部、侧部或中部掏槽,如图1.23所示。底部掏槽中炮眼向上的称爬眼,向下的称插眼。侧部掏槽一般向外倾斜,倾斜角度为5070。,单向掏槽,49,(4)角柱式掏槽适用于中硬以上岩层。各眼相互平行且与工作面垂直。其中有的眼不装药,称为空眼。,双空孔菱形 .六角柱形,单空孔三角柱形 中空四角柱形,50,(5)螺旋式掏槽,所有装药眼都绕空眼呈螺旋线状布置。4号孔顺序起爆,逐步扩大槽腔。 爆破效果较好,炮眼较少而槽腔较大,后继起爆的装药眼易将碎石抛出。空眼距各装药眼(、号眼)的距离可依次取空眼直径的1.8倍、倍、3.
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