第2章岩体隧道钻爆法施工技术(矿山法、新奥法)

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1、第2章岩石隧道钻爆法施工技术岩石是由单体矿物或碎屑在一定的地质作用下，按一定的规律组合成具有某种联结作用的集合体，是岩体的组成部分。岩石按成因可分为沉积岩、变质岩和岩浆岩。预备知识：在工程地质中，把工程作用范围内具有一定的岩石成分、结构特征及赋存于某种地质环境中的地质体称为岩体。岩体是在内部的联结力较弱的层理、片理和节理、断层等切割下，具有明显的不连续性。这是岩体的重要特点，使岩体结构的力学效应减弱和消失。使岩体强度远远低于岩石强度，岩体变形远远大于岩石本身，岩体的渗透性远远大于岩石的渗透性。一、隧道施工方法分类方式：第一节概述二、岩体隧道施工方法（一）矿山法

2、它是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式衬砌作为永久性支护的施工方法。矿山法施工的“十二字原则”（1）少扰动；（2）早支撑；（3）慎撤换；（4）快衬砌。预备知识：岩体应力圈岩爆，是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。一般情况下发生在围岩级别为I类围岩中。岩爆-产生的条件1．近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能，当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时；2．围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储存能量，而其变形特性属于脆性

3、破坏类型，当应力解除后，回弹变形很小;3．埋深较大(一般埋藏深度多大于200m)且远离沟谷切割的卸荷裂隙带；4．地下水较少，岩体干燥;5．开挖断面形状不规则，大型洞室群岔洞较多的地下工程，或断面变化造成局部应力集中的地带。岩爆-特点1．岩石砂岩为主，岩石坚硬干燥，在未发生前，无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，会突然发生岩石爆裂声响，石块一般应声而下。2．岩爆发生的地点多在新开挖的掌子面及距离掌子面1～3倍洞径范围内，个别的也有距新开挖工作面较远。3．岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可达数吨重。小者形状常呈中间厚、周边

4、薄、不规则的鱼鳞片状脱落，脱落面多与岩壁平行。4．岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆。5．由于爆破振动影响，造成开挖洞段应力重新分布，造成碛头较大面积岩爆、爆落出的小块鱼鳞片状碎屑甚至堵塞整个巷道。矿山法施工顺序:（1）先墙后拱法：又称为顺作法，它通常是在隧道开挖成形后，再由下至上施作模筑混凝土衬砌。（2）先拱后墙法：又称为逆作法，它是先将隧道上部开挖成形并施作拱部衬砌后，在拱圈的掩护下,再开挖下部并施作边墙衬砌。（二）新奥法新奥法以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，以维护

5、和利用围岩自稳能力为基点，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段，及时进行支护，以便控制围岩的变形与松驰，使围岩成为支护体系的一部分，形成了锚杆、喷射混凝土和隧道围岩组成的三位一体的承载结构，共同支承岩体压力。锚杆锚杆，英文“Bolt”；“bolting（准确称谓）”；“anchor（早期称谓）”是当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分，他将巷道的围岩加固在一起，使围岩自身支护自身。现在锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡，隧道，坝体进行主体加固。新奥法施工程序流程:新奥法施工采取的基本原则:（1）少扰动；（2）早喷锚；（3）勤量测；（4）紧封闭。

6、新奥法施工特点:（1）开挖作业多采用光面爆破和预裂爆破，并尽量采用大断面或较大断面开挖，以减少对围岩的扰动；（2）隧道开挖后，尽量利用围岩的自承能力，充分发挥围岩自身的支护作用；（3）根据围岩的特征，采用不同的支护类型和参数，适时施作密贴于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆初期支护，以控制围岩的变形和松驰；（4）在软弱破碎围岩地段，使断面及早闭合，以有效地发挥支护体系的作用，保证隧道的稳定；（5）二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩与支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度；（6）尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中；

7、（7）通过施工中对围岩和支护结构的动态观察、量测，合理安排施工程序，进行隧道工程的信息化的设计、施工与管理。三、隧道开挖施工方法（一）隧道开挖方式隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一，因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进行综合分析，采用适当的开挖方式和方法。按开挖隧道的横断面分部情形可分为：(1)全断面开挖法；(2)台阶开挖法；(3)分部开挖法；(4)若干变化开挖方案。（1）全断面开挖法全断面开挖法就是将全部设计断面一次开挖成型，再修筑衬砌的施工方法。全断

8、面一次开挖法主要工序:使用移动式钻孔台