隧道断面大,其高度和跨度超过6.0m,双线铁路和高速公路隧道以大断面和超大断面为主;爆破应重视对围岩保护。
地质条件复杂,尤其浅埋隧道(埋深小于2.0倍跨度)岩石风化严重,受地表水、裂隙水影响较大,岩石节理、裂隙、软弱夹层等直接影响钻孔和爆破效果。
隧道服务年限长,造价昂贵;施工中必须保证良好的质量;运营中应减少维修,避免中断交通。
隧道爆破钻孔质量和精度要求高,孔位、方向和深度要准确,使爆破断面达到设计标准,超、欠挖在允许范围之内。
钻爆条件差。加之它与支护、出碴运输等工作交替进行,致使爆破工作面受到限制,增加了爆破的施工难度。
爆破临空面少。岩石的夹制作用大,耗药量大,不能充分发挥爆破效果。
钻孔质量要求较高。既要使隧道方向正确,满足精度要求,又要使爆破后隧道断面达到设计标准,不能超控过大。爆破时要预防飞石崩坏支架、风管、水管、电线等,爆落岩石块度均匀,便于出碴。
随着以新奥法为理论基础设计的隧道越来越多,为充分利用围岩自承力,要求施工中尽量减少爆破对围岩的扰动,确保围岩完整。
隧道爆破施工方法、施工机具和设备的选择主要取决于开挖断面的大小和隧道所处的位置。
钻孔是隧道爆破的关键工序。
以爆破施工全过程的安全实时监测为依托,全面、超前掌握围岩和应保护建筑物的安全动态,指导施工安全;
以降低爆破振动为重点,制定科学、合理的施工方案,采取有效的综合措施,确保隧道上方建筑物的安全,保证工程的顺利进展;
以实施信息化施工为手段,加快反馈速度,及时调整爆破参数,优化设计,实现爆破对环境影响的有效控制。
隧道埋深浅,钻爆开挖时,防止爆破振动引起上方软弱地层的坍塌、危及施工安全,甚至塌至地面影响地面安全;
由于某些隧道线先于在建隧道线完成,或者是两条隧道线同时在建,但两条线隧道间距较小,先行开挖隧道支护易受后开挖隧道爆破振动影响甚至破坏;
地铁隧道从城区下方穿过,地面有大量的建筑和市政设施,钻爆施工易对地面及地中建(构)筑物产生振动影响,严重的还会危及生命财产安全;
工期紧、降振与开挖进度矛盾突出安全条件下快速开挖方法,钻爆是关键。
炸药已经在隧道掘进中应用了几个世纪,20世纪60年代以来,由于机械掘进方法特别是TBM法,具有在适宜条件下的快速掘进、对环境影响小和控制超挖比爆破法小等优点,在许多情况下已经取代了爆破开挖方法。
TBM法有其不利的方面,如开挖的断面为圆形、在不稳定地层中机械利用率降低、机械高投资和长时间装卸阻碍了在短隧道中的应用等;
TBM的不足使得爆破法开挖在大断面隧道(如公路隧道)以及矿山巷道中仍有广泛的应用。
掘进爆破技术在很大程度依赖于爆破技术和凿岩设备的进展。对于许多类型的地下开挖工程,爆破还是一种有效的选择。
现有的大型凿岩台车改善了钻爆法总体效率。Atlas公司的凿岩台车已经能够适应100m2的断面,并装备有计算机控制系统,钻进机构通过传感器和中央处理器相连,使得操作者能够监视钻进数据和诊断系统的任何故障,设计的钻孔模式被储存在能够提供自动确定炮眼位置的PCMCIA卡上,并直接控制凿岩台车的操作,双臂凿岩台车能够在宽6.8m、高5.3m断面范围进行全自动平行操作。
影响钻孔效率和准确性的因素体现在超欠挖、根据设计的炮孔布置形式进行准确和快速的炮孔排列、最佳的装药、对于不同地层条件以最适宜的速度掘进多样化的炮孔等。
凿岩台车的计算机控制系统和爆破设计软件结合能够大幅度提高爆破的精确性。
现代液压钻机比早期钻机在钻孔深度上能够提高50%,一方面,在地层稳定性许可的条件下,炮孔深度越大、循环进尺越高;另一方面,当钻杆延伸到最大长度时,影响爆破轮廓的准确性,可以采用分步掘进法,在顶部采用传统的钻爆法,而底部采用台阶钻爆法施工对于大断面的开挖更有效。
世界最长的高原铁路。格尔木至拉萨段全线里程达1142公里。
世界海拔最高的铁路。穿越海拔4000米以上地段达960公里,最高点在唐古拉山,海拔为5072米,被誉为“离天最近的铁路”。
穿越冻土里程最长的铁路。穿越多年连续冻土区里程达550公里。
世界最高隧道:风火山隧道位于海拔5010米风火山上,全长1338米,轨面海拔标高4905米,全部位于永久性高原冻土层内。
世界最长的高原冻土隧道。世界最长的高原冻土隧道是全长1686米的昆仑山隧道。
最长高原冻土铁路桥。海拔4600多米、全长11.7公里的号称青藏铁路第一长桥的清水河特大桥飞架于昆仑雪山下。
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