孟家湾隧道施工组织设计.doc

孟家湾隧道施工组织设计
1 编制依据
（1）《新建武汉至宜昌铁路工程施工总承包招标文件》、招标图纸、工程量清单及补遗（答疑）书等。
（2）国家及相关部委颁布的法律、法规和铁道部颁布的现行设计规范、铁路工程质量验收标准及其它有关文件资料。
（3）工地现场调查、采集、咨询所获取的资料。
（4）中国葛洲坝集团股份有限公司、中铁四局集团有限公司联合体各公司类似工程施工积累的施工经验及设备。
（5）依据中国葛洲坝集团股份有限公司、中铁四局集团有限公司联合体各公司的GB/T19001-2000质量标准体系、GB/T24001-2004环境管理体系和GB/T28001-2001职业健康安全标准建立的质量、环境和职业健康管理体系和《程序文件》。
2 编制范围
孟家湾隧道开挖、支护、出碴、防排水、衬砌、隧道超前地质预测预报、监控量测及测量及附属工程等。
3 工程概述
3.1 主要技术标准
设计线路主要技术标准如下：
铁路等级：Ⅰ级。
正线数目：双线。
最小曲线半径：5500m，枢纽内适当降低。
限制坡度：9‰。
牵引种类：电力。
机车类型：客车采用动车组，货车采用和谐型机车。
到发线有效长度：850m。
牵引质量：3500t。
闭塞类型：自动闭塞。
列车指挥方式：调度集中。
建筑限界：满足开行双层集装箱列车。
3.2 工程概况
孟家湾隧道全长744米，隧道起讫桩号为DIIK285+353~DIIK286+097，隧线分界里程分别为：DIIK285+350、DIIK286+097。隧道平曲:本隧道位于曲线上。隧道纵坡：DIIK285+360-DIIK285+400为平破段，DIIK285+400-DIIK285+097为当面下坡，坡度为千分之8.85‰。
工程地质（概述）：
隧道在湖北省宜昌市以东，属剥蚀缓丘区，地形起伏，植被很发育，交通非常不便；丘坡表层为Q4EL+EL粉质粘土，黄褐色，硬塑，厚4-5米。
下付21砾岩，灰白色，巨厚层状，砾岩成分主要为灰岩，少量砂石及石英砂岩等，强弱风化强分化层厚0-16.6米，下为弱化层，产状20210.
基层为砾岩，砾石的主要成分为灰岩，占80以上，因此局部可能发育岩溶。DIIK285+580-+595，+734-+55为物探低阻异常，综合钻探资料分析低阻异常分析低阻异常范围内可能存在溶蚀现象，DIIK285+770-+810,DIIK286+080-+110电阻率显著变化，物探推测为断层。
根据中国地震动参数区划图（GB306），地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s.
水文地质条件：
丘坡地表水发育不良，地下水部发育，主要为雨季浅层滞水。根据化验资料，地下水，地表水对混凝土；均无侵蚀性。施工中应加强地表水及地下水的取样与水质分析工作。
本隧道环境作用等级为12 级，有关混凝土原料选择，配合比，施工要求按铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定及铁路混凝土与砌体工程施工规范（TB210-2001）办理。
地质特征
隧道地质条件差，围岩级别低，局部断层、岩溶发育；地表水不发育，地下水不发育，主要为雨季浅层滞水，地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s；隧道开挖断面大，内轮廓轨面以上净空面积采用92m2。

3.3气候水文
沿线属亚热带季风气候区，冬季受欧亚大陆冷高压影响，夏季受西太平洋副热带高压影响，气候具有明显的季节性，冬有严寒，夏有酷暑，四季分明，日照充足，雨量充沛。本段线路所经过的地区为亚热带季风气候区，冬季受欧亚大陆冷高压影响，夏季受西太平洋副热带高压影响，气候具有明显的季节性，冬有严寒，夏有酷暑，四季分明，日照充足，雨量充沛。6、7、8三月以东南风为主，间有东北风及西南风，最大风力7至8级。其余各月以北风及北北东风为主，最大风力9级，多发生在9月。全年平均气温16.6℃；一月份平均最低气温3.5℃；七月份平均最高气温28.9℃；极端最高气温41.3℃（1934.8-8-10）；极端最低气温-18.1℃（1977 -1-30）；年平均降雨量1270mm。雷暴日数平均每年36天，近20年最大积雪厚度17cm。
3.4 隧道工程施工方案、施工方法

隧道集中在湖北省宜昌市以东，属剥蚀缓丘区，地形起伏，植被很发育，交通非常不便；隧道地质条件差，围岩级别低，局部断层、岩溶发育；地表水不发育，地下水不发育，主要为雨季浅层滞水，在罗家湾隧道范围内地下水有二氧化碳侵蚀，化学环境作用等级为H1；地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35s；隧道开挖断面大，内轮廓轨面以上净空面积采用92m2；防水标准较高，隧道采用复合式衬砌，二衬混凝土抗渗等级要求高，一般隧道混凝土抗渗等级要求不小于P8，特殊隧道（罗家湾隧道）混凝土抗渗等级要求不小于P10。
3.4.2 施工方案
本标段运架梁要通过隧道，为确保不影响运架梁的情况下，隧道要及早安排组织施工，孟家湾隧道采用双向掘进。
隧道施工组建三支实力较强的施工队伍，隧道一队负责孟家湾隧道，施工具体安排如下（小桩号为进口端）：
隧道一队：孟家湾隧道进、出口各设1个作业面相向施工，配备两台液压钢模台车衬砌施工。
隧道开挖碴土弃至弃碴场或用做路基填料。隧道开挖的基本原则是在保证围岩稳定，或减少对围岩扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法或掘进方式，并尽量提高掘进速度。
明洞施工按照“分段开挖、仰拱先行、支护紧跟、加强监测”的方案，施工前做好坡顶外截水天沟，并清除危石。
超前大管棚采用潜孔钻钻孔，超前小导管采用风动凿岩机钻孔，双液高压泵压浆。
具体施工进度安排见表2.5-2。
3.4.2.1 隧道开挖方案
3.4.2.1.1 洞口开挖方案
洞口段按设计要求施做超前大管棚或超前注浆小导管后，采用三台阶七步开挖法或双侧壁导坑法进洞，开挖采用人力风镐和小型挖掘机为主，辅以控制弱爆破。
3.4.2.1.2 明洞开挖方案
明洞段土方采用挖掘机开挖，石方部分采用分台阶浅眼爆破法开挖，纵向分段逐层进行，每层开挖后及时进行边坡锚、网、喷防护。
3.4.2.1.3 洞身开挖方案
洞身开挖采用新奥法原理组织施工，采用YT28型凿岩机与钻孔台架配合钻孔。采用非电毫秒雷管起爆、光面爆破技术，严格控制超欠挖，围岩软弱地段采用微震光面爆破技术或非爆破开挖，以减轻对围岩的扰动和破坏。Ⅲ级围岩采用台阶法，Ⅳ级围岩采用三台阶七步开挖法，Ⅴ级围岩采用三台阶七步开挖法和双侧壁导坑法。
3.4.2.2 隧道支护方案
3.4.2.2.1 超前支护方案
（1）洞口超前长管棚注浆预支护，采用ф108×6mm无缝钢管。洞身超前长管棚注浆预支护，采用ф89×6mm无缝钢管；
（2）ф50超前双层小导管注浆预支护，小导管长度5m，纵向间距2.0m一环；
（3）ф42超前小导管注浆预支护，小导管长度4.5m，纵向间距2.4m一环；
（4）ф22超前锚杆预支护，长度4.5m，纵向间距3.0m一环。
3.4.2.2.2 初期支护方案
初期支护在开挖完成后及时施工，紧跟开挖面。
（1）拱部系统锚杆采用带排气装置的中空注浆锚杆，边墙采用ф22mm砂浆锚杆；
（2）喷射混凝土（素喷混凝土、网喷、改性聚酯纤维混凝土）采用湿喷法施工；
（3）钢架采用格栅钢架及工字钢架，纵向间距格栅钢架1.0m一榀，工20a工字钢架纵向间距0.6m一榀。工22a工字钢架纵向间距0.5m一榀。
3.4.2.3 隧道出碴方案
出碴全部采用无轨运输方式进行施工。
3.4.2.4 隧道防排水方案
3.4.2.4.1 防排水原则
对于与地表水存在良好水力联系、地下水发育、具有较强富水性的断层破碎带地段及水文环境有严格要求的地段采用“以堵为主，限量排放”的原则；其它地段采用“防、排、堵、截结合，因地制宜、综合治理”的原则。
3.4.2.4.2 防水方案
（1）暗洞：一般隧道混凝土抗渗等级要求不小于P8时，初期支护和二次衬砌间拱墙背后设土工布和防水卷材，防水卷材厚1.5mm，幅宽≥2m，土工布采用350g/m2；特殊隧道（罗家湾隧道）混凝土抗渗等级要求不小于P10时，二次衬砌外侧采用双层全包防水，外一层为排水型防水板，内一层为普通分离式防水板。
（2）施工缝和变形缝：隧道拱、墙施工缝处设置外贴式止水带+中埋式遇水膨胀橡胶止水带；仰拱仅设中埋式止水带；纵向施工缝处设置钢边橡胶止水带和止水胶，每侧一条；变形缝拱墙部位防水采用外贴式止水带+中埋式遇水膨胀橡胶止水带，仰拱变形缝采用中埋式橡胶止水带，变形缝处衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵，衬砌内缘3cm范围内以聚硫密封胶封堵，以外2cm范围内设置U型镀锌钢板接水盒，其余空隙采用填缝料填塞密实。
（3）明洞：衬砌外贴EVA防水板和50cm厚粘土隔水层防水。
3.4.2.4.3 排水方案
（1）开挖面：上坡施工时在隧道两侧开挖排水沟，排至洞外污水处理池。下坡施工时采用在洞内设备洞室一侧布置集水井，水泵接力抽至洞外。
（2）洞身：衬砌背后环向设置ф50打孔波纹管，间距8米一环，与墙角外侧纵向设置的ф110打孔波纹管连通将水排至隧道侧沟。
（3）洞门及洞口：洞门顶部设截水天沟，洞门端墙及挡墙背后设置排水盲沟网。
3.4.2.5 隧道衬砌方案
隧道衬砌采用9m全断面液压衬砌台车，每循环9m；砼采用自动计量砼拌合站集中拌合，砼罐车运输，输送泵模筑砼；仰拱和填充超前施工，仰拱一次施工长度控制在6～8m，施工采用“无干扰架空栈桥”，以保证掌子面施工正常进行；钢筋加工在加工点集中加工，运至施工地点绑扎安装成型。
3.4.2.6 隧道施工机械化配套方案
在隧道施工组织中，组织大型机械化施工，采用无轨运输方式出碴，实施钻爆、装运、支护、衬砌四条主要机械化作业线。机械化配套方案见表3.4-2。
表3.4-2 机械化配套方案表
分类
机械化作业线名称
主要设备配套方案
施工作业线
钻爆作业线
钻孔台架、风动凿岩机组成钻孔、装药、起爆作业线。
出碴作业线
挖掘机、装载机及大型自卸车组成无轨运输出碴线。
初期支护作业线
锚杆台架、水平地质钻机、高压双液注浆泵组成大管棚、锚杆、小导管施工作业线；运输车、装载机、作业平台、混凝土湿喷机组成钢筋网、钢支撑、喷砼初期支护作业线。
二次衬砌作业线
铺设防水板台车、自行式防水板焊接器组成防水层铺设作业线；钢筋调直机、弯曲机、切割机、电焊机、对焊机组成钢筋加工作业线；整体液压钢模衬砌台车、混凝土输送车、混凝土输送泵、混凝土搅拌站及仰拱栈桥组成二次衬砌作业线。
辅助作业线
高压供水
高压泵、高位水池、高压水管组成供水作业线。
高压供风
电动空压机和高压风管组成高压风作业线。
供电
变压器、内燃发电机、高压电缆组成供电作业线。
排水
自吸泵、多吸泵、单级双吸泵和污水泵组成排水作业线。
表3 拟投入设备、仪器计划表
机械名称
规格型号
单位
数量
状况
空压机
20m3
台
4
良好
电动钻机
YG-70
台
4
良好
注浆泵
BW-250/50型
台
2
良好
发电机
200KW
台
2
良好
合金钻头
Φ110
个
4
良好
钻杆
Φ75
根
80
良好
全站仪
拓普康GST7001
台
1
良好
水准仪
SⅡ320
台
1
良好

3.4.2.7 浅埋段施工方案
本段隧道主要为浅埋大断面隧道，在施工中要坚持“先探后挖“的施工原则，将超前地质预报纳入施工循环，不探明前方地质不能开挖。在不良地质地段，隧道主要施工顺序是：超前地质预报→超前支护→开挖→初期支护→仰拱开挖及浇筑砼→铺设防水板→拱墙二次衬砌。不良地质分布及应对措施见表3.4-3。
表3.4-3 隧道不良地质地段及处理措施一览表
隧道名称
不良地质桩号
围岩级别
施工方法
处理措施
孟家湾
隧道
DIIK285+360～DIIK285+400（40）
Ⅴ
双侧壁导坑法
ф108洞口超前长管棚注浆预支护，工20a工字钢架加强，纵向间距0.6m一榀。
DIIK285+400～DIIK285+505（105）
Ⅴ
双侧壁导坑法
ф50超前双层小导管注浆预支护，小导管长度5m，纵向间距2.4m一环；工20a工字钢架加强，纵向间距0.6m一榀。
DIIK285+505～DIIK285+830（325）
Ⅴ
双侧壁导坑法
ф42超前小导管注浆预支护，小导管长度4.5m，纵向间距2.4m一环；工20a工字钢架加强，纵向间距0.6m一榀。
DIIK286+010～DIIK286+060（50）
Ⅴ
双侧壁导坑法
ф42超前小导管注浆预支护，小导管长度4.5m，纵向间距2.4m一环；工20a工字钢架加强，纵向间距0.6m一榀。
DIIK286+060～DIIK286+080（20）
Ⅴ
双侧壁导坑法
ф108洞口超前长管棚注浆预支护，工20a工字钢架加强，纵向间距0.6m一榀.
3.4.2.8 隧道超前地质预测预报、监控量测及测量方案
3.4.2.8.1 超前地质预测预报
本标段隧道综合采用掌子面地质素描、TSP-203超前地质预报系统、超前水平钻孔等技术进行超前地质预报，实行信息化施工。根据超前地质预测预报所获取的地质信息调整隧道的支护参数和施工方案，以确保工程质量和施工安全。
3.4.2.8.2 监控量测
在本工程施工中综合采用位移反分析法和荷载反分析法，利用3D-σ程序进行计算和模拟计算。利用已经得到的现场量测信息，进行反分析计算，提供出开挖工作面附近已经开挖地段和尚未开挖地段的地应力大小、方向和围岩的物性等指标，预测开挖工作面前某范围内的未来动态。根据开挖面的状况，拱顶下沉、水平位移量大小和变化速率，综合判定围岩和支护结构的稳定性，以量测资料为基础及时修正初期支护参数，确保二次衬砌施作时机，实施动态设计、施工。
量测项目包括：洞内外观察、净空水平收敛量测和拱顶下沉量测列为必测项目，必要时在隧底增设隧底上鼓量测及地表沉降量测项目。
3.4.2.8.3 测量方案
复测设计院提供的GPS点，布设控制点导线网。控制测量采用全站仪施测，控制点的高程用精密水准仪测定。为了控制角度误差积累，每隔一条长边要对一条尽可能长的导线连接边进行精密陀螺经纬仪校核。
洞内引入双导线做校核，隧道中线埋设测点，在已衬砌好的边墙埋设水准点。
3.4.2.9 弃碴利用及弃碴方案
隧道弃碴按照设计要求，可用于作为路基填料的用于路基填筑，其余的弃于弃碴场。弃碴场设永久挡护工程，并做好排水设施，碴场顶面恢复植被，防止水土流失。
3.4.2.10 施工辅助作业方案
3.4.2.10.1 供风方案
在各施工洞口附近分别设立集中风站，并联安装3台20m3/min电动空压机，供应各施工面所需高压用风。在施工前期高压电源未接通时均采用内燃发电机发电带动空压机供风。
隧道开挖面工作风压不小于0.5MPa。高压风管采用ф100mm的无缝钢管，设在边墙底脚处，管子下面采用托架将其托起，托架固定在底脚的边墙上。随着洞子的延伸，高压风管分段接至工作面附近，在管端安装闸阀以便接至用风机具，闸阀至用风机具之间用高压皮管连接。
3.4.2.10.2 供水方案
在各隧道口山坡上设容量100m3的高压蓄水池，施工用水均采用高压水池供水方式；每个隧道工作面采用独立的供水管路，供水管管径为ф125mm，设在边墙底脚处，与风管同侧，与电线路另侧，管子下面采用托架将其托起，托架固定在底脚的边墙上。供水压力不小于0.3MPa。
3.4.2.10.3 排水方案
上坡开挖时在隧道两侧开挖排水沟，将水排至洞外污水处理池；下坡开挖时采用在洞内设备洞室一侧布置集水井，水泵接力抽至洞外污水处理池，污水经处理合乎环境要求后再进行排放。
3.4.2.10.4 供电与照明方案
施工用电以接引地方电为主，自发电为辅。为保证施工正常，在每一施工洞口配备发电机作为备用电源。本标段施工用电从临永结合的临时供电线路或地方电源线路搭接，自设变压器引入。施工前期采用自发电，电力线路接通后，采用电网供电。
电线按施工高潮期最大用电量选用。为了便于修理、避免干扰、保证安全，电线与风管、水管和通风管保持一定距离，并悬挂在隧道的不同侧壁。
采用新光源洞内外照明，新光源采用低压卤钨灯、高压钠灯、钪纳灯、纳铊铟灯，设置固定式照明设备，并设置应急照明设备，应急照明灯具安装间隔不大于50m且必须在供电中断时能自动接通并能连续工作2h以上。
3.4.2.10.5 施工通风方案
隧道通风，当隧道掘进长度超过150米时，采用SD60型轴流通风机机械通风，短于150米的隧道采用自然通风。各隧道通风方式见表3.4-4。
表3.4-4 隧道通风方式表
序号
隧道名称
长度m
通风方式
通风简图
1
孟家湾隧道
744
采用SD60轴流风机压入式通风

自然通风

图例：单轴流风机 通风管 新鲜风 污浊风

3.4.2.10.6 防尘措施
（1）钻眼：为控制粉尘的产生，钻眼作业采用湿式凿岩。在钻眼时，先送水后送风；
（2）爆破：在距掌子面30m外边墙两侧各放一台水幕降尘器，水幕降尘器主要捕捉1～3μm粒径的粉尘；
（3）出碴：装碴前必须进行喷雾、洒水；
（4）人员：施工人员佩带防尘口罩防尘。

3.4.3 隧道主要施工方法、施工工艺
3.4.3.1 隧道开挖施工方法、施工工艺
3.4.3.1.1 洞口工程
根据隧道进出口地形和工程地质条件，结合开挖边、仰坡的稳定性及洞口排水的需要，本着“早进晚出”的原则进行洞口施工。
（1）施工方法
① 完善排水系统
洞口、明洞开挖应尽量避开雨季施工，先修建洞顶及边坡顶截排水系统截排地表水，及时对边、仰坡进行处理，确保边仰坡稳定，并在进行土石方开挖时，预先做好场地内的临时排水。
② 测量放线
根据图纸，组织复测并控测布网，准确定出洞口位置，按设计位置放出边、仰坡开挖边线。并在坡顶上部埋设2个下沉观测C20砼桩，定时观测下沉情况。
③ 临时排水沟
排水系统不能及时施做时可修建临时排水沟截排地表水，特别是雨季时更应加强临时排水沟设置，及时将雨水排除。
④ 洞口土石方开挖
洞口土方用挖掘机开挖，孤石采用弱爆破破碎，挖掘机、装载机装渣，自卸汽车运渣。开挖方法采用自上而下分层分台阶进行，台阶高度2～3米。底部距边墙基础预留1m厚，待明洞施工时开挖。
a. 边、仰坡刷坡与支护
边、仰坡刷坡自上而下分层进行，每层高度2～3m，随开挖随支护。边坡为喷射混凝土支护，仰坡为锚、网、喷支护，做好坡面喷砼防护层与原坡面衔接，防止坡面风化，引起水土流失、导致边仰坡防护受到损坏。
b. ф22砂浆锚杆施工
砂浆锚杆钻孔采用锚杆钻机钻孔，湿式凿岩的钻进方式，锚杆长度、布置间距按设计实施。砂浆配合比：水泥比砂为1∶1。砂浆拌和均匀，随伴随用。砂浆采用注浆方式，将注浆管插至距孔底50～100mm，随砂浆的注入慢慢匀速拔出，后将杆体插入。若孔口砂浆溢出，及时补注，锚杆安装后不得随意敲击。
c. 钢筋挂网施工
钢筋使用前清除污锈、通直，按设计加工成网片，采用在坡面打入短钢筋的形式固定，使钢筋网片平整。
d. 喷射混凝土施工
喷射前清除坡面的浮石和岩碴，采用混凝土湿喷机进行，喷射时控制喷射厚度。混凝土的搅拌采用强制式搅拌机，严格按设计施工配合比施工。
（2）施工工艺
洞门工程施工工艺流程见图3.4-1。

测量放样
临时截排水设施

测量放样
开挖侧墙基础
侧墙、拱圈钢筋绑扎
仰拱开挖
仰拱钢筋绑扎、预留
与侧墙的连接筋
仰拱砼浇筑
仰拱回填
洞门端墙施工
洞外附属工程施工
拱顶防水层及明洞回填
边仰坡修整
锚网喷护坡施工
天沟及排水沟施工
砼拌制
砼运输
侧墙、拱圈砼整体浇筑
图3.4-1 洞门及明洞工程施工工艺流程图

3.4.3.1.2 洞身开挖
隧道开挖Ⅲ级围岩采用台阶法，Ⅳ级围岩根据设计要求采用三台阶七步开挖法和三台阶临时仰拱法，Ⅴ级围岩根据设计要求采用三台阶七步开挖法和双侧壁导坑法。
（1）隧道开挖施工工艺
隧道开挖施工工艺见图3.4-2。
（2）隧道开挖施工方法
① Ⅲ级围岩台阶法施工
a. Ⅲ级围岩台阶法施工工序见图3.4-3。
b. Ⅲ级围岩台阶法施工步骤
第一步：根据地质情况，必要时先施作拱部超前小导管，然后开挖上部土石方，及时施作初喷3cm厚微纤维砼，再在拱部设计范围内打眼施作ф25中空注浆锚杆并按要求完成其注浆；再挖槽安装钢（格栅）拱架；再在拱部挂钢筋网；最后复喷砼至设计厚度。上断面每循环进尺为２.5m。

超前地质预报
判定围岩级别
钻爆设计
钻爆作业
超前预支护
通风、排危
开挖断面检测
是否需要超前预支护
初期支护
是
否
进入下一循环
出碴运输
图3.4-2 隧道断面开挖施工工艺流程图

图3.4-3 Ⅲ级围岩台阶法施工工序图
第二步：待上部进尺6~10m后，及时开挖下部土石方，并及时施作初喷3cm厚微纤维砼，然后在拱墙按设计布置安装ф22砂浆锚杆；再挖槽接长钢（格栅）拱架；再在拱墙、仰拱挂钢筋网；最后复喷砼至设计厚度。
第三步：初期支护完成后，可根据实际情况安排施工仰拱，仰拱完成后按要求施作结构防水设施，主要是铺设防水板、横纵软式透水盲管、安装施工缝止水带，待结构防水设施安装完成后绑扎二衬钢筋、液压衬砌台车就位，进行二衬砼浇筑。
第四步：在二衬及仰拱完成后，且对洞内其它工序施工影响不大的情况下，及时进行仰拱填充，仰拱填充砼强度较低时，在其上架设移动栈桥，以便洞内掌子面的出碴车通过。
第五步：待洞内其它土建工程完成后，及时施作水沟电缆槽，采用隧道全长连续施作，以利控制其线型和几何尺寸。
c. Ⅲ级围岩台阶法开挖钻爆设计炮眼布置
Ⅲ级围岩台阶法开挖钻爆设计炮眼布置见图3.4-4。
d.Ⅲ级围岩台阶法开挖炮眼装药见表3.4-5。
表3.4-5 Ⅲ级围岩台阶法开挖炮眼装药表
序号
炮眼分类
炮眼数（个）
雷管段数（段）
炮眼长度（cm）
炮眼装药量
备注
每孔药卷数（卷）
单孔装药量（kg）
合计药量（Kg）
一
上台阶

1.每循环进尺2.5m；
2.炮眼利用系数85%；
1
掏槽眼
6
1
316
14
2.1
12.6
2
扩槽眼
4
3
312
13
1.95
7.8
3
扩槽眼
4
5
308
13
1.95
7.8
4
扩槽眼
4
7
304
13
1.95
7.8
5
扩槽眼
5
8
300
13
1.95
9.75
6
掘进眼
55
9-12
300
12
1.8
99
7
内圈眼
31
13
300
12
1.8
55.8
8
周边眼
44
14
300
3
0.45
19.8
9
底板眼
15
15
300
13
1.95
29.25
二
下台阶

1
掘进眼
65
1-5
300
12
1.8
117
2
周边眼
12
6
300
3
0.45
5.4
3
底板眼
20
7
300
13
1.95
39

图3.4-4 Ⅲ级围岩台阶法开挖钻爆设计炮眼布置图

② Ⅳ级围岩三台阶临时仰拱法施工
a. Ⅳ级围岩三台阶临时仰拱法施工工序见图3.4-5。

图3.4-5 Ⅳ级围岩三台阶临时仰拱法施工工序图

b. Ⅳ级围岩三台阶临时仰拱法施工步骤
上台阶：利用上一循环架立的钢（格栅）拱架施作拱部超前锚杆（必要时）；开挖1部台阶；施作1部洞身结构的初期支护，初喷砼，架立钢（格栅）拱架；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度，底部喷砼10cm封闭。
中台阶：上台阶超前于中台阶30～50m，中台与上台平行施工；开挖2部台阶；施作2部洞身结构的初期支护，初喷砼，接长钢（格栅）拱架；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度，底部喷砼10cm封闭。
下台阶：下台阶滞后于中台阶10～20m，与中台阶平行施工；开挖3部台阶，初支及时封闭边墙开挖面，完成钢（格栅）拱架架立；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度；隧底开挖，清底，隧底喷砼封闭。
仰拱施工：仰拱栈桥就位，绑扎仰拱钢筋；分段浇注仰拱砼。
填充：利用仰拱栈桥分段浇注填充砼。
拱、墙二次衬砌：利用衬砌模板台车一次性灌注拱墙衬砌。
③ Ⅳ级、Ⅴ级围岩三台阶七步法施工
a. Ⅳ级、Ⅴ级围岩三台阶七步法施工工序见图3.4-6。
b. 三台阶七步开挖法施工步骤
上台阶：利用上一循环架立的钢架施作拱部超前小导管、或超前锚杆支护（必要时）；弱爆破开挖①部台阶，同时每循环进尺一次，掌子面喷5cm厚砼封闭；施作①部洞身结构的初期支护，初喷4cm厚砼，架立钢（格栅）拱架；施作锁脚钢管；钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。
中台阶：滞后①部3～5m，弱爆破左右交错开挖②、③部；喷5cm厚混凝土封闭掌子面；导坑周边部分初喷4cm厚混凝土；接长钢（格栅）拱架，并设锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
下台阶：滞后③部2～3m，弱爆破左右交错开挖④、⑤部；导坑周边部分初喷4cm厚混凝土；接长钢（格栅）拱架，并设锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
底部：滞后⑥部15～25m，开挖隧底⑦部；隧底周边部分初喷4cm厚混凝土；施作钢（格栅）拱架：复喷混凝土至设计厚度。
仰拱施工：仰拱栈桥就位，绑扎仰拱钢筋；分段浇注Ⅷ部仰拱砼。

图3.4-6 Ⅳ、Ⅴ级围岩三台阶七步法施工工序图
填充：利用仰拱栈桥分段浇注填充砼。
拱、墙二次衬砌：根据监控量测结果分析，待初期支护稳定后，利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅸ部拱墙衬砌。
④ Ⅴ级围岩双侧壁导坑法施工
a. Ⅴ级围岩双侧壁导坑法施工工序见图3.4-7。
图3.4-7 Ⅴ级围岩双侧壁导坑法施工工序图

b. 双侧壁导坑法开挖施工步骤
左侧壁导坑上台阶：利用上一循环架立的钢（格栅）拱架施作隧道侧壁超前支护及导坑侧壁超前支护；人工配合风镐开挖①部，每循环进尺一次，喷8cm厚混凝土封闭掌子面；施作①部导坑周边的初期支护和临时支护。钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
左侧壁导坑下台阶：滞后①3～5m，人工配合风镐开挖②部；喷8cm厚混凝土封闭掌子面；导坑周边部分初喷4cm厚混凝土；接长钢（格栅）拱架和临时钢（格栅）拱架，并设锁脚锚杆，安设横撑；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
右侧壁导坑上台阶：开挖③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同1。
右侧壁导坑下台阶：滞后③3～5m开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同2。
左侧上部壁导坑：在滞后于④部不小于30m后，人工配合风镐开挖⑤部；初喷8cm厚混凝土封闭掌子面（下一循环拱部超前支护掌子面）；拱部初喷4cm厚砼，架设钢（格栅）拱架，施工锚杆后复喷砼封闭。
右侧上部壁导坑：在滞后于⑤不大于1m后，人工配合风镐开挖⑥部；初喷8cm厚混凝土封闭掌子面（下一循环拱部超前支护掌子面）；拱部初喷4cm厚砼，架设钢（格栅）拱架，施工锚杆后复喷砼封闭。
中部：台阶法施工中部⑦、⑧部位，台阶长度3m；喷射8cm厚砼封闭掌子面；导坑底部初喷4cm厚砼封闭，安设钢（格栅）拱架封闭成环，复喷砼至设计厚度。
仰拱：根据监控量测结果，逐步拆除临时钢（格栅）拱架，灌注Ⅸ部仰拱。
填充：灌注X部隧底填充。
拱、边墙二次衬砌：根据监控量测结果分析，利用衬砌模板台车一次性灌注⑿部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
3.4.3.1.3 光面爆破
（1）施工工艺
光面爆破施工工艺流程见图3.4-8。

光面爆破设计
设置警戒
装药计算
光爆效果与质量
准备填筑材料
爆破效果检查
测量放线
钻 孔
钻孔质量检查
装药与堵塞
连接起爆网络
起 爆
通 风
网络检查
爆破材料准备
清理钻孔
图3.4-8 隧道光面爆破施工工艺框图

（2）施工方法

① 放样布眼
钻眼前，测量人员要用红铅油准确绘出开挖面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不得超过5cm。在直线段，可用3～5台激光准直仪控制开挖方向和开挖轮廓线。
② 定位开眼
采用钻孔台车钻眼时，台车与隧道轴线要保持平行。台车就位后按炮眼布置图正确钻孔。对于掏槽眼和周边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差要控制在3cm和5cm以内。
③ 钻眼
钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练地操作凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要有丰富经验的老钻工司钻，台车下面要有专人指挥，以确保周边眼有准确的外插角（眼深3m时，外插角小于3°；眼深5m时，外插角小于2°），尽可能使两茬炮交界处台阶小于15cm。同时，应根据眼口位置及掌子面岩石的凹凸程度调整炮眼深度，以保证炮眼底在同一平面上。
④ 清孔
装药前，必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。
⑤ 装药
装药需分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。
装药前将炮眼内泥浆、石粉吹洗干净。所有装药的炮眼均堵塞炮泥，周边眼的堵塞长度不小于20cm，确保连线无漏连现象。光面爆破孔采用φ25的药卷连续装药，或用φ32的药卷间隔装药，力争达到周边眼炮痕保留率达到90%以上。光爆孔装药结构见图3.4-9。

图3.4-9 光爆层周边眼装药结构图
⑥ 联结起爆网路及方式
起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后，要有专人负责检查。对于大断面开挖，周边眼采用光面爆破，以控制超欠挖。
⑦ 瞎炮的处理
发现瞎炮，应首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮，则切去损坏部分重新连接导爆管即可；但此时的接头应尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮，则应参照《爆破安全规程》有关条款处理。
3.4.3.2 隧道支护施工方法、施工工艺
3.4.3.2.1 超前大管棚施工
（1）施工方法
① 管棚施工前应先施工混凝土套拱，同时借助混凝土套拱稳定仰坡面山体。套拱施工时，先安装2榀Ⅰ18型钢钢架，钢架外表面的连线坡度与管棚的外插角一致。经环向各点量测满足要求后，钢架外缘设φ140×5mm导向钢管，逐根焊接于钢架上固定。然后安装内、外侧其它型钢钢架，内、外层钢架采用钢筋焊接，立模浇筑套拱混凝土。套拱混凝土达到100%强度时，方可实施管棚钻孔工作。
管棚混凝土套拱结构示意见图3.4-10。
图3.4-10 管棚混凝土套工结构示意图

② 大管棚钻设
采用管棚钻机或地质钻机钻管棚孔，大管棚钻设分两步进行，隔孔钻设，先钻设奇数号注浆花管管棚，注浆后再钻设偶数号无孔钢管。为保证钻孔方向准确，除依靠导向管控制管棚方向外，还采用光靴测斜仪量测钻孔的偏斜度，以保证钻孔准确性。
③ 大管棚安装
大管棚安装采用钻机顶进的方法，分段安装，钢管接头采用丝扣连接。丝扣长15cm。为使钢管接头错开，钢管按4m、5m、6m不等长加工，根据管棚长度分别选用，确保同一断面内接头数量不超过总钢管数的50％。
④ 长管棚注浆
为满足管棚注浆需要，奇数号孔为注浆钢花管，溢浆孔孔径10～16mm，呈梅花形布置，管棚尾部留150cm不钻孔的止浆段。偶数号孔为不注浆无孔钢管。
a. 注浆前用喷射砼封闭掌子面并对孔口进行封堵，以防孔口冒浆，砼喷射厚度约15cm。
b. 配置浆液并注浆，注浆采用分段注浆，浆液扩散半径不小于0.5m。灌注浆液配合比为水泥：水玻璃=1：1～1：0.6，水泥浆浓度为1：1.25～1：0.8，水玻璃浓度为35Be，注浆初压0.5～1MPa，终压2MPa。注浆前应按参数进行双液注浆现场试验，注浆参数应通过现场试验合格按实际情况确定，以确保达到固结围岩的目的。钻孔时出现卡钻或坍孔时应先注浆后再钻孔。
c. 注浆结束后及时清除管内浆液，并用30号水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。
d. 完成长管棚注浆后，在管棚支护下，按设计的步骤进行掘进开挖。
（2）施工工艺
超前长管棚施工工艺流程见图3.4-11。
3.4.3.2.2 超前小导管施工
（1）施工方法
① 超前小导管加工
超前小导管根据具体围岩支护情况采用直径φ50或φ42普通钢管加工成花管，以便注浆。超前小导管前端加工成锥形，以便插打。超前小导管中间部位钻直径为6～8mm的溢浆孔，呈梅花形布置，间距为15cm，尾部0.8m范围内不钻孔以防漏浆，末端焊直径为6mm的环形箍筋，以防打设超前小导管时端部开裂，影响注浆管联接。
② 钻孔及安设超前小导管
首环超前小导管施工前，喷射砼3～5cm封闭拱部开挖工作面裂隙，作为止浆墙，后续循环则可利用循环间搭接部分作为止浆墙。然后按设计间距钻设超前小导管孔，清孔后将小导管打入孔内，可采用风动凿岩机冲击振动将小导管直接顶入，再用高压风清除管内杂物。
施工准备
钻孔顶管接管
设备准备
管材加工
材料准备
机具准备
地质调查
注浆设计
现场试验
效果检查
制定施工方案进入施工
配比试验
注浆参数
喷混凝土封闭掌子面
注 浆
注浆站布置
连接注浆管
开 挖
浆液选择
浆液配制

注浆效果检查
补充注浆
合格
不合格
安孔口止浆塞
图3.4-11 超前长管棚施工工艺流程图

③ 注浆
小导管安设后，连接注浆管，用塑胶泥封堵孔口，并补喷砼封闭工作面。同时配制浆液，调试注浆机，进行压水试验，检查机械设备工作是否正常，管路连接是否正确。确定无误后，将配制好的水泥浆液倒入注浆机储浆筒内，水泥浆液浓度为1∶1单液水泥浆，开动注浆机，通过小导管向周边围岩压注水泥浆。
注浆按照由低到高隔孔预注或群孔注浆的方法进行。单孔注浆时，首先以初压注浆，然后在终压下进行注浆并保持1～2min再卸荷，保证注浆量及扩散半径达到设计要求，达到超前加固的目的。注浆过程中，对浆液应不停搅动，避免沉淀分层，影响浆液浓度。
（2）施工工艺
超前小导管施工工艺流程见图3.4-12。
施工准备

钻孔、清孔

地质调查

注浆设计

现场试验

效果检查

制定施工方案进入施工

浆液选择
配比试验
注浆参数
喷砼封闭掌子面

注 浆

注浆站布置

浆液配置

安装小导管

连接注浆管

开 挖
设备准备

管材加工

材料准备

机具准备

图3.4-12 超前小导管施工工艺框图