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公路硬岩隧道双臂凿岩台车钻爆施工

隧道中硬岩隧道占相当比例，采用的主要施工方法有钻爆法

和TBM法，我国主要采用的施工方法是钻爆法，钻爆法的核心

工序之一就是钻眼爆破。对隧道施工而言，开挖是施工成败的关

键，目前国内把风动凿岩机配合自制开挖台架作为主要的钻爆开

挖方法，这种以人工为主的施工方法，因其劳动强度大、劳动环

境恶劣、施工效率较低，已满足不了现代化建设的需求；机械化

施工成为隧道修建技术的发展方向，机械化是加快施工速度、提

高施工效率、保障施工安全的重要措施，也是隧道施工技术进步

的體现。液压凿岩台车钻眼爆破法是先进的隧道开挖方法，能适

应各种地质条件下的隧道开挖，特别在长大、特长隧道开挖施工

中具有钻孔速度快、能缩短非钻孔时间、自动化程度高、施工安

全、施工质量高、隧道开挖作业环境较好、施工作业的机械化水

平较高、超前钻孔技术等优点，但是凿岩台车自身造价较高。所

以尽管凿岩台车在隧道开挖中有很多优势，但是由于施工人员的

素质较低，施工管理水平较低，施工机械配套不合理等因素，凿

岩台车并没有充分发挥其作用，加之中国劳动力充足，使得施工

单位偏向技术含量较低的风动凿岩机。由以上分析可知，凿岩台

车虽然是比较先进的隧道钻眼工具，但是由于施工单位对其研究

较少，不能充分发挥其在隧道开挖中的优势，因此做好凿岩台车

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快速施工的研究工作具有很重要的现实意义。为了加快硬岩钻眼

速度，提高钻眼精度，降低凿岩成本，实现自动化凿岩，减少隧

道超挖断面，达到节省喷射混凝土用量和减少岩石运量的目的。

引进了阿特拉斯-科普柯双臂凿岩台车用于隧道施工。寻求优化

隧道施工机械集群的配置，缩短每一循环的工作时间，提高施工

速度，增大产出比率，从而达到降低施工成本。

1工艺原理

隧道采用新奥法施工，针对新奥法施工的特点和总体工期的

要求，确定出开挖方法和每循环进尺，根据光面爆破设计的计算

理论选取合理的爆破参数。利用全站仪免棱镜激光测量技术，并

配合隧道放样软件对炮眼位置进行精确放样。凿岩台车利用控制

系统使得台车在定位后，将大臂移到定位面，使钻头与炮眼相对

完成定位。放样完成后，凿岩台车在放样图形的引导下进行钻孔

作业，做法是：操作人员操纵手柄，使台车钻臂移动的投影点与

布孔设计图中的孔位重合，此时计算机给定钻臂推进梁钻孔角度、

孔深等参数；再操纵钻孔手柄进行开钻。钻眼完成后对各个炮眼

进行清孔后，利用装药器进行装药、堵塞炮眼，连接爆破网络进

行起爆。

2操作要点

隧道爆破设计主要包括掏槽眼和周边眼设计。掏槽眼的爆破

效率直接影响隧道爆破的成败，掏槽眼采用双“排楔形加大直径

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中空导向掏槽法”布置，周边眼的爆破是为隧道创造比较光滑的

轮廓，减少超欠挖。

2.1隧道光面爆破设计计算

2.1.1炮眼数量计算

炮眼数量（N）的计算不包括未装药的空眼数，炮眼数量与

单位炸药消耗量（q）、开挖断面积（s，m2）成正比，与装药系

数（a，即装药长度与炮眼全长的比值）、每米药卷的炸药质量（r，

kg/m）成反比。

2.1.2每一循环炮眼深度计算

周边炮眼与辅助炮眼的眼底落在同一垂直面上，与循环进尺

相同，掏槽炮眼深度比循环进尺深20cm。

2.1.3炮眼长度计算

辅助眼的长度为：L2=12

式中：L2—辅助眼的长度。

式中：L1——掏槽眼的长度；

——掏槽眼与开挖面的夹角；

——同一平面上的两掏槽眼眼口的距离；

——同一平面上的两掏槽眼眼底的距离，取为0.25m；

——周边眼眼底与眼口的水平偏差，考虑到钻孔需要和周边

眼外插超出轮廓线，其值取为0.15m。

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2.1.4装药量计算

Q=arl

式中，Q—单个炮眼的装药量。

2.2爆破设计结果

计算可得炸药每米药卷的炸药质量r为0.86kg/m，单位耗

药量q为1.0kg/m3。

IV级围岩装药量系数a取0.7，上台阶断面面积为82.36m2