隧道开挖施工作业指导书.doc

隧道开挖施工监理作业指导书
隧道施工的质量要求越来越高，提高施工工艺及监控措施以确保施工质量是未来隧道发展的方向。也只有控制好隧道开挖质量才能保证下道工序施工的顺利进行。
一、应熟悉并掌握隧道各类围岩的开挖方法、施工工艺、工艺要点及注意事项，概述如下：
隧道开挖推行光面爆破技术。采用光面爆破有以下优点：
1、保证隧道开挖的施工质量
2、减少爆破时围岩的扰动，保证施工安全
3、能较好地控制欠挖，减少衬砌时砼的回填量，提高经济效益。在光爆质量控制方面，重要控制“五度”。一是控制测量的精度，控制点埋设牢固且定期复核，每循环开挖前由测量班详细测绘开挖轮廓线，并经复核后实施。二是控制周边眼的密度，一般情况下，软岩周边眼间距不超过30 cm，硬岩周边眼间距不超过40cm，三是控制钻眼角度，测量放样时在两侧及拱顶各施测一个与隧道轴线平行的方向线，两侧墙及拱部的第一个周边眼开钻前根据测量班放出的方向线施钻，其它眼以此为参照，采用尺量、目测等方法控制钻眼角度。四是控制钻眼深度，根据开挖面凸凹不平调整钻眼深度，尽量使爆破面在同一钻垂面上。五是控制装药量的适度，根据不同的围岩确定不同的装药量，避免因药量过大而对围岩采生扰动，一般情况下Ⅱ级围岩周边眼每米装药量不超过200g，不耦合系数≥1.8，Ⅲ级围岩周边眼每米装药量不超过120 g，不耦合系数＞2，Ⅴ级围岩周边眼每米装药量不超过70 g，不耦合系数＞2。
㈠洞口Ⅳ、Ⅴ级围岩段
采用短台阶法施工，超前小导管预注浆（超前锚杆）和格栅钢架支护。
1、施工工艺
洞口6m范围内采用Φ42mm超前小导管注浆预支护（双排），其它地段采用超前小导管注浆超前预支护（单排），超前小导管注浆预支护采用6.0m长无缝钢管，纵向搭接长度大于150cm。人工风镐配合挖掘机开挖上部导坑，需要时辅以弱爆破，每循环进尺1.0m，上半断面超前3m左右，人工配合挖掘机开挖下部边墙，及时喷混凝土封闭岩面，架设格栅钢架支护，间距1.2~1.5m/榀，两侧拱脚增设锁脚锚杆，施工采用装载机配合自卸汽车出碴运输。
2、工艺流程
短台阶法施工工艺流程见图
3、工艺要点
⑴首先对上台阶断面进行测量放样，用油漆标出开挖轮廓线与炮眼位置，炮眼位置误差不大于5cm
⑵采用YT—28型凿岩机进行钻眼，顶部钻眼搭设临时台架。
⑶按设计数量装药爆破，爆破采用光面爆破。
⑷爆破后先不出碴，先进行拱部混凝土初喷，再打锚杆架立拱架、挂网，复喷混凝土至设计厚度。

超前支护验收合格
上台阶测量布孔
钻炮眼
装药爆破
通风洒水
清危排险
初喷砼5cm
扒出拱架拱脚
打锚杆挂网 监控量测
主格栅拱架
出 碴
复喷砼至设计厚度
开挖下台阶并喷锚支护
稳定性安全检查
复合防水层施工
二次衬砌
（上图短台阶开挖法施工工艺流程图）
⑸出碴采用挖掘机扒碴，装载机装碴，北方奔驰自卸汽车运输。
⑹开挖下台阶，喷锚支护。开挖下台阶时，先开挖两侧边墙部分，支护后再开挖中部。
⑺监控量测，反馈信息，优化支护参数。
⑻最后进行二次衬砌施工。
4、注意事项
⑴台阶长度要适当，短台阶时上下台阶相差一般为3~5m
⑵协调好上、下台阶工序，减少互相干扰
⑶下部开挖要密切注意上部的稳定。围岩较差时，左右两侧错开进行施工（错开距大于3榀拱架）。
㈡Ⅲ级围岩段
1、施工方法
采用全断面法开挖，风动凿岩机辅以自制钻孔台架钻孔作业，装载机配合北方奔驰出碴运输，湿式喷混凝土，简易台车组合钢模衬砌。
2、工法特点
⑴由于围岩稳定，利用围岩的自稳能力，可将掘进面和永久支护分为两个作业区，有利于加快施工进度。
⑵作业面空间大，钻爆、支护、出碴能实现机械化作业，同时便于风、水管线的布置。
3、工艺流程
全断面法施工工艺流程见图
4、工艺要点
⑴钻孔台架配备一台配电箱，配电箱至洞内动力配电箱间用移动电缆连接电缆在台架上设一个滚轮来收放电缆，以保证施工安全。
⑵全断面开挖工序简单，循环快，要坚决杜绝人为超欠挖，必须严格控制爆破设计
⑶钻眼过程中隧道工程师需要跟班作业，通过周边眼的钻孔摸清开挖面前方的地质情况，随时准备应急措施，尤其应注意突然发生的地质条件恶化，始终坚持地质超前预报工作。
风、水电准备
钻孔台车就位
钻炮眼
装药爆破
通风洒水
清危排险
出 碴
打锚杆挂网 监控量测
喷 砼
稳定性安全检查
复合防水层施工
模筑砼
（本图为全断面开挖法施工流程图）
⑷各工序使用的机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的使用效率和各工序之间的协调进行。
⑸在个别地质较差地段开挖时，应加强辅助施工方法的设计和作业检查，以及对支护后围岩的动态量测与监控。
二、 监理工程师应熟悉并掌握光面爆破施工工艺
横洞Ⅲ级围岩段岩体结构完整，呈块状整体结构，采用全断面法开挖，开挖采用光面爆破技术，严格控制装药量，按照光面爆破设计施工，减少爆轰波对围岩的扰动，达到爱护围岩的目的。采用人工辅以辅助自制钻孔台架钻眼，非电毫秒雷管微差起爆。
周边眼采用不耦合装药方式，其余炮眼采用连续装药，周边眼采用小直径2号岩石硝铵炸药，富水地段采用乳化防水炸药。掏槽眼采用楔形掏槽，爆破材料采用1~13段非电毫秒雷管和塑料导爆管起爆，厂制炮泥堵塞，导爆管复式网路联接，各部一次起爆。光面爆破受多种因素影响，包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素，现场围岩地质千变万化，爆破参数进行现场设计动态调整，同一类围岩经试爆取得的技术参数，做为初步依据，选择一组最佳技术参数，上一循环是下一循环的预设计和试爆破，光面爆破设计工艺流程如下图。

测定围岩参数
爆破参数预计
试爆破
爆破效果评判
确定爆破参数 不理想 调整爆破参数
结合围岩具体特征调整参数
钻爆作业
（以上是光面爆破设计工艺流程图）

施工顺序：测量放样 标出孔位 钻正顶孔 钻孔 装药连线 起爆。钻爆采用人工钻孔，整个钻孔过程，可分为准备、定位、开口、拔杆移位五步。
准备：开工前准备工作做到“四查”，即查钻机的运转及钻机油管各部件，查风、水管路连续部位是否牢固，查钻头钻杆等配件是否备全，查易耗材料、器材是否有充分的备用量。
定位：在掌子面用红油漆画出各炮孔位置及中线和高程十字线，确定钻孔范围，并明确钻孔先后次序。
开口：开口时缓慢推进，并特别注意钻杆方向与隧道中线的夹角是否符合设计外插角。
拔杆：在整体性好的石质可中速较慢拔出，如遇破碎岩石卡钎时，应慢慢来回推进，使之拔杆困难，再靠近该钻位重新钻眼使之拔出。
移位钻孔：钻好一个炮眼进行下一个炮眼钻进时，要做到“准、顺、平、齐”。准、按周边孔参数要求，孔位要选准。顺、侧墙孔孔口要顺开挖轮廓线布置。使孔底均匀开挖允许的超欠范围内。平、各炮眼相互平行（孔口和孔底距相等）齐、孔底要落在同一平面上，爆出的断面要整齐，便于下一循环作业，保证钻孔质量措施，光爆钻孔时，由爆破设计技术人员统一指挥协调行动，认真实行定人、定位、定机、定质、定量的“五定”岗位，责任制。分区按顺序钻孔，避免相互干扰，碰撞拥挤，固定钻孔班，以便熟练技术，掌握规律，提高钻孔的速度和准确性。按各断面爆破设计装药量装药联线，塑料导爆管起爆网络联接采用复式联接网络，炮孔孔口采用炮泥堵塞，炮泥由炮泥机加工成型。
工艺流程、注意事项、技术标准
施工布线
红漆准确绘出开挖断面轮廓，炮眼位置误差不得超过5cm
定位开眼
正确钻孔注意沟槽斜度，周边眼外插角开眼误差在3—5 cm
钻 眼
钻工熟悉布置图，熟练操作平台，台下专人指挥，及时调整深度
清 孔
炮钩及小直径高压水管清炮孔，不漏碴，不留石屑
装 药
分片分组按药量自上而下进行雷管对号入座，炮泥堵口
堵塞长度≥20 cm
联起爆网络
导管不能打结和拉细，注意联结次数，专人检查，引爆、
起爆管距一簇导爆管自由端≥15 cm
瞎炮处理
查明原因，迅速果断按规定处理。以确保安全为目标。
检 查
（上图是光面爆破施工工艺流程图）
三、 监理工程师应熟悉并掌握隧道超前地质预报知识
隧道超前地质预报是保证围岩地质、水文条件复杂、地下水较丰富的隧道正常施工的重要前提。应通过多种超前地质预报的组合、分析比较，准确预测前方围岩的水文、地质情况，确定适宜的开挖方法和支护形式，从而实现 “信息化施工”。
隧道超前地质预报工作要注意应多种超前地质预报相组合，互相验证，达到准确预测前方围岩地质、水文条件的目的。一般采用TSP203超前地质预报作为长期地质预报，一次预报150m；采用地质雷达作为中期地质预报，一次预报20m；采用地质钻孔取芯作为短期地质预报，一次预报5～10m；并以地质构造、地表地貌和河流发育情况作为辅助资料。
具体工作中要注意以下几点：（1）TSP203超前地质预报是采用小药量爆破，通过采集地震波在围岩中的传播速度来分析前方围岩类别、裂隙发育情况、含水情况等的地质情况。在进行TSP预报过程中，隧道内必须停止一切施工，避免杂音过大影响数据的准确性；（2）地质雷达预报是通过雷达波速在不同围岩中传播速度的差异来分析前方围岩的地质情况。该方法在复杂地质条件下预报不是很准确，特别应注意不能在掌子面较为富水的情况下使用；（3）地质钻孔不仅可以通过取出的岩芯对前方围岩进行分析预测，也可根据钻孔情况进行预测，若进钻时出现吃钻或卡钻，则很可能该处存在较大的裂隙或软弱夹层存在，同时根据钻孔中流出水量的大小可预测前方的水文情况。
四、监理工程师应熟悉并掌握隧道监控量测方面的知识
1、隧道监控量测对采用新奥法施工的隧道具有重要意义。
(1)、它不但用来监测初期支护和二次衬砌的安全性，还用于决定二次衬砌施工的最佳时期。隧道开挖后围岩应力重新分布，支撑体系随之变形，而后逐渐收敛并达到稳定状态，在此条件下可施作混凝土二次衬砌。通过监控量测求得的二次衬砌混凝土最佳施作时间，使二次衬砌混凝土避免收到围岩在收敛期产生的应力导致裂缝，保证二次衬砌混凝土的安全性和耐久性。
(2)、监控量测可用于选择各种地质条件下合适的支护参数。由于围岩通常具有复杂多变的特点，尤其对于沿线地质条件复杂、变化大的隧道，前方待开挖地段的支护参数必须随地质条件进行调整。监控量测资料则作为调整的反分析资料，根据地质超前预报与已开挖的的相似地段相对照，若某相似地段的收敛变形值达到设计规定的预留变形量的最佳值，则此支护方式可作为这种地段的最合理支护方式，待开挖段可采用该支护方式。
在隧道围岩的地质情况复杂多变的情况下，沿线围岩强度、受力特性及层间相互作用不断变化，相应的围岩与隧道各点的变形、位移及安全稳定性也必然受到影响，在不同围岩类别及隧道断面变化的地方要加强监测，使隧道围岩的变化情况得到全方位监控。
2、隧道施工量测数据的具体处理中要注意两个方面：
（1） 施工时，将各项量测情况填入记录中，及时绘制位移－时间曲线和相关图表，并注明当前施工工序及开挖掌子面离量测断面的距离。
（2）及时根据位移－时间曲线进行稳定性判别，当位移－时间曲线趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，推算最终位移和变化规律；当位移－时间曲线出现反常的急骤变化时，表明此时的围岩、支护系统已处于不稳定状态，必须立即停止开挖、对危险地段加强支护及辅助措施，确保已开挖段的安全。
五、监理工程师在现场旁站过程中重点控制两个方面的内容
洞身开挖的不利因素多，难度大，必须加强质量控制。开挖施工的质量直接影响隧道的稳定性以及工程造价，若开挖表面不平整将导致局部围岩应力集中，并且影响防水层和二次衬砌施工，形成存水空洞；若发生超挖过多，不仅会增加出渣和回填工程量，并且容易出现由于回填质量差而不能确保支护与围岩紧密贴合形成一体的现象，从而造成影响隧道稳定性的隐患；若发生欠挖，则会影响隧道净空或减小二次衬砌厚度影响工程质量和安全。
隧道洞身开挖质量控制有两个方面：
1、开挖断面规整程度的控制
首先必须根据围岩类型选择合适的断面开挖方法，Ⅰ～Ⅲ级围岩可采用全断面法开挖；对于Ⅳ、Ⅴ级围岩可采用台阶法、单侧壁导洞法、双侧壁导洞法等进行全断面开挖或采用半断面开挖的方法。对于Ⅳ、Ⅴ级围岩采用全断面开挖时，各种方法均存在开挖与支护互相干扰的情况，要注意完善施工组织和管理，严格遵循“短进尺，弱爆破”的原则，减少对围岩及已施工的支护的扰动。当采用半断面开挖方法时，下半断面开挖厚度及用药量要严格控制，减小扰动，防止拱部围岩失稳。同时按设计及施工规范要求对水平收敛值、拱顶下沉值进行严格监控量测，并将量测结果及时反馈、指导施工。尤其对于不良地质地段，在开挖前必须用地质雷达、超前小导坑等方法做好超前地质预报工作，同时做好预加固、预支护等辅助施工措施。
其次，隧道开挖一般采用钻爆法施工，应根据围岩类型选择合适的施工工艺。对于硬岩应采用光面爆破，注意以下几点：①放样准确，②打眼准确，③周边眼采用小直径或间隔装药，④全断面施工的微差控制爆破技术，⑤定期和及时检查断面，以便及时反馈、调整；对于软岩应采用预裂爆破，注意以下两个方面：（1）根据现场爆破成缝试验确定预裂孔间距﹑孔径和线装药密度 (即单位长度钻孔的装药量)，及药卷直径小于孔径的不偶合装药方式的装药不耦合系数；（2）确定预裂爆破各参数后，要严格控制预裂孔的成孔质量①预裂孔的角度不能超过允许范围，否则需废孔移位重新开孔；②预裂孔的孔间距要满足爆破设计要求，若孔间距过大，则进行插孔处理；③预裂孔的孔深要满足爆破设计要求，末达规定深度须进行补钻。
开挖轮廓面的规程程度要满足：岩面上不应存在明显的爆破裂缝，周边炮眼痕迹分布均匀、保存率应满足：硬岩≥80％、中硬岩≥70％、软岩≥50％；两茬炮的衔接台阶形误差不大于15cm；爆破石渣的破碎程度与装渣机械相适应。
2、断面尺寸及超欠挖的控制
隧道开挖断面的尺寸要符合设计的要求，在围岩较软且围岩压力较大的情况下，围岩变形较大，应根据计算及实测施工数据预留变形量及支撑沉落量，防止出现净空不够的现象。
《评定标准》根据围岩情况和部位确定了不同的超、欠挖规定值及允许偏差。需要强调的是，隧道的开挖质量检测不是仅对某一断面进行检验评价，而是在一个长度段内连续测量若干等距的断面，对所有实测数据综合计算分析，最后得出该段的开挖质量检测结果。在实际施工中，对超、欠挖的检测除了用水准仪、断面仪测量或尺量以外，还可通过比较实际出渣量与设计出渣量、实际衬砌混凝土量与设计衬砌混凝土量的方法来测定，如发现问题，及时查找原因并予以解决。
六、隧道开挖施工现场监理工程师平行检查项目內容。
(一) 洞口开挖平行检查项目內容
1. 主控项目：
(1) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第4.2.1条主要检查边坡、仰坡
的开挖范围及尺寸。
(2) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第4.2.2条主要检查端墙、翼墙、挡土墙的基底地基承载力。
2. 一般项目
(1) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第4.2.3条主要检查洞门排水沟的位置、深度、坡度。
(2) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第4.2.2条主要检查洞门截水沟的位置、深度、坡度。
(二) 洞身开挖平行检查项目內容
1. 主控项目：
(1) 根据设计要求主要检查开挖中线和高程。
(2) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第5.2.2条主要检查欠挖。
2. 一般项目
(1) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第5.2.3条主要检查炮眼痕迹保存率。
(三) 隧底开挖平行检查项目內容
1. 主控项目：
(1) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第5.3.1条主要检查欠挖。
(2) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第5.3.2条主要检查边墙基础与隧底清理。
(3) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第5.3.3条主要检查基底加强处理。
2. 一般项目
(1) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第5.3.4条主要检查水沟开挖。
(2) 根据《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003第5.3.5条主要检查隧底允许最大平均超挖值。