隧道畢業(yè)設(shè)計(jì)--時(shí)速200km及以上鐵路隧道設(shè)計(jì)與施工

1、<p>　　時(shí)速200km及以上鐵路隧道</p><p><b>　　設(shè)計(jì)與施工 </b></p><p>　　Design and Construction of Railway Tunnel </p><p>　　with the Speed of 200km.p.h and Above </p><p>

2、　　2011屆 土木工程 學(xué)院</p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 土木工程</p><p><b>　　學(xué) 號(hào) </b></p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p><b>　　指導(dǎo)教師 </b></p><p>　　完成日期 2011年 5

3、 月 29日</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　合武線盧家山二號(hào)隧道是時(shí)速350km的高速鐵路隧道。該隧道屬于大斷面的短隧道。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包

4、括：各級(jí)圍巖荷載計(jì)算、利用有限元軟件進(jìn)行二襯的內(nèi)力計(jì)算、開(kāi)挖方法設(shè)計(jì)、爆破設(shè)計(jì)、復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)、防水以及監(jiān)測(cè)等。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用了新奧法施工，盡量保護(hù)圍巖，發(fā)揮圍巖的自承能力。進(jìn)口和出口段采用明挖法修建拱式明洞；洞身段III級(jí)圍巖段采用臺(tái)階法進(jìn)行施工，爆破開(kāi)挖；IV級(jí)圍巖段采用臺(tái)階法預(yù)留核心土進(jìn)行施工，機(jī)械開(kāi)挖； V級(jí)圍巖段采用了CRD法進(jìn)行施工，機(jī)械開(kāi)挖，同時(shí)采用超前錨桿進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)。設(shè)計(jì)中

5、介紹了開(kāi)挖方法的具體施工流程。</p><p>　　施工工藝方面，整個(gè)施工過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，保證施工安全和施工質(zhì)量。施工期間還采用地質(zhì)雷達(dá)法和超前鉆探取芯法進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，進(jìn)一步保證了施工的安全進(jìn)行。此外設(shè)計(jì)中還給出了初期支護(hù)、二次襯砌和防排水施工工藝的措施和方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：高速鐵路隧道 新奧法 結(jié)構(gòu)計(jì)算 爆破設(shè)計(jì) 監(jiān)控量測(cè) </p><p

6、><b>　　Abstract</b></p><p>　　No.2 Lujiashan railway tunnel is between Hefei and Wuhan,it is the high-speed rail tunnel as 350km per hour. The tunnel is a large sections tunnel and belong to sho

7、rt tunnel. In this article, main design contents include: calculation of different surrounding rock load , calculation of internal force in the second lining , design of excavation , design of blasting , design of compos

8、ite linings , design of waterproof and monitoring, etc.</p><p>　　NATM is adopted in this design , with the purpose of try to protect the surrounding rock. Open cut tunnle is built at the entrance and exit of

9、 the tunnle by open and cover method. For III levelsurrounding rockmass in this tunnel，steps method is used and blasting excavation；for level IV surrounding rock , three steps reserve core soil is used and mechanical ex

10、cavation;for V level surrounding rock, CRD method is adopted and mechanical excavation ,meanwhile,advanced bolt is built over the V level</p><p>　　Construction technology is introduced in the article. Durin

11、g the course of construction , monitoring measurements must conducted From beginning to end ,in order to ensure construction safety and construction quality. During construction period ,Geological radar cooperate advanc

12、ed drilling core to ensure the safty. In addition, primary support , secondary lining and waterproof and drainage construction craft are introduced.</p><p>　　Keywords: High speed Railway tunnel NATM Struct

13、ure calculation Blasting design </p><p>　　Monitoring measurement</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景1</p>&

14、lt;p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容2</p><p>　　第2章 盧家山二號(hào)隧道概況3</p><p>　　第3章 結(jié)構(gòu)計(jì)算4</p><p>　　3.1 二襯結(jié)構(gòu)計(jì)算原理4</p><p><b>　　3.2荷載計(jì)算4</b>&l

15、t;/p><p>　　3.2.1荷載計(jì)算公式4</p><p>　　3.2.2荷載計(jì)算6</p><p>　　3.3襯砌內(nèi)力計(jì)算7</p><p>　　3.4二次襯砌強(qiáng)度檢算及配筋11</p><p>　　3.4.1強(qiáng)度檢算公式11</p><p>　　3.4.2強(qiáng)度檢算及配筋13<

16、;/p><p>　　3.5隧道的結(jié)構(gòu)形式以及支護(hù)參數(shù)14</p><p>　　第4章 隧道施工16</p><p>　　4.1 總體方案16</p><p>　　4.2 開(kāi)挖方法和工序16</p><p>　　4.2.1 明挖法16</p><p>　　4.2.2 CRD法施工

17、17</p><p>　　4.2.3臺(tái)階法施工19</p><p>　　4.3爆破設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.3.1 Ⅲ級(jí)圍巖段爆破設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.3.2 Ⅳ級(jí)圍巖段爆破設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.3.3鉆爆施工25</p><p>　　4.4 裝渣與運(yùn)

18、輸26</p><p>　　第5章 施工工藝27</p><p>　　5.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)27</p><p>　　5.2 監(jiān)控量測(cè)27</p><p>　　5.2.1 量測(cè)目的27</p><p>　　5.2.2 監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目27</p><p>　　5.2.3 監(jiān)控量測(cè)的主要設(shè)備

19、28</p><p>　　5.2.4 監(jiān)控量測(cè)流程28</p><p>　　5.2.5監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)布置、量測(cè)斷面29</p><p>　　5.2.6 圍巖壓力和兩層襯砌間壓力量測(cè)31</p><p>　　5.2.7數(shù)據(jù)分析與反饋31</p><p>　　5.3超前注漿小導(dǎo)管31</p>&l

20、t;p>　　5.3.1 超前小導(dǎo)管設(shè)計(jì)參數(shù)32</p><p>　　5.3.2 超前小導(dǎo)管施工32</p><p>　　5.4初期支護(hù)32</p><p>　　5.4.1 噴射混凝土32</p><p>　　5.4.2 錨桿34</p><p>　　5.4.3 鋼筋網(wǎng)36</p><

21、;p>　　5.4.4 格柵鋼架37</p><p>　　5.5二次襯砌38</p><p>　　5.5.1二次襯砌施工概述38</p><p>　　5.5.2二次襯砌施工準(zhǔn)備工作39</p><p>　　5.5.3混凝土的灌注、養(yǎng)護(hù)與拆模40</p><p>　　5.6 隧道防排水設(shè)計(jì)40</

22、p><p>　　5.6.1 洞口防排水40</p><p>　　5.6.2 洞內(nèi)防排水40</p><p><b>　　第6章 結(jié)論44</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45</b></p><p><b>　　致 謝46</b>&l

23、t;/p><p>　　附錄A 外文翻譯資料47</p><p><b>　　A.1英文47</b></p><p><b>　　A.2譯文51</b></p><p><b>　　附錄B 圖紙55</b></p><p><b>　　第1章

24、 緒論</b></p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　隨著我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，全社會(huì)客運(yùn)量和貨運(yùn)量都成倍增長(zhǎng)。鐵路在長(zhǎng)途運(yùn)輸中占有明顯優(yōu)勢(shì)。高速鐵路是現(xiàn)代化鐵路的重要標(biāo)志，隧道是關(guān)鍵的基礎(chǔ)工程之一。高速鐵路的修建為了獲得更好的線路線性，為了環(huán)保的需要，必然會(huì)出現(xiàn)大量的隧道群。目前我國(guó)大規(guī)模、高標(biāo)準(zhǔn)的鐵路建設(shè)全面展開(kāi)

25、，客運(yùn)專(zhuān)線對(duì)隧道的工程質(zhì)量、耐久性、環(huán)境與水土保持、運(yùn)營(yíng)管理等提出了更高的要求。</p><p>　　近幾年來(lái)，從引進(jìn)時(shí)速200公里高速列車(chē)技術(shù)，到自主開(kāi)發(fā)時(shí)速350公里、380公里“和諧號(hào)”動(dòng)車(chē)組；從京津城際鐵路運(yùn)營(yíng)到京滬高鐵即將開(kāi)通，中國(guó)迅速跨入引領(lǐng)世界的“高鐵時(shí)代”！而我國(guó)多山的特點(diǎn)使得對(duì)隧道技術(shù)的研究對(duì)實(shí)現(xiàn)高鐵時(shí)代具有了更為重要的意義。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀&

26、lt;/p><p>　　高速鐵路隧道與常速鐵路隧道最大的區(qū)別就是當(dāng)列車(chē)以高速通過(guò)隧道時(shí)，產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)對(duì)行車(chē)、旅客舒適度、列車(chē)相關(guān)性能和洞口環(huán)境的不利影響十分明顯，因此，在隧道斷面確定的時(shí)候必須考慮到空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。</p><p>　　施工方面，目前各國(guó)的高速鐵路隧道施工方法仍以新奧法為主，以噴射混凝土錨桿作為主要支護(hù)手段，通過(guò)監(jiān)測(cè)控制圍巖的變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。新奧

27、法是按照實(shí)際觀察到的圍巖動(dòng)態(tài)的各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)指導(dǎo)開(kāi)挖隧道的方法。新奧法施工原則可以歸納為充分保護(hù)，并利用圍巖的自承能力；施工要點(diǎn)為控制爆破、錨桿支護(hù)和施工監(jiān)測(cè)；實(shí)施方法為設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)三位一體的動(dòng)態(tài)模式。</p><p>　　隧道的開(kāi)挖方法是影響圍巖穩(wěn)定的重要因素之一。斷面開(kāi)挖方法的選擇要注重開(kāi)挖方法的多樣性。如開(kāi)挖隧道的TBM法、礦山法、不是相互排斥的方法，而是可以選擇、可以組合的方法。在選擇開(kāi)挖方法時(shí)，一方面要

28、考慮隧道圍巖地質(zhì)條件，一方面要考慮坑道范圍內(nèi)巖石的堅(jiān)硬程度。高速鐵路隧道大部分屬于大斷面隧道，為了減少開(kāi)挖對(duì)圍巖的擾動(dòng)，充分“保護(hù)圍巖”，同時(shí)減小震動(dòng)，保護(hù)隧道附近對(duì)震動(dòng)有較高要求的結(jié)構(gòu)物，選擇部分地質(zhì)件適宜的隧道采用銑挖機(jī)、單臂掘進(jìn)機(jī)、液壓破碎機(jī)、大功率挖掘機(jī)等裝備開(kāi)挖，將是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，這種采用非鉆爆法施工的工法會(huì)逐步完善。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外鐵路隧道施工機(jī)械的發(fā)展正朝著高速、高精的數(shù)控技術(shù)發(fā)展。 </p><p>

29、　　國(guó)內(nèi)外隧道施工都充分證實(shí)了在高速鐵路隧道施工階段，重視和加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，最大限度地利用地質(zhì)理論和先進(jìn)的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)，預(yù)測(cè)開(kāi)挖工作面前方的地質(zhì)情況，對(duì)于安全施工、提高工效、縮短施工周期、避免事故損失都具有重要意義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的儀器設(shè)備也更加精密。國(guó)內(nèi)外隧道施工期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)方法的發(fā)展主要經(jīng)歷了地質(zhì)法階段、超前平行導(dǎo)坑階段、超前水平鉆孔階段、無(wú)力探測(cè)法階段。目前應(yīng)用較廣的有TSP超前預(yù)報(bào)，和地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)

30、報(bào)法。TSP超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)具有適用范圍廣、預(yù)報(bào)距離長(zhǎng)、時(shí)間短、對(duì)施工干擾小、費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，可推斷斷層和巖石破碎帶等不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、產(chǎn)狀、及巖石動(dòng)力參數(shù)。地質(zhì)雷達(dá)對(duì)隧底、邊墻、隧頂外圍巖的不良地質(zhì)探測(cè)效果最好，在超前平行導(dǎo)坑中應(yīng)用可對(duì)正洞起到超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的作用。</p><p>　　1.3本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容</p><p>　　(1) 計(jì)算IV級(jí)、V級(jí)圍巖荷載，確定不同的圍巖級(jí)別條件下襯砌

31、類(lèi)型，襯砌長(zhǎng)度，二襯厚度和計(jì)算配筋，進(jìn)行洞身二襯結(jié)構(gòu)檢算，并繪制襯砌結(jié)構(gòu)橫剖面圖，結(jié)構(gòu)配筋圖。</p><p>　　(2)按工程類(lèi)比法確定不同的圍巖級(jí)別條件下隧道的初支結(jié)構(gòu)及形式。</p><p>　　(3)進(jìn)行隧道總體施工方案設(shè)計(jì)，包括總體施工部署、進(jìn)洞方案、洞身不同圍巖段開(kāi)挖方法等。</p><p>　　(4)設(shè)計(jì)具體的施工工藝，包括開(kāi)挖、出碴、初支、二襯、防水

32、工程、量測(cè)及其它相關(guān)施工工藝，繪制相應(yīng)的施工工法步序圖，防水結(jié)構(gòu)圖，監(jiān)測(cè)布置圖以及其它必要附圖。</p><p>　　第2章 盧家山二號(hào)隧道概況</p><p><b>　　2.1 工程概況</b></p><p>　　合武線盧家山二號(hào)隧道進(jìn)口里程KD136+155，出口里程DK136+371，全長(zhǎng)216m。</p><p&

33、gt;<b>　　2.2地質(zhì)概況</b></p><p>　　盧家山二號(hào)隧道全程地質(zhì)較單一，為第四系殘積粉質(zhì)粘土、黃褐色、硬塑、厚度0.5～1m，侏羅系上統(tǒng)白大畈組凝灰?guī)r，紫灰色，全風(fēng)化～弱風(fēng)化，地下水不發(fā)育。</p><p>　　其中，DK136+155～DK136+207是V級(jí)圍巖段，長(zhǎng)52m；DK136+207～DK136+250是IV級(jí)圍巖段全長(zhǎng)43m；DK1

34、36+250～DK136+342是III級(jí)圍巖段，全長(zhǎng)92m；DK136+342~DK136+371為V級(jí)圍巖段，長(zhǎng)29m。</p><p><b>　　第3章 結(jié)構(gòu)計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)隧道地質(zhì)情況，運(yùn)用工程類(lèi)比法確定本隧道所有圍巖段均采用復(fù)合式襯砌，襯砌結(jié)構(gòu)必須滿足運(yùn)營(yíng)安全要求、防水要求和美觀要求。</p><p>　　3

35、.1 二襯結(jié)構(gòu)計(jì)算原理</p><p>　　盧家山二號(hào)隧道Ⅳ級(jí)圍巖、Ⅴ級(jí)圍巖的二次襯砌結(jié)構(gòu)都采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算。這種方法又叫作“荷載-結(jié)構(gòu)”法，這種方法是將支護(hù)和圍巖分開(kāi)考慮，支護(hù)結(jié)構(gòu)是承載主體，地層對(duì)結(jié)構(gòu)的作用只是產(chǎn)生作用在地下結(jié)構(gòu)上的荷載，以計(jì)算襯砌在荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力和變形的方法。其設(shè)計(jì)原理是按圍巖分級(jí)或由實(shí)用公式確定圍巖壓力，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的約束作用是通過(guò)彈性支承來(lái)體現(xiàn)的，而圍巖的承載能力則在確定

36、圍巖壓力和彈性支承的約束能力時(shí)間接考慮。</p><p><b>　　3.2荷載計(jì)算</b></p><p>　　3.2.1荷載計(jì)算公式</p><p><b>　　(1)判斷深淺埋 </b></p><p>　　式中 ——深淺埋隧道分界的深度</p><p><b&g

37、t;　　——等效荷載高度值</b></p><p>　　系數(shù)2～2.5在松軟的圍巖中取高限，而在叫堅(jiān)硬圍巖中去低限。當(dāng)隧道覆蓋層厚度h≧Hp時(shí)為深埋，＜h﹤時(shí)為淺埋，h＜時(shí)為超淺埋。</p><p>　?。?）當(dāng)隧道為深埋時(shí)，采用我國(guó)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》所推薦的單線、雙線、及多線鐵路隧道按破壞階段設(shè)計(jì)時(shí)垂直壓力公式</p><p>　　式中hq——等效荷

38、載高度值；</p><p>　　S——圍巖級(jí)別，如III 級(jí)圍巖S=3；</p><p><b>　　——圍巖的容重；</b></p><p>　　w——寬度影響系數(shù)，其值為w=1+i(B-5）</p><p>　　其中B——坑道寬度（m）；</p><p>　　i——B每增加一米，圍巖壓力的增減

39、率（以B=5m為基準(zhǔn)），當(dāng)B<5 時(shí)取i=0.2，B>5m，取i=0.1。</p><p>　　水平均布松動(dòng)壓力e按表3-1中的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算（一般取平均值）。</p><p>　　表3-1 水平均布松動(dòng)壓力</p><p>　　(3)當(dāng)隧道為淺埋時(shí)，分兩種情況</p><p>　　①我國(guó)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦，當(dāng)隧道埋深小于或等

40、于等效荷載高度時(shí)（即＜時(shí)），圍巖垂直均布?jí)毫?lt;/p><p><b>　　式中——圍巖容重；</b></p><p><b>　　——隧道埋置深度。</b></p><p>　　圍巖水平均布?jí)毫按朗金公式計(jì)算 </p><p>　　e=（q＋0.5Ht）tan2 （－0.5）</p>

41、<p>　　②我國(guó)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦，當(dāng)隧道埋深大于等效高度（即h﹥）時(shí)，圍巖的垂直均布松動(dòng)壓力計(jì)算為：</p><p><b>　　= </b></p><p>　　式中k——壓力縮減系數(shù)，其值為k=1－　　　　　</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>

42、;<b>　　(3-2)</b></p><p>　　B ——隧道開(kāi)挖高度；</p><p>　　H ——洞頂巖體覆蓋厚度。</p><p>　　表3-2 各級(jí)圍巖的及 值</p><p><b>　　求圍巖水平松動(dòng)壓力</b></p><p>　　若水平壓力按梯形分布，則

43、作用在隧道頂部和底部的水平壓力可直接寫(xiě)為</p><p>　　為側(cè)壓力系數(shù)，可由式 3-1計(jì)算</p><p>　　若水平壓力均布，則 </p><p><b>　　3.2.2荷載計(jì)算</b></p><p>　　盧家山二號(hào)隧道，進(jìn)口里程DK136+155，出口里程DK136+371，隧道全長(zhǎng)216m。 </p

44、><p>　　(1)里程DK136+155至DK136+207為V級(jí)圍巖，總長(zhǎng)52m，最大埋深：h=9.4m。=0.452S-1[1+i(B-5)]=13.4208m</p><p>　　h<,所以按超淺埋計(jì)算。</p><p>　　選取DK136+207里程處斷面，h=9.4m，選取=20kN/m3 </p><p>　　圍巖垂直壓力：

45、q=h=209.4=188kN/m2</p><p>　　圍巖水平壓力：e=（q＋0.5Ht）tan2（）</p><p>　　=（188+0.52011.88）tan2( )</p><p>　　=52.637 kN/m2 </p><p>　　(2)里程DK136+207至DK136+250為IV級(jí)圍巖，長(zhǎng)43m，最大埋深h=16.

46、5m。</p><p>　　=0.452S-1 [1+i(B-5)]=6.832m</p><p><b>　　令=2.5=17m</b></p><p>　　h=16.5<，按淺埋計(jì)算</p><p>　　選取DK136+250里程處斷面，h=16.5m，選取=23 kN/m3

47、 = ，=44O ，</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　=4.496</b></p><p><b>　　=0.1543</b></p><p>　　圍巖豎向壓力： =311.101

48、 kN/m2</p><p><b>　　水平方向壓力：</b></p><p>　　按梯形分布 =58.21 kN/m2</p><p>　　=43.53 kN/m2</p><p>　　(3)里程DK136+250至里程DK136+342為III級(jí)圍巖，長(zhǎng)92m，最小埋深16.5m，最大埋深25.8m</p

49、><p>　　=0.452S-1 [1+i(B-5)]=3.4m</p><p>　　=（2~2.5）=6.8 ~8.5m</p><p>　　所以按深埋計(jì)算：取=23 kN/m3</p><p>　　圍巖豎向壓力：q==233.4=72.8 kN/m2</p><p>　　圍巖水平壓力：e=0.15q=0.1572.8=

50、10.92 kN/m2 </p><p>　　(4)里程DK136+342至DK136+371為V級(jí)圍巖，長(zhǎng)29m，最大埋深17m</p><p>　　=0.452S-1 [1+i(B-5)]=13.4208m</p><p>　　h<2.5所以按淺埋計(jì)算，選取=20kN/m3 </p><p>　　選取DK136+342里程處截面，

51、h=17m ，=， </p><p><b>　　=3</b></p><p><b>　　圍巖豎向壓力： </b></p><p>　　=292.96 kN/m2</p><

52、p>　　圍巖水平壓力： </p><p>　　按梯形分布=75.48 kN/m2</p><p>　　=128.22 kN/m2 </p><p><b>　　3.3襯砌內(nèi)力計(jì)算</b></

53、p><p>　　在IV、V級(jí)圍巖段，二次襯砌按主要承載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算采用荷載—結(jié)構(gòu)模型，采用有限元ANSYS進(jìn)行模擬。單元類(lèi)型為二維梁?jiǎn)卧?，梁?jiǎn)卧獙挾葹閱挝粚挾?，梁的高度按二次襯砌實(shí)際厚度考慮。</p><p>　　圍巖抗力采用彈簧單元模擬，彈簧施加范圍及數(shù)量根據(jù)試算中結(jié)構(gòu)的變形情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，圍巖彈性抗力系數(shù)按規(guī)范選值，僅當(dāng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生朝向圍巖方向的位移時(shí)添加彈簧單元。計(jì)算時(shí)，參數(shù)選擇如表3

54、-3，計(jì)算模型圖見(jiàn)圖3-1。</p><p>　　表3-3 襯砌及圍巖計(jì)算參數(shù)</p><p>　　圖 3-1 計(jì)算模型圖</p><p>　?。?）里程DK136+207至DK136+250</p><p>　　該段為IV級(jí)圍巖，淺埋，選取里程DK136+250處橫截面進(jìn)行計(jì)算，以下是采用ansys有限元軟件得到的軸力圖和彎矩圖。</

55、p><p>　　圖3-2 IV級(jí)圍巖襯砌軸力圖</p><p>　　圖3-3 IV級(jí)圍巖襯砌彎矩圖</p><p>　　表3-4 Ⅳ級(jí)圍巖襯砌部分節(jié)點(diǎn)內(nèi)力</p><p>　?。?）里程DK136+342至DK136+371</p><p>　　該段為V級(jí)圍巖，淺埋，選取里程DK136+342處橫截面計(jì)算，以下是采用

56、ansys有限元軟件得到的軸力圖和彎矩圖。</p><p>　　圖3-4 V級(jí)圍巖襯砌軸力圖</p><p>　　圖3-5 V級(jí)圍巖襯砌彎矩圖</p><p>　　表3-5 V級(jí)圍巖襯砌部分節(jié)點(diǎn)內(nèi)力</p><p>　　3.4二次襯砌強(qiáng)度檢算及配筋</p><p>　　3.4.1強(qiáng)度檢算公式</p>&l

57、t;p>　　根據(jù)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，雙線高速鐵路隧道復(fù)合式襯砌，需按照破壞階段或容許應(yīng)力法對(duì)隧道結(jié)構(gòu)截面進(jìn)行檢算。</p><p>　?、倩炷梁推鲶w矩形截面中心及偏心受壓構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度按下式進(jìn)行計(jì)算： </p><p>　　式中K——安全系數(shù)；</p><p>　　N——軸向力（MN）；</p><p>　　Ra——混凝土或砌體的

58、抗壓極限強(qiáng)度（MPa）；</p><p>　　—— 構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)，對(duì)于隧道襯砌，明洞拱圈及墻背回填緊密的邊墻，可取=1.0，對(duì)于其他構(gòu)件，應(yīng)按長(zhǎng)細(xì)比查得；</p><p>　　——軸向偏心力影響系數(shù)，其值查《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》可得；</p><p>　　h——截面的厚度（m）；</p><p>　　b——截面的寬度(m)。</p&g

59、t;<p>　　②從抗裂要求出發(fā)，混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度按下式計(jì)算： </p><p>　　式中Rl ——混凝土的抗拉極限強(qiáng)度；</p><p><b>　　——截面偏心距。</b></p><p>　　對(duì)混凝土矩形構(gòu)件，按現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的安全系數(shù)及材料強(qiáng)度數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng) 0.2h 時(shí)，由抗壓強(qiáng)度

60、控制承載力，不必檢算抗裂；當(dāng)e 0>0.2h 時(shí)，由抗拉強(qiáng)度控制承載力，不必檢算抗壓。</p><p>　?、刍炷辆匦谓孛娴拇笃氖軌簶?gòu)件（x≤0.55h0），其截面強(qiáng)度按下列公式計(jì)算： </p><p>　　此時(shí)，中性軸的位置按下式確定：</p><p>　　當(dāng)軸向力作用于鋼筋A(yù)g與Ag’的重心之間時(shí)，式中的左邊第二項(xiàng)取正號(hào)，當(dāng)作用于Ag與Ag’重心之外時(shí)

61、，則取負(fù)號(hào)。</p><p>　　如計(jì)算中考慮受壓鋼筋時(shí)，則混凝土受壓區(qū)的高度應(yīng)大于等于2a’,如不符合，應(yīng)按下式計(jì)算：</p><p>　　式中 N——軸向力（MN）;</p><p>　　e,e’——鋼筋A(yù)g與Ag的重心到軸向力作用點(diǎn)的距離(m)。</p><p>　?、茕摻罨炷辆匦谓孛娴男∑氖軌簶?gòu)件（x>0.55h0），其截

62、面強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：。</p><p>　　表3-6 混凝土和砌體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全系數(shù)</p><p>　　表3-7 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度安全系數(shù)</p><p>　　表3-8 混凝土極限強(qiáng)度（MPa）</p><p>　　3.4.2強(qiáng)度檢算及配筋</p><p>　　各級(jí)圍巖二襯結(jié)構(gòu)需檢算各節(jié)點(diǎn)的安全系數(shù)，首

63、先由 或</p><p>　　反向解出安全系數(shù)K值，同時(shí)用得出的K值與規(guī)范要求K值進(jìn)行比較。當(dāng)Kx≥ K 時(shí)，則可以認(rèn)為是安全的，不用進(jìn)行配筋驗(yàn)算，可以按最小配筋率配筋，否則需要驗(yàn)算配筋。</p><p>　　（1）IV級(jí)圍巖配筋</p><p>　　根據(jù)規(guī)范要求受壓構(gòu)件全部縱向配筋最小配筋率可知，單側(cè)縱向鋼筋面積不應(yīng)小于0.2%×b×h=900

64、mm2。采用對(duì)稱配筋，取每側(cè)4根鋼筋，則單側(cè)的縱向鋼筋面積As=As’=1256mm2,保護(hù)層厚度取40mm，縱向鋼筋采用Φ10@250，箍筋采用</p><p><b>　　φ8@250。</b></p><p>　　表 3-9 IV級(jí)圍巖配筋檢算表</p><p>　　經(jīng)檢算，以上配筋量對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)均能滿足規(guī)范要求，故可采用上述配筋。&l

65、t;/p><p><b>　　配筋圖見(jiàn)附圖。</b></p><p>　?。?） V級(jí)圍巖配筋</p><p>　　根據(jù)規(guī)范要求受壓構(gòu)件全部縱向配筋最小配筋率可知，全部縱向鋼筋面積不應(yīng)小于0.2%×b×h=1000mm2。采用對(duì)稱配筋，取每側(cè)4根鋼筋，則單側(cè)的縱向鋼筋面積As=As’=1520mm2,保護(hù)層厚度取50mm，縱向鋼

66、筋采用Φ12@250，箍筋采用</p><p><b>　　φ10@250。</b></p><p>　　表 3-10 V級(jí)圍巖配筋檢算表</p><p>　　經(jīng)檢算，以上配筋量對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)均能滿足規(guī)范要求，故可采用上述配筋。</p><p><b>　　配筋圖見(jiàn)附圖</b></p>

67、<p>　　3.5隧道的結(jié)構(gòu)形式以及支護(hù)參數(shù)</p><p>　　本隧道結(jié)構(gòu)形式以及支護(hù)參數(shù)的選取采用了工程類(lèi)比的方法。經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)地質(zhì)情況的設(shè)計(jì)資料，選取支護(hù)參數(shù)如表3-11</p><p>　　表3-11 盧家山二號(hào)隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)表</p><p>　　注：①表中帶﹡者為鋼筋混凝土；</p><p>　?、谒醒龉?/p>

68、噴射混凝土中均摻加合成纖維；</p><p>　?、蹏娚浠炷翉?qiáng)度等級(jí)為C25，素混凝土等級(jí)為C25，鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。 </p><p><b>　　第4章 隧道施工</b></p><p><b>　　4.1 總體方案</b></p><p>　　合武線盧家山二號(hào)隧道全程地質(zhì)較單

69、一，為第四系殘積粉質(zhì)粘土、黃褐色、硬塑、厚度0.5～1m，侏羅系上統(tǒng)白大畈組凝灰?guī)r，紫灰色，全風(fēng)化～弱風(fēng)化，地下水不發(fā)育。</p><p>　　盧家山二號(hào)隧道進(jìn)口里程DK136+155，出口里程DK136+371，全長(zhǎng)216m。DK136+155-DK136+170和里程DK136+359-DK136+371段為V級(jí)圍巖超淺埋段，擬采用明挖法施工,修建拱式明洞；DK136+170- DK136+207和DK136

70、+342-DK136+359為V級(jí)圍巖段，擬采用CRD法施工，施工采用超前注漿小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)支護(hù)；DK136+207- DK136+250為IV級(jí)圍巖段，擬采用臺(tái)階法進(jìn)行爆破開(kāi)挖，且采用超前注漿小導(dǎo)管進(jìn)行預(yù)支護(hù)；DK136+250-DK136+342為III級(jí)圍巖段，擬采用臺(tái)階法爆破施工。</p><p>　　4.2 開(kāi)挖方法和工序</p><p>　　4.2.1 明挖法</p&g

71、t;<p>　　洞口段施工應(yīng)按照“早進(jìn)晚出”的原則優(yōu)化方案。</p><p>　　隧道進(jìn)口里程DK136+155地面標(biāo)高為127.87m，內(nèi)軌軌頂面標(biāo)高127.08m，里程DK136+155～DK136+170修筑拱式明洞。地質(zhì)條件為第四系坡積粉質(zhì)粘土，采用明挖法施工。</p><p>　　(1)邊仰坡施工注意事項(xiàng)有：</p><p>　?、贉?zhǔn)確定出洞

72、口的位置，按設(shè)計(jì)放出邊、仰坡及洞臉開(kāi)挖邊線。</p><p>　?、诙纯谕潦介_(kāi)挖前，施工洞頂截水溝，攔截地表水。</p><p>　　③仰坡開(kāi)挖采用1：0.5坡度放坡，仰坡開(kāi)挖后及時(shí)用錨桿加固并掛雙層鋼筋網(wǎng)噴射混凝土進(jìn)行防護(hù)。</p><p>　　④人工配合挖掘機(jī)按照審計(jì)坡度、尺寸進(jìn)行洞門(mén)及明洞土方開(kāi)挖。先用挖掘機(jī)按照測(cè)量放線開(kāi)始粗刷，預(yù)留部分有人工進(jìn)行修整。&l

73、t;/p><p>　?、輫娀炷林?，先用高壓風(fēng)對(duì)受?chē)娒孢M(jìn)行沖洗，清理干凈受?chē)娒娴母⊥梁退缮⒔Y(jié)構(gòu)。邊仰坡施工具體工序見(jiàn)圖4-1。</p><p>　　圖4-1 邊仰坡施工流程圖</p><p>　　(2)仰拱施工和明洞襯砌</p><p>　　設(shè)計(jì)明洞的輪廓與隧道相一致，但是結(jié)構(gòu)截面的厚度比洞身隧道大。</p><p>　

74、　施工仰拱前，先施作調(diào)平層，然后安裝鋼筋，施工仰拱混凝土。施工計(jì)劃在仰拱完成后，一次性將邊墻和襯砌混凝土澆筑到位，避免形成施工縫，利于防水。</p><p><b>　　明洞襯砌施工如下：</b></p><p>　　①襯砌模板安裝。采用整體式模板臺(tái)車(chē)澆筑混凝土，臺(tái)車(chē)在工廠內(nèi)訂制加工，施工時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況再做局部改進(jìn)，以便于施工、拆模和移動(dòng)。臺(tái)車(chē)要現(xiàn)場(chǎng)拼裝檢驗(yàn)合格，將模

75、板準(zhǔn)確定位。精確測(cè)量安裝軌道。</p><p>　?、阡摻畎惭b。模板安裝完成后，進(jìn)行鋼筋安裝施工，鋼筋安裝時(shí)注意不得污染模板，對(duì)模板內(nèi)的其他雜物應(yīng)清除干凈。注意檢查鋼筋保護(hù)層厚度。</p><p>　?、弁饽０惭b。該明洞襯砌外模設(shè)計(jì)采用木模板。背部橫撐采用鋼管，在定位后固定，由于高度較高，增加部分斜撐，防止脹模。</p><p>　?、軡仓炷??；炷猎跀嚢枵炯?/p>

76、拌和，由混凝土運(yùn)輸罐車(chē)運(yùn)輸。采用輸送泵灌入，由下至上分層澆筑搗固。</p><p><b>　?、莶鹉ｐB(yǎng)生。</b></p><p>　　4.2.2 CRD法施工</p><p>　　盧家山二號(hào)隧道V級(jí)圍巖段采用CRD法進(jìn)行開(kāi)挖。該方法是將隧道分側(cè)分層進(jìn)行開(kāi)挖，分部封閉成環(huán)。每開(kāi)挖一部均及時(shí)施作錨噴支護(hù)、安設(shè)鋼架、施作中隔壁、安裝底部臨時(shí)仰拱

77、。一側(cè)超前的上、中部，待初期支護(hù)完成且噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上時(shí)再開(kāi)挖隧道的另一側(cè)的上、中部，然后開(kāi)挖一側(cè)的下部，最后開(kāi)挖另一側(cè)的下部，左右交替開(kāi)挖。工藝流程圖見(jiàn)圖4-2。</p><p>　　圖4-2 CRD法施工工藝流程</p><p>　　各部開(kāi)挖時(shí)，周邊輪廓要盡量圓順以減小應(yīng)力集中；每部開(kāi)挖完成后要及時(shí)設(shè)置臨時(shí)仰拱，并盡量縮短成環(huán)時(shí)間；中隔壁和中間臨時(shí)仰拱在灌注二次襯砌前

78、，應(yīng)逐段拆除，拆除時(shí)應(yīng)加強(qiáng)量測(cè)。</p><p>　　CRD法施工中開(kāi)挖方式為人工配合機(jī)械開(kāi)挖，2部和4部采用人工配合小型機(jī)械，大型機(jī)械輔助進(jìn)行。先開(kāi)挖邊墻處，再開(kāi)挖中隔壁一側(cè)，預(yù)留30cm，采用人工開(kāi)挖至設(shè)計(jì)輪廓線。右側(cè)滯后左側(cè)控制在10m以內(nèi)。每側(cè)上部臺(tái)階長(zhǎng)度控制在10m，中部臺(tái)階控制在10m以內(nèi)。下部開(kāi)挖，根據(jù)仰拱施工離掌子面的距離不超過(guò)30m的原則跟進(jìn)。</p><p>　　4.2

79、.3臺(tái)階法施工</p><p>　　盧家山二號(hào)隧道III級(jí)圍巖段和IV級(jí)圍巖段均采用采用臺(tái)階法施工，爆破開(kāi)挖。臺(tái)階開(kāi)挖法是將隧道設(shè)計(jì)斷面分兩次或三次開(kāi)挖，其中上臺(tái)階超前一定距離后，上下臺(tái)階同時(shí)并進(jìn)的施工方法。</p><p>　　盧家山二號(hào)隧道III級(jí)圍巖段地質(zhì)條件為侏羅系上統(tǒng)大畈組凝灰?guī)r，節(jié)理裂隙稍發(fā)育，地下水不發(fā)育，分三層臺(tái)階開(kāi)挖，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)支護(hù)及早封閉，所以采用短臺(tái)階法開(kāi)挖。臺(tái)階長(zhǎng)度

80、定為12m。IV級(jí)圍巖段</p><p><b>　　爆破設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.3.1 Ⅲ級(jí)圍巖段爆破設(shè)計(jì)</p><p>　　III級(jí)圍巖段采用鉆爆法開(kāi)挖，為了減少超挖和控制對(duì)圍巖的擾動(dòng)，綜合研究地址情況、開(kāi)挖斷面大小、開(kāi)挖進(jìn)尺快慢、爆破器材性能、鉆眼機(jī)具和出渣能力等因素，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)。</p><

81、;p>　　爆破開(kāi)挖全部選用2號(hào)巖石銨梯炸藥，藥卷直徑選用32mm。該藥卷每米質(zhì)量為0.78kg/m。隧道爆破參數(shù)及炮眼布置如下</p><p>　　4.3.1.1爆破參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）炮眼直徑</b></p><p>　　炮眼直徑的大小直接影響鉆眼速度、工作面的炮眼數(shù)目、單位耗藥量、爆落巖石的塊度和隧道輪廓的平整

82、性。根據(jù)隧道巖性、鑿巖設(shè)備和工具、炸藥性能等進(jìn)行綜合分析，選用炮眼直徑42mm.</p><p><b>　?。?）炮眼數(shù)目</b></p><p>　　炮眼數(shù)目主要與開(kāi)挖斷面、炮眼直徑、巖石性質(zhì)和炸藥性能有關(guān)。炮眼數(shù)目確定的原則是在保證爆破效果的前提下，盡可能減小炮眼數(shù)目。</p><p><b>　　①上臺(tái)階炮眼數(shù)</b&g

83、t;</p><p>　　上臺(tái)階面積S=53.19m2單位耗藥量q取1.2kg/m3 ，裝藥系數(shù)取0.5 。</p><p>　　炮眼總數(shù) = =139.6，所以炮眼數(shù)取140個(gè)。</p><p><b>　　掏槽眼設(shè)置8個(gè)。</b></p><p>　　周邊眼數(shù)N周的確定，需先確定周邊眼的間距E。周邊眼間距E與巖體的

84、抗拉、抗壓強(qiáng)度以及炮眼的直徑有關(guān)。一般情況下，間距E=（10～15）d，d是炮孔直徑。軟質(zhì)巖石E宜取大值，此處取E=0.5m。所以取N周1 =35，N底1=26。</p><p>　　輔助眼數(shù)=140-35-8-26=71</p><p><b>　?、谥信_(tái)階炮眼數(shù)</b></p><p>　　中臺(tái)階面積S=65.04 m2，單位耗藥量q取0.

85、9 kg/m3，裝藥系數(shù)取0.5 。</p><p>　　炮眼總數(shù) = =150.09，取150個(gè)。</p><p>　　周邊眼邊距E取0.5m，N周2=9.526 0.5=19.05，取20個(gè)</p><p>　　底眼數(shù)目 N底2=27</p><p>　　輔助眼數(shù)=150-20-27=103</p><p><

86、;b>　?、巯屡_(tái)階炮眼數(shù)</b></p><p>　　下臺(tái)階面積S=30.28 m2，單位耗藥量q取1.0 kg/m3 ，裝藥系數(shù)取0.5。</p><p>　　炮眼總數(shù)==77.64 ，取78個(gè)</p><p>　　周邊眼邊距E取0.5m，N周3=15.590.5=31.18，取31個(gè)</p><p>　　輔助眼數(shù)=78-

87、31=47</p><p><b>　?。?）炮眼深度</b></p><p>　　炮眼深度指炮眼底部到工作面的垂直距離。炮眼深度決定每一循環(huán)進(jìn)尺的工作量，循環(huán)時(shí)間和次數(shù)，對(duì)掘進(jìn)速度的影響很大。考慮該段為III級(jí)圍巖，圍巖為凝灰?guī)r，三個(gè)臺(tái)階炮眼深度均取3m，掏槽眼深度為取3.2m。</p><p><b>　　（4）裝藥量計(jì)算<

88、/b></p><p>　　裝藥量是影響爆破效果的重要因素。本設(shè)計(jì)采用的方法是，先根據(jù)裝藥量體積公式計(jì)算出一個(gè)循環(huán)的總裝藥量Q1，然后再按各種不同類(lèi)型的炮眼進(jìn)行分配，按裝藥系數(shù)計(jì)算單孔裝藥量及總裝藥量Q2，將Q1和Q2進(jìn)行比較，選取更合適的裝藥量進(jìn)行裝藥。</p><p><b>　?、偕吓_(tái)階裝藥量計(jì)算</b></p><p>　　按裝藥

89、體積公式計(jì)算：Q1=qV=1.2×45.36×3×0.93=151.8kg</p><p>　　按裝藥系數(shù)計(jì)算：III級(jí)圍巖掏槽眼裝藥系數(shù)=0.55，輔助眼裝藥系數(shù)=0.45，周邊眼裝藥系數(shù)=0.45</p><p>　　8個(gè)掏槽眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.55×3.20.2=8.8，實(shí)際取9卷</p><p>　　單孔裝藥量=9&

90、#215;0.15=1.35kg</p><p>　　35個(gè)周邊眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.45×30.2=6.75，實(shí)際取7卷</p><p>　　單孔裝藥量=7×0.15=1.05kg</p><p>　　26個(gè)底眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.45×3.20.2=7.2，實(shí)際取7卷</p><p>　　單孔裝藥量=7

91、15;0.15=1.05kg</p><p>　　71個(gè)輔助眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.45×30.2=6.75，實(shí)際取7卷</p><p>　　單孔裝藥量=7×0.15=1.05kg</p><p>　　Q2=8×1.35+35×1.05+26×1.05+71×1.05=149.4kg</p>&

92、lt;p>　　Q1與Q2值基本一致。</p><p><b>　?、谥信_(tái)階裝藥量計(jì)算</b></p><p>　　按裝藥體積公式計(jì)算：Q1=qV=0.9×65.04×3×0.93=163.31kg</p><p>　　按裝藥系數(shù)計(jì)算：III級(jí)圍巖輔助眼裝藥系數(shù)=0.45，周邊眼裝藥系數(shù)=0.45</p&

93、gt;<p>　　20個(gè)周邊眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.45×30.2=6.75，實(shí)際取7卷</p><p>　　單孔裝藥量=7×0.15=1.05kg</p><p>　　27個(gè)底眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.45×3.20.2=7.2，實(shí)際取7卷</p><p>　　單孔裝藥量=7×0.15=1.05kg</p>

94、;<p>　　103個(gè)輔助眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.45×30.2=6.75，實(shí)際取7卷</p><p>　　單孔裝藥量=7×0.15=1.05kg</p><p>　　Q2=20×1.05+27×1.05+103×1.05=157.5kg</p><p>　　Q1與Q2值基本一致。</p>

95、<p><b>　?、巯屡_(tái)階裝藥量計(jì)算</b></p><p>　　按裝藥體積公式計(jì)算：Q1=qV=1.0×30.28×3×0.93=84.48kg</p><p>　　按裝藥系數(shù)計(jì)算：III級(jí)圍巖輔助眼裝藥系數(shù)=0.45，周邊眼裝藥系數(shù)=0.45</p><p>　　31個(gè)周邊眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.45

96、×30.2=6.75，實(shí)際取7卷</p><p>　　單孔裝藥量=7×0.15=1.05kg</p><p>　　47個(gè)輔助眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.45×3 0.2=6.75，實(shí)際取7卷</p><p>　　單孔裝藥量=7×0.15=1.05kg</p><p>　　Q2=31×1.05+47&

97、#215;1.05=81.9kg</p><p>　　Q1與Q2值基本一致。</p><p>　　（5）光面爆破參數(shù)選擇</p><p>　?、僦苓呇坶g距E與巖體的抗拉、抗壓強(qiáng)度以及炮眼的直徑有關(guān)。一般情況下，間距E=（10～15）d，d是炮孔直徑。此處取E=0.5m。</p><p>　?、谥苓呇叟诳仔甭屎蜕疃?。炮孔斜率選取0.04，深度為

98、3m。</p><p>　　③光爆層厚度及炮眼密集系數(shù)。光爆層厚度就是周邊眼的最小抵抗線W。通常以周邊眼的密集系數(shù)K表示，其大小對(duì)光面爆破的效果有較大影響。實(shí)踐表明，K=0.8較為適宜。取W=E/K=0.5/0.8=0.625m。</p><p><b>　?。?）炮眼布置</b></p><p>　　隧道內(nèi)布置炮眼時(shí)，必須保證獲得良好的爆破效

99、果，并考慮鉆眼的效率。需要注意的是，該爆破設(shè)計(jì)炮眼深度為3m，所以靠近周邊眼的內(nèi)圈輔助眼應(yīng)與周邊眼有相同的傾角0.04。</p><p><b>　　炮眼布置圖見(jiàn)附圖。</b></p><p>　　4.3.2 Ⅳ級(jí)圍巖段爆破設(shè)計(jì) </p><p>　?、艏?jí)圍巖段為凝灰?guī)r底層，普世系數(shù)f=8~9，采用鉆爆法開(kāi)挖，為了減少超挖和控制對(duì)圍巖的擾動(dòng)，綜

100、合研究地址情況、開(kāi)挖斷面大小、開(kāi)挖進(jìn)尺快慢、爆破器材性能、鉆眼機(jī)具和出渣能力等因素，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行鉆爆設(shè)計(jì)。</p><p>　　爆破開(kāi)挖全部選用2號(hào)巖石銨梯炸藥，藥卷直徑選用32mm。該藥卷每米質(zhì)量為0.78kg/m。隧道爆破參數(shù)及炮眼布置如下</p><p>　　4.3.1.1爆破參數(shù)設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）炮眼直徑</b>

101、</p><p>　　炮眼直徑的大小直接影響鉆眼速度、工作面的炮眼數(shù)目、單位耗藥量、爆落巖石的塊度和隧道輪廓的平整性。根據(jù)隧道巖性、鑿巖設(shè)備和工具、炸藥性能等進(jìn)行綜合分析，選用炮眼直徑42mm.</p><p><b>　?。?）炮眼數(shù)目</b></p><p>　　炮眼數(shù)目主要與開(kāi)挖斷面、炮眼直徑、巖石性質(zhì)和炸藥性能有關(guān)。炮眼數(shù)目確定的原則是

102、在保證爆破效果的前提下，盡可能減小炮眼數(shù)目。</p><p><b>　?、偕吓_(tái)階炮眼數(shù)</b></p><p>　　上臺(tái)階面積S=47.3m2單位耗藥量q取1.1kg/m3 ，裝藥系數(shù)取0.45 。</p><p>　　炮眼總數(shù) = =148.23，所以炮眼數(shù)取148個(gè)。</p><p><b>　　掏槽眼

103、設(shè)置8個(gè)。</b></p><p>　　周邊眼數(shù)N周的確定，需先確定周邊眼的間距E。周邊眼間距E與巖體的抗拉、抗壓強(qiáng)度以及炮眼的直徑有關(guān)。一般情況下，間距E=（10～15）d，d是炮孔直徑。硬質(zhì)巖石E宜取小值，此處取E=0.5m。所以取N周1=35，N底1=27.</p><p>　　輔助眼數(shù)=148-8-62=78</p><p><b>　

104、?、谥信_(tái)階炮眼數(shù)</b></p><p>　　中臺(tái)階面積S=67.82 m2，單位耗藥量q取0.8 kg/m3，裝藥系數(shù)取0.45 。</p><p>　　炮眼總數(shù) = =154.57，取155個(gè)。</p><p>　　周邊眼邊距E取0.5m，所以取N周2=20，N底2=27。</p><p>　　輔助眼數(shù)=155-47=108&

105、lt;/p><p><b>　?、巯屡_(tái)階炮眼數(shù)</b></p><p>　　下臺(tái)階面積S=31.45 m2，單位耗藥量q取0.9 kg/m3 ，裝藥系數(shù)取0.45。</p><p>　　炮眼總數(shù)= =80.64 ，取80個(gè)</p><p>　　周邊眼邊距E取0.5m，N周3=32</p><p>　　

106、輔助眼數(shù)=80-32=48</p><p><b>　?。?）炮眼深度</b></p><p>　　炮眼深度指炮眼底部到工作面的垂直距離。炮眼深度決定每一循環(huán)進(jìn)尺的工作量，循環(huán)時(shí)間和次數(shù)，對(duì)掘進(jìn)速度的影響很大。IV級(jí)圍巖段循環(huán)進(jìn)尺1.6m，炮眼利用率0.94，所以三個(gè)臺(tái)階炮眼深度均取1.7，掏槽眼深度和底眼深度取1.9m。</p><p>&l

107、t;b>　?。?）裝藥量計(jì)算</b></p><p>　　裝藥量是影響爆破效果的重要因素。本設(shè)計(jì)采用的方法是，先根據(jù)裝藥量體積公式計(jì)算出一個(gè)循環(huán)的總裝藥量Q1，然后再按各種不同類(lèi)型的炮眼進(jìn)行分配，按裝藥系數(shù)計(jì)算單孔裝藥量及總裝藥量Q2，將Q1和Q2進(jìn)行比較，選取更合適的裝藥量進(jìn)行裝藥。</p><p><b>　?、偕吓_(tái)階裝藥量計(jì)算</b></

108、p><p>　　按裝藥體積公式計(jì)算：Q1=qV=1.1×47.3×1.6=83.248kg</p><p>　　按裝藥系數(shù)計(jì)算：IV級(jí)圍巖掏槽眼裝藥系數(shù)=0.5，輔助眼裝藥系數(shù)=0.4，周邊眼裝藥系數(shù)=0.4</p><p>　　8個(gè)掏槽眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.5×1.90.2=4.75，實(shí)際取5卷</p><p>　

109、　單孔裝藥量=5×0.15=0.75kg</p><p>　　35個(gè)周邊眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.4×1.70.2=3.4，實(shí)際取3.5卷</p><p>　　單孔裝藥量=3.5×0.15=0.525kg</p><p>　　27個(gè)底眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.4×1.90.2=3.8，實(shí)際取4卷</p><p>

110、;　　單孔裝藥量=4×0.15=0.6kg</p><p>　　78個(gè)輔助眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.4×1.70.2=3.4，實(shí)際取3.5卷</p><p>　　單孔裝藥量=3.5×0.15=0.525kg</p><p>　　Q2=8×0.75+35×0.525+27×0.6+78×0.525=81

111、.525kg</p><p>　　Q1與Q2值基本一致。</p><p><b>　?、谥信_(tái)階裝藥量計(jì)算</b></p><p>　　按裝藥體積公式計(jì)算：Q1=qV=0.8×67.82×1.6=86.8kg</p><p>　　按裝藥系數(shù)計(jì)算：IV級(jí)圍巖輔助眼裝藥系數(shù)=0.4，周邊眼裝藥系數(shù)=0.4&

112、lt;/p><p>　　20個(gè)周邊眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.4×1.70.2=3.4，實(shí)際取3.5卷</p><p>　　單孔裝藥量=3.5×0.15=0.525kg</p><p>　　118個(gè)輔助眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.4×1.70.2=3.2，實(shí)際取3.5卷</p><p>　　單孔裝藥量=3.5×0.15

113、=0.525kg</p><p>　　27 個(gè)底眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.4×1.90.2=3.8，實(shí)際取4卷</p><p>　　單孔裝藥量=4×0.15=0.6kg</p><p>　　Q2=20×0.525+118×0.525+27×0.6=88.65kg</p><p>　　Q1與Q2值基

114、本一致。</p><p><b>　?、巯屡_(tái)階裝藥量計(jì)算</b></p><p>　　按裝藥體積公式計(jì)算：Q1=qV=0.9×31.45×1.6=45.288kg</p><p>　　按裝藥系數(shù)計(jì)算：IV級(jí)圍巖輔助眼裝藥系數(shù)=0.4，周邊眼裝藥系數(shù)=0.4</p><p>　　32個(gè)周邊眼：?jiǎn)慰籽b藥卷

115、數(shù)=0.4×1.70.2=3.4，實(shí)際取3.5卷</p><p>　　單孔裝藥量=3.5×0.15=0.525kg</p><p>　　48個(gè)輔助眼：?jiǎn)慰籽b藥卷數(shù)=0.4×1.7 0.2=6.75，實(shí)際取3.5卷</p><p>　　單孔裝藥量=3.5×0.15=0.525kg</p><p>　　Q2

116、=32×0.525+48×0.525=42kg</p><p>　　Q1與Q2值基本一致。</p><p>　?。?）光面爆破參數(shù)選擇</p><p>　　①周邊眼間距E與巖體的抗拉、抗壓強(qiáng)度以及炮眼的直徑有關(guān)。一般情況下，間距E=（10～15）d，d是炮孔直徑。此處取E=0.5m。</p><p>　?、谥苓呇叟诳仔甭屎?/p>

117、深度。炮孔斜率選取0.04，深度為1.7m。</p><p>　?、酃獗瑢雍穸燃芭谘勖芗禂?shù)。光爆層厚度就是周邊眼的最小抵抗線W。通常以周邊眼的密集系數(shù)K表示，其大小對(duì)光面爆破的效果有較大影響。實(shí)踐表明，K=0.8較為適宜。取W=E/K=0.5/0.8=0.625m。</p><p><b>　?。?）炮眼布置</b></p><p>　　隧道

118、內(nèi)布置炮眼時(shí)，必須保證獲得良好的爆破效果，并考慮鉆眼的效率。需要注意的是，該爆破設(shè)計(jì)炮眼深度為1.7m，所以靠近周邊眼的內(nèi)圈輔助眼應(yīng)與周邊眼有相同的傾角0.04。</p><p><b>　　炮眼布置圖見(jiàn)附圖。</b></p><p><b>　　4.3.3鉆爆施工</b></p><p>　　鉆爆施工是把鉆爆設(shè)計(jì)付諸實(shí)施

119、的重要環(huán)節(jié)，包括鉆孔、裝藥、填塞和爆破后可能出現(xiàn)的問(wèn)題處理等。</p><p><b>　?。?）鉆眼</b></p><p>　　采用鑿巖臺(tái)車(chē)鉆眼。為達(dá)到良好的爆破效果，施鉆前應(yīng)由專(zhuān)門(mén)人員根據(jù)設(shè)計(jì)布孔圖現(xiàn)場(chǎng)布置，必須標(biāo)出掏槽眼和周邊眼的位置，嚴(yán)格按照炮眼的設(shè)計(jì)位置、深度、角度和眼徑進(jìn)行鉆眼。如出現(xiàn)偏差，又現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員決定取舍，必要時(shí)應(yīng)廢棄重鉆。鉆眼時(shí)應(yīng)注意如下安

120、全事項(xiàng)：</p><p>　　開(kāi)眼時(shí)必須使釬頭落在實(shí)巖上，如有浮釬，應(yīng)處理好后再開(kāi)眼。</p><p>　　不允許在殘眼內(nèi)繼續(xù)鉆眼。</p><p>　　開(kāi)眼時(shí)給風(fēng)閥門(mén)不要突然開(kāi)大，待鉆進(jìn)一段時(shí)間后，再開(kāi)大閥門(mén)。</p><p>　　為避免斷釬傷人，推進(jìn)鑿巖機(jī)不要用力過(guò)猛，更不要橫向用力，鑿巖時(shí)鉆工應(yīng)站穩(wěn)，應(yīng)隨時(shí)提防隨時(shí)斷釬。</p&g

121、t;<p>　　一定要把膠皮風(fēng)管與風(fēng)鉆接牢，并在使用過(guò)程中隨時(shí)注意檢查，以防脫落傷人。</p><p>　　缺水或停水時(shí)，應(yīng)立即停止鉆眼。</p><p>　　工作面全部炮眼鉆完后，要把鑿巖機(jī)具清理好，并撤至規(guī)定的存放地點(diǎn)。</p><p><b>　　（2） 裝藥</b></p><p>　　裝藥時(shí)應(yīng)注意

122、以下安全事項(xiàng)：</p><p>　?、傺b藥前，應(yīng)清除炮眼內(nèi)的泥漿和巖屑?？捎娩摴茌斎敫邏猴L(fēng)的方法吹出孔內(nèi)殘?jiān)湍酀{，并仔細(xì)檢查炮眼的位置、深度、角度是否滿足設(shè)計(jì)要求。 剛剛打好的炮眼熱度過(guò)高，不得立即裝藥。如果遇有照明不足，發(fā)現(xiàn)流砂、泥流未經(jīng)妥善處理，或可能有大量溶洞涌水時(shí)，嚴(yán)禁裝藥。</p><p>　　②應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的裝藥量進(jìn)行充填。</p><p>　?、蹜?yīng)