隧道洞身开挖施工技术方案.docx

XX隧道洞身开挖施工技术方案
1 编制依据
湖北XX高速公路XX同段XX隧道X洞身开挖施工技术方案依据《公路隧道施工技术规范》、《公路勘测规范》、《公路工程技术标准》、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》以及设计文件要求，结合实际情况编制而成。
2 工程概况
XX隧道位于XXXX境内，与XX大桥XX台相接。隧道为上、下行分离的四车道高速公路特长隧道，最大埋深约1422米。本合同段隧道起止桩号左线ZK107+377～ZK110+670，长3293米；右线YK107+400～YK110+710，长3310米。隧道左右间距，本合同段起点约49米，出口约24米。
本隧道洞身开挖由普通Ⅲ～Ⅴ级围岩组成，针对不同的围岩，设计不同的衬砌类型，主要有SF-Ⅴa、SF-Ⅴb、SF-Ⅳa、SF-Ⅳb、SF-Ⅲa、SF-Ⅲb、SF-Ⅲc、 SF-Ⅲd几种衬砌，不同的衬砌开挖断面不一样。
3 一般规定
1、应根据隧道长度、断面大小、结构形式、工期要求、机械设备、地质条件等选择适宜的开挖方案。
2、开挖断面尺寸应满足设计要求
3、爆破后，应及时对开挖面和未衬砌地段进行检查；对可能出现的险情，应采取措施及时处理。
4、开挖作业不得危及初期支护、衬砌和设备的安全，并应保护好测量用的测点。
5、开挖后，应做好地质构造的核对和监控量测工作。
6、开挖作业必须保证安全。
7、爆破作业及爆破物品管理，必须符合现行《爆破安全规程》有关规定。
4 开挖方法
4.1 浅埋Ⅴ级围岩开挖方法
根据设计图纸，隧道洞口段为Ⅴ级围岩，且埋深较浅，设计采用对前方围岩超前管棚注浆预加固后预留核心土法开挖，拱部超前加固采用Φ108超前大管棚及Φ42超前小导管，施工时由于洞口段浅埋Ⅴ级围岩埋深浅，岩石风化严重，结构松散，所以施工中必须严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的基本原则。
1施工流程
拱部超前小导管注浆预支护→拱部环形开挖→上半断面初期支护→核心土开挖→下半断面左半部开挖→下半断面左半部初期支护→下半断面右半部开挖→下半断面右半部初期支护→仰拱浇筑→拱墙二次衬砌混凝土浇筑。
2上半断面开挖
（1）人工架设钢支撑；
（2）钻设Φ42超前小导管孔，安装超前小导管，注浆泵注浆。
（3）光面弱爆破环形开挖，人工配合反铲扒碴。
（4）初喷混凝土后，施作钢筋网，布设中空注浆锚杆，立拱架，并将拱架与锚杆焊接，复喷混凝土至设计厚度。
（5）每掘进5-6m开挖核心土，核心土一次开挖2-3m。
3下半断面开挖支护
下半断面分部开挖，开挖台架配合人工钻孔，光面爆破控制成型，左右错进，每次进尺2m。出碴结束后，尽早施作初期支护，及时施作仰拱，封闭初期支护，保持仰拱滞后开挖面20-30m距离。
4.2 Ⅳ级围岩开挖及初期支护方法
Ⅳ岩石较为完整，施工主要采用上下台阶法开挖，多功能开挖作业台架配合人工钻孔，光面爆破。
1施工流程
上半断面开挖→上半断面支护→下半断面开挖→下半断面支护→铺底或垫层→拱墙二次衬砌混凝土浇筑
2上台阶开挖支护
（1）人工钻孔光面微差爆破，一次开挖深度2-3m，台阶长度50～100m，爆破后装载机装碴，汽车运出洞外拉到指定碴场；
（2）人工架设钢支撑，钻设Φ22超前锚杆孔，安装超前锚杆；
（3）初喷混凝土后，施作钢筋网，布设砂浆锚杆，立拱架，并将拱架与锚杆焊接，复喷混凝土至设计厚度。
3下台阶开挖支护
（1）下台阶多功能开挖作业台架配合人工钻眼，开挖进尺与上台阶相同，光面微差爆破。装载机装碴，自卸汽车直接运至指定点。
（2）安设系统锚杆、钢筋网，立拱架，并将拱架与锚杆焊接，复喷混凝土至设计厚度。
（3）施作仰拱，封闭初期支护。依次循环施工，施工时保持上、下台阶长度在50-100m。
4.3 Ⅲ级围岩开挖方法
Ⅲ级围岩石较为完整，施工主要采用全断面开挖法。每循环进尺3～5m，采用人工钻孔光面微差爆破，装载机、10T自卸汽车出碴，然后进行锚、网、喷的流水线机械化作业。
5 各类围岩爆破方案
隧道各级围岩均采用光面微差爆破控制成型，根据围岩实际情况和开挖方法选用不同的爆破参数，其具体爆破方案设计如下：
5.1 爆破方案设计原则和方法
1炮孔布置
先布置掏槽眼，其次周边眼，后辅助眼。掏槽眼布置于开挖面的下方，根据爆破效果，调整掏槽眼形式，且掏槽眼深度比其它眼深约20cm，各类围岩炮孔直径42mm；周边眼严格按设计开挖轮廓线均匀布置，在断面各拐角处各布置一个炮孔，周边眼的顶眼和帮眼底部Ⅳ、Ⅴ中超出边界10cm，所有围岩中底孔均都超出边界10cm；
根据围岩特点合理选择周边眼间距E及周边眼的最小抵抗线W，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上。
Ⅱ类围岩岩质破碎，施工采用人工或机械开挖，需采用松动爆破时，周边预留光爆层，人工用风镐凿除控制超欠；
合理分布掘进眼，以达到炮眼数量最少、材料最省；同时碴块又不致过大，便于装卸。
2掏槽方式
本隧道各类围岩的掏槽形式主要采用楔形掏槽。
3装药结构及堵塞方式
周边眼采用Φ25mm光面爆破专用药卷间隔装药，严格控制周边眼的装药量，借助导爆索进行间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布，以确保隧道周边成形良好，并减少对围岩的扰动，掘进眼和掏槽眼采用硝铵炸药连续装药，在施工中如炮孔内有水时采用防水乳胶炸药等效代换。
采用沙子和粘土按重量比3:1配制炮泥，加上20%的水混合均匀后揉成直径稍小于炮孔直径的炮泥段，所有装药炮眼用炮泥堵塞，堵塞时将炮泥段送入炮孔，用炮棍适当加压捣实。施工时要求周边眼堵塞长度不小于30cm，其它炮孔按装药长度余孔全部堵塞。
4起爆方法
采用非电毫秒延雷管将孔间联接形成分段起爆网络，火雷管引爆非电毫秒管起爆。
5.2 各类围岩主要爆破参数
隧道各类围岩地质情况，确定光面爆破参数见下表，施工过程中通过爆破效果反馈，进行调整，从而满足施工要求。
表5-1各类围岩主要爆破参数表
岩石级别
开挖
方式
掏槽方法
周边眼
间距
E（cm）
周边眼
最小抵抗线
W（cm）
相对距
E/W
周边眼装药参数（kg/m）
平均单位岩石用药量（kg/m3）
Ⅲ
全断面
楔形掏槽
60～70
60～80
0.8～1.0
0.25～0.3
1.2～1.4
Ⅳ
长台阶法
楔形掏槽
60～70
65～80
0.8～1.0
0.25～0.3
1.0～1.3
Ⅴ
短台阶法
楔形掏槽
55～65
70～80
0.8～1.0
0.2～0.25
0.9～1.1
5.3 爆破设计修正与优化
为提高爆破效果，改善技术经济指标，控制超欠挖，施工中根据每次爆破后，通过超欠挖情况、开挖面圆顺平整度、爆破进尺、碴块大小、周边眼炮眼痕迹保存率等爆破效果检查，对爆破效果进行仔细分析爆破参数的合理性，根据以下原则分析原因及时修正爆破参数：
（1）根据超欠挖情况确定周边孔钻孔角度，根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距、装药量和光爆层厚度，特别是周边眼的有关参数。
（2）爆破石碴块度小，辅助眼布置偏密，用药量过大，需减少；块度大说明炮眼偏疏，应加密炮眼，增加药量。
（3）周边眼残孔率较小说明周边眼用药量过大，需减少药量，周边眼爆孔利用率过低，残孔率过高，周边眼用药量过低，需增加药量。
（4）根据开挖面凹凸和平整度情况修正钻眼深度，保证爆破眼眼底基本落在同一断面上。
（5）根据掘进进尺确定掏槽效果，进尺低，掏槽效果差，需选用较有效的掏槽方式。
6 岩爆不良地质段开挖施工方法
根据设计文件及地堪资料，隧道可能会遇到岩软岩段可能出现的塑性变形，崩塌等不良地质地段。针对上述可能存在的情况，施工时软岩变形段遵循“加固围岩、预留变形、先柔后刚、刚柔并举、分次支护、及早封闭、底部加强、信息化施工”的原则。并采取以下措施：
（1）加强监控量测
加强监控观测和地质预报工作，及时收集动态信息，为调整施工支护参数提供依据。
（2）改变施工方法
及时调整施工方法，采用短台阶法开挖，必要时，采取预留核心土环形微台阶法开挖或侧壁导坑开挖法。遵循“勤量测、短进尺、管超前、弱爆破、强支护”的原则。
（3）对围岩进行加固
开挖前先打超前小导管，注浆固结后再开挖，及时施作初期支护，及早封闭开挖面。加固围岩可采取加长加密系统锚杆、进行径向注浆等措施，必要时设置预应力锚索。
（4）加强初衬和二衬支护参数
隧道开挖后及时施作初期支护，并尽快将边墙落底，闭合仰拱初期支护。初期支护采用钢结构型钢支架、锚杆、双层钢筋网、喷射混凝土整体支护，二衬采用防水钢筋混凝土，加大二衬的厚度。同时，根据监控量测提供的数据，放大开挖预留变形量。初衬闭合后，在最短时间内施作二衬，使整个隧道形成一个较强的支护闭合环。
7 劳力组织
7.1 人员配置
根据工程数量和各工序作业需要，本段落隧道初期支护共投入管理人员8人，劳动力40人，其中工程技术班5人，施工高峰期根据工作需要适当增加劳动力。
主要管理人员一览表
序号
姓名
职务
职称
备注
1
XX
项目副经理
工程师

2
XX
测量工程师
助理工程师

3
XX
质检工程师
助理工程师

4
XX
质检工程师
助理工程师

5
XX
实验工程师
助理工程师

6
XX
材料员

7
XX
专职安全员

8
XX
技术员

7.2 设备投入
主要设备投入一览表
序号
机械名称
型号
数量
备注
1
空压机
开山44立方
2

3
气腿风枪
YT28
40

6
简易台车

2

8 洞身开挖施工保证措施
8.1 质量保证措施
坚持“三服从、五不施工、一票否决”及“三不交接”的制度，即进度、工作量、计量三项服从工程质量；质量问题一票否决；在施工中做好到施工准备工作不充分不施工、未经监理工程师检查签字不施工、没有进行技术交底不施工、必须的试验达不到标准不施工、施工方案和质量保证措施未确定不施工、工程质量不合格的工序坚决返工。无自检记录不交接、未经质检员检查不交接、施工记录签证不全不交接。
8.2 技术保证措施
为确保洞内施工支护能满足设计及规范要求，不仅要有良好的施工管理，还要采取相应的技术措施，施工技术组织保证措施如下：制定科学施工方案和详细施工工艺控制；加强和搞好隧道施工技术交底，推动使用及推广新技术、新工艺、新材料和新方法；选用先进高效的设备，提高装备技术水平；坚持换手复核制度，确保支护工程技术控制指标及测量成果的准确。
8.3 安全保证措施
为了加强洞内施工安全管理，合理安排洞身支护进度，加强与洞身开挖、衬砌等关键工序的作业循环和衔接，组织均衡生产，保证安全施工。隧道内施工用机电、设备等应合理布置，操作者要严格遵守安全操作规程。坚持“安全施工”的指导思想，实行“第一管理者亲自抓现场”。
施工期间，现场施工负责人应会同有关人员对支护各部定期进行检查。在步良地质地段每班应设专人随时检查，当发现支护变形或损坏时，应立即整修和加固；当变形或损坏情况严重时，应先将施工人员撤离现场再进行加固。
洞内支护宜随挖随支护，支护至开挖面的距离一般不得超过4m；如果遇石质破碎、风化严重和土质地段时，应尽量缩小支护工作面。当短期停工时，应将支撑直抵工作面。
8.4 环保、文明施工措施
推行环保、文明施工标准化作业，施工时严格按工艺操作规程执行。把工程质量建立在科学可靠的基础上，施工现场做到管理有序，工地布置合理，材料堆放整齐，场地平整，道路畅通，排水流畅，机械状况良好，施工安全紧张有序。施工时要认真执行“监理实施细则”，做到每道工序有标准、有检查、有结论，确保一次成优。
8.5 工期保证措施
为了保证初期支护工程的优质、快速完成，将采取强化施工管理；进行科学组织和精心施工；应用先进高效的生产设备及采用先进合理的施工工艺；抓好施工协调、减少施工干扰；合理安排施工流程等措施。

9 洞身开挖施工工艺框图
9.1 Ⅲ级围岩施工工艺框图

9.2 Ⅳ级围岩施工工艺框图
上半断面爆破开挖

初 喷 砼
出 碴
上半断面出碴
上半断面锚杆、钢筋网、复喷施工
下半断面开挖
初喷砼
下断面出碴
经济保证
下半断面钢筋网、锚杆施作
复 喷
测 量 放 样
锚杆施工

9.3 Ⅴ级围岩施工工艺框图
超前大管棚注浆支护
左侧导坑上部开挖
左侧导坑上部喷锚网支护、
钢架支撑
左侧导坑下部开挖
左侧导坑下部喷锚网支护、
钢架支撑

右侧导坑上部开挖
右侧导坑上部喷锚网支护、
钢架支撑
右侧导坑下部开挖
右侧导坑下部喷锚网支护、
钢架支撑

中央部拱顶开挖

中央部拱顶喷锚网支护、
钢架支撑

底部喷锚网支护及格栅拱架
钢架支撑

灌注仰拱和回填砼

铺设拱墙防水板

沟槽及路面施工

中央部其余部位开挖及落底

拱墙砼灌注

9.4 光面爆破施工工艺框图

测 量 放 线
台 车 就 位
钻 孔
锚杆、钢筋网安装
掘 进 眼 钻 孔
装 药 联 线
台 车 退 出
爆 破

由监理工程师签证
起 爆
通 风 排 烟
清 帮 找 顶
喷砼初支
质量责任制
砼
出 碴