石郞山隧道洞身开挖施工方案.docx
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石郞山隧道洞身开挖施工方案
石郎山隧道洞身开挖施工方案
1工程概况
石郞山隧道为左右分离式隧道，左线长3270m（ZK1+400～ZK4+670），右线长3250m（YK1+430～YK4+680）。
洞口形式进口为倒削竹式明洞15m,出口为端墙式明洞5m。
主要工作量：
III级围岩开挖量383037立方米，IV级围岩79113立方米，V级围岩117419立方米。
2施工准备
2.1机械设备配置（隧道一端）
序号
机械名称
数量
拟用何处
1
装载机ZL50
2台
出渣、砼上料
2
发电机组400KVA
1台
临时电力供应
3
变压器（800KVA）
2台
电力供应
4
空压机组（20m³）
6台
风力供应
5
钻爆工作台车
2
隧道开挖
6
挖掘机
2台
隧道开挖
7
YT-28型凿岩机
30台
隧道开挖
8
喷浆机
4台
初期支护
9
电焊机
10台
钢筋焊接
10
自卸车（东风）
6辆
出渣
2.2劳动力配置（隧道一端）
序号
班组名称
总人数
主要工种及人员数
工序
1
掘进班
50
钻机手36，爆破手14
钻孔、装药爆破、安锚杆
2
运输班
16
司机10，修理工6
出渣
7
通风组
3
通风管安装维护
8
电工组
3
电线安装、跟班值日
9
养护保证组
3
养护、洞内给排水
10
测量量测组
5
技术员2，测量工3
中线水平开挖断面测量
合计
80
2.3供电供水通风
隧道电力供应主要来自2台800KW的变压器，并配置400Kw的发电机作为临时电力供应；隧道洞口上方安放20m3的塑料水桶两支，可储水40吨。
面向洞口靠右侧配置通风机各两台，保证隧道通风。
3施工进度计划
隧道开挖2011年5月～2012年8月，共16个月。
具体月进度计划见下表：
月份
月进尺（m）
累计进尺（m）
S5JQ
S5a
S5b
S4a
S4b
S3
紧-Ⅲ
Ⅲg
汽Ⅲ
1
2011年5月
120
80
0
0
0
0
0
0
0
200
200
2
2011年6月
0
130
67
0
12
0
0
0
0
209
409
3
2011年7月
0
30
65
27
165
0
0
0
0
287
696
4
2011年8月
0
0
83
121
85
0
0
0
0
289
985
5
2011年9月
0
0
46
53
59
294.5
0
0
0
452.5
1437.5
6
2011年10月
0
15
55
0
54
320
0
0
0
444
1881.5
7
2011年11月
0
94
0
0
11
267.9
42.2
10
0
425.1
2306.6
8
2011年12月
0
45
20
0
63
205.3
42.2
30
44
449.5
2756.1
9
2012年1月
0
62
0
0
68
320
0
0
0
450
3206.1
10
2012年2月
0
78
65
32
36
44.9
0
0
0
255.9
3462
11
2012年3月
0
51
36
0
36
250.5
42.2
10
0
425.7
3887.7
12
2012年4月
0
0
0
34
16
407.9
30
20
22
529.9
4417.6
13
2012年5月
0
0
0
0
18
423.8
72.6
45.9
66
626.3
5043.9
14
2012年6月
0
0
0
0
0
550.32
66.2
20
0
636.52
5680.42
15
2012年7月
0
0
0
0
0
609.38
10.2
20
0
639.58
6320
16
2012年8月
0
0
0
0
0
118
32
10
0
160
6480
4主要施工技术及方法
4.1Ⅴ级围岩采用预留核心土环形开挖施工
对洞口Ⅴ级围岩段，采用小型挖掘机配合人工分三台阶开挖，每循环进尺0.6m。
上台阶留核心土环形开挖，开挖高度为3m，中台阶开挖高度为3.5m（至起拱线位置），下台阶开挖高度为3.73m（至仰拱拱底）。
上台阶进洞8～9m时开始中台阶开挖，上、中台阶的核心土保持在3m左右。
上台阶进洞16m左右时开始施工下台阶，使钢拱架封闭成环。
下台阶与中台阶距离6m左右，高差3.73m，施工时中、下台阶的斜坡须方便设备及人员通行。
下台阶的施工分左右交替进行，每循环长度控制在3～5m（根据施工情况进行调整）。
详见下图：
4.2Ⅳ级围岩采用正台阶法开挖施工
Ⅳ级围岩段采用中长台阶开挖法施工，见Ⅳ级围岩段开挖示意图。
上台阶开挖采用凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统、毫秒微差有序起爆，预裂爆破，钻眼深度2.0m，每循环进尺1.6m。
下台阶光面爆破。
上台阶由挖装机装渣，下台阶由ZL50-Ⅱ侧卸式装载机装渣，自卸车运渣。
4.3Ⅲ级围岩采用全断面开挖法施工
本隧道的Ⅲ级围岩段开挖全断面开挖法，钻孔机钻眼、光面爆破作业。
钻眼深度为3.5m，循环进尺3.0m；人工装药；侧卸式装载机配合自卸汽车装运出渣。
找顶和清除危石由人工进行。
Ⅲ级围岩段开挖后按设计要求打水泥砂浆锚杆，挂钢筋网并喷射砼至设计厚度进行初期支护。
4.4初期支护施工
初期支护能迅速控制或限制围岩松驰变形，充分发挥围岩自身承载能力，是隧道施工的重要环节。
严格按照有关规范和设计要求进行施工，做好初期支护，保证隧道施工和运营安全。
支护参数表
围岩级别及衬砌类型
超前支护
锚杆
喷砼
钢筋网
钢拱架
Ⅴ级S5JQ
管棚或小导管注浆
Φ25先锚后灌式注浆锚，单根长3.5m,0.5m×1.0m
25cmC20砼
ΦR6@15×15cm（双层）
18号工字钢拱架间距0.5m
Ⅴ级S5a
管棚或小导管注浆
Φ25先锚后灌式注浆锚杆，单根长3.5m,0.75m×1.0m
25cmC20砼
ΦR6@15×15cm（双层）
18号工字钢拱架间距0.75m
Ⅴ级S5b
小导管注浆
Φ25先锚后灌式注浆锚杆，单根长3.5m,0.75m×1.0m
25cmC20砼
ΦR6@15×15cm（单层）
16号工字钢拱架间距0.75m
Ⅳ级S4a
超前锚杆（必要时）
Φ25先锚后灌式注浆锚杆，单根长3.0m,1.2m×1.0m
18cmC20砼
ΦR6@15×15cm（单层）
格栅钢架间距1.2m（必要时）
Ⅳ级S4b
超前锚杆（必要时）
Φ25先锚后灌式注浆锚杆，单根长3.0m,1.2m×1.0m
18cmC20砼
ΦR6@15×15cm（单层）
格栅钢架间距1.2m（必要时）
Ⅲ级S3
—
Φ22普通砂浆锚杆，单根长2.5m，1.5m×1.2m
10cmC20砼
ΦR6@15×15cm（单层）
—
紧-Ⅲ
—
Φ22普通砂浆锚杆，单根长3.0m，0.8m×1.2m
20cmC20砼
ΦR6@15×15cm（单层）
14号工字钢拱架间距0.8m
汽-Ⅲ
—
Φ22普通砂浆锚杆，单根长3.0m，0.8m×1.2m
20cmC20砼
ΦR6@15×15cm（单层）
14号工字钢拱架间距0.8m
Ⅲg
—
Φ22普通砂浆锚杆，单根长3.0m，0.8m×1.2m
20cmC20砼
ΦR6@15×15cm（单层）
14号工字钢拱架间距0.8m
4.4.1喷射砼
砼由洞外拌合站拌合，砼罐车运输至洞内卸入喷机料斗，人工抱喷嘴喷射。
4.4.1.1喷射砼材料如下：
水泥：
42.5普通硅酸盐水泥
砂：
河砂，细度模数＞2.5；石子：
粒径≯15mm
速凝剂：
南京凯迪、淮南舜大
施工过程:
先将水泥、砂、石子、水、按配合比投入强制式搅拌机进行拌合，然后由搅拌运输车运至洞内，卸至喷射机进料口，喷射岩面上，工艺流程见图。
有
4.4.2工艺要点：
选用普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净砂或粗砂，粒径5～12mm连续级配碎（卵）石，化验合格的拌合用水。
喷射砼严格按设计配合比拌和，配合比及均匀性每班检查不少于2次。
喷射前认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所有开裂、破碎、出水点、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩面。
喷头距岩面距离以1.5m～2.0m为宜，喷头应垂直受喷面，喷初支钢架时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70°。
喷射砼作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。
喷射时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20～30cm，以保证砼喷射密实。
同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。
隧道喷射砼厚度＞5cm时分两层作业。
初次喷射先找平岩面，第二次喷射砼如在第一层砼终凝1h后进行，需冲洗第一层砼面。
喷射砼终凝2小时后，进行喷水养护，养护时间不少于7天。
喷射砼开挖时，下次爆破距喷射砼完成时间的间隔，不小于4小时。
有水地段喷射砼采取如下措施:
当水点不多时，可设导管引排水后再喷射砼；当涌水量范围较大时，可设树枝状导管后再喷砼；当涌水严重时可设置泄水孔，边排水边喷砼。
增加水泥用量，改变配合比，喷砼由远而近逐渐向涌水点逼近，然后在涌水处安设导管，将水引出，再向导管附近喷砼。
当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。
当局部出水量较大时采用埋管、凿槽，树枝状排水盲沟措施，将水引导疏出后，再喷砼。
4.4.3锚杆施工
4.4.3.1中空注浆锚杆
采用风动凿岩机钻孔，专用注浆泵注浆施工。
中空注浆锚杆施工工艺流程框图见表。
注浆压力：
一般为地下水静水压的2～3倍，同时应考虑岩层的裂隙阻力，根据现场情况试验后确定。
但瞬间最高压力值不应超过0.5MPa。
扩散半径r的确定：
根据已有资料进行工程类比及现场碴体注浆试验情况选定注浆压力范围，确定浆液扩散半径r的大小。
注浆孔距D与排距L的计算：
L=Dsin60°
D=2rcos30°
单孔注浆量Q注=πr2hηβ
式中：
r—浆液扩散半径，m;
h—压浆段有效长度，m;
η—岩石裂隙率；
β—浆液在裂隙内的有效充填系数。
洞内注浆结束的标准：
达到下述两种情况之一者即可停止单孔注浆施工。
——注浆压力达到0.35Mpa；
——单孔灌注量达1000kg。
4.4.4砂浆锚杆
锚杆及锚杆孔的质量要满足以下要求：
杆身必须调直无缺损。
锚杆长度大于孔深6～10cm，每根加工长度误差不大于±1cm，缝长误差不大于±5cm。
并除去杆上油污、铁锈、杂质。
锚杆孔位置误差不大于±10cm。
钻孔后，孔内石粉必须用高压水冲洗干净。
钻到设计深度时，若流出的岩粉呈黄色或褐色，或钎头冲击异常时，说明遇到较软弱的岩石或破碎夹层，则变更锚杆深度与位置。
砂浆锚杆的施工工艺流程见图。
砂浆锚杆施工工艺流程图
4.4.5钢格栅拱架支立
4.4.5.1施工方法
钢支撑采用格栅支撑，钢筋按设计规格加工焊接而成，钢筋按设计要求下料，在胎具上分节加工钢格栅，拼装合格后，分节运至洞内，人工拼装。
安装前，先对断面进行检查，局部欠挖时及时处理。
钢支撑安装在初喷后进行，安装时测量控制钢支撑的中线、高程、垂直度。
每榀钢支撑之间，环向每隔1米设置1根连接钢筋。
钢格栅与锚杆焊连在一起。
钢格栅与围岩之间每隔1米用垫块塞紧。
4.4.5.2施工工艺流程
钢支撑施工工艺流程见图。
4.4.5.3施工工艺要点
安装前分批检查验收钢支撑的加工质量，不合格的禁止使用。
钢支撑有足够的刚度和强度，焊接质量符合规范要求。
各节接头连接牢固、纵向连接钢筋等配件齐全，结构稳定。
同一榀钢支撑位于同一平面上，倾斜度不大于50mm。
严格控制中线及标高。
钢支撑与岩面间安设鞍形垫块，确保岩面与拱架密贴。
确保初喷质量，钢架在初喷5cm后架设。
段间连接安设垫片拧紧螺栓，确保钢支撑结构稳定。
钢格栅拱架安装程序见图。
钢拱架（格栅）安装工艺流程框图
和锚杆焊接定位
4.4.6挂钢筋网
钢筋网加工：
钢筋网采用Φr6冷轧带肋钢筋加工成方格网片，纵横钢筋相交处可点焊成块，也可用铁丝绑扎成一体。
挂钢筋网：
有钢支撑（格栅）时，将钢筋网点焊在两榀钢支撑的外弧上；无钢支撑（格栅）时，通过与锚杆焊接固定在开挖的轮廊面上，且随岩面起伏铺设。
5钻爆设计
5.1洞身Ⅳ级围岩开挖爆破参数
Ⅳ级围岩采用上下台阶开挖方法。
分上半断面开挖和下半断面开挖。
上断面掘进后，对洞顶、侧墙等先采取初期的防护，打好锚杆和安好型钢拱架，然后再开挖下断面，下断面开挖好后，初期的支护随之跟上，型钢拱架跟上部连接好，在和底部的仰拱进行封闭，钢筋网挂好后，喷射混凝土。
（如下图）
上台阶（超前2～3个循环）
正台阶开挖示意图
1）上台阶开挖炮孔布置图及参数表
Ⅳ级围岩上半部分爆破参数表
炮眼
雷管段号
炸药
名称
数量（个）
眼深（m）
垂直
夹角
类型
每孔装药（节/孔）
每孔药量（kg）
总装药量（kg）
掏槽眼
4
1.8
0
1
2#硝铵
10
1.5
6.0
掏槽眼
6
2.5
0
5
2#硝铵
13
1.95
11.7
辅助眼
8
2.3
0
6
2#硝铵
8
1.2
9.6
辅助眼
5
2.3
0
7
2#硝铵
8
1.2
6.0
辅助眼
4
2.3
0
8
2#硝铵
8
1.2
4.8
辅助眼
4
2.3
0
9
2#硝铵
8
1.2
4.8
周边眼
15
2.3
0
10
2#硝铵
6
0.9
13.5
周边眼
15
2.3
0
11
2#硝铵
6
0.9
13.5
底眼
9
2.3
0
12
2#硝铵
8
1.2
10.8
合计
70
80.7
说明：
1、预计每循环进尺2.0m，循环方量约55m3。
2、炸药单耗约1.47kg/m3。
3、周边眼采用φ32×150药卷间隔装药，其余炮眼采用φ32×150药卷连续装药，有水眼采用乳化炸药。
2）下台阶开挖炮孔布置图及参数表
Ⅳ级围岩下半部分爆破参数表
炮眼
雷管段号
炸药
名称
数量（个）
眼深（m）
垂直
夹角
类型
每孔装药（节/孔）
每孔药量（kg）
总装药量（kg）
辅助眼
7
2.3
0
1
2#硝铵
8
1.2
8.4
辅助眼
8
2.3
0
3
2#硝铵
8
1.2
9.6
辅助眼
7
2.3
0
5
2#硝铵
8
1.2
8.4
辅助眼
8
2.3
0
6
2#硝铵
8
1.2
9.6
辅助眼
9
2.3
0
7
2#硝铵
8
1.2
10.8
辅助眼
8
2.3
0
8
2#硝铵
8
1.2
9.6
辅助眼
7
2.3
0
9
2#硝铵
8
1.2
8.4
周边眼
12
2.3
0
10
2#硝铵
6
0.9
10.8
周边眼
12
2.3
0
11
2#硝铵
6
0.9
10.8
底眼
6
2.3
0
12
2#硝铵
8
1.2
7.2
合计
84
93.6
说明：
1、预计每循环进尺2.0m，循环方量约115m3。
2、炸药单耗约0.81kg/m3。
3、周边眼采用φ32×150药卷间隔装药，其余炮眼采用φ32×150药卷连续装药，有水眼采用乳化炸药。
5.2隧道主洞Ⅲ级围岩开挖爆破参数
Ⅲ级围岩由于岩质较好，所以围岩稳定性好，开挖时采用全断面开挖，一次性开挖成型，初期支护跟进的方法。
⑤主洞全断面开挖爆破参数
108611314
12
15
主洞开挖炮孔布置图
名称
数量（个）
眼深（m）
垂直
夹角
类型
每孔装药（节/孔）
每孔药量（kg）
总装药量（kg）
掏槽眼
4
2.5
15
1
2#硝铵
15
2.25
9
掏槽眼
6
3.5
20
6
2#硝铵
21
3.15
18.9
辅助眼
7
3.2
0
8
2#硝铵
15
2.25
15.75
辅助眼
7
3.2
0
10
2#硝铵
15
2.25
15.75
辅助眼
8
3.2
0
12
2#硝铵
15
2.25
18
辅助眼
17
3.2
0
13
2#硝铵
15
2.25
38.25
周边眼
36
3.2
0
14
2#硝铵
9
1.35
48.6
底眼
14
3.2
0
15
2#硝铵
15
2.25
31.5
合计
99
195.75
说明：
1、预计每循环进尺3.0m，循环方量约258m3,预计炮孔利用率93%。
2、炸药单耗0.76kg/m3。
3、周边眼采用φ32×150药卷间隔装药，其他采用连续装药，有水眼采用乳化炸药。
5.3汽通和人通爆破开挖参数设计
5.3.1汽车通道开挖爆破参数
本隧道长度3250米，属于长隧道，所以里面设有3处汽车通道和9处人行通道，汽通断面尺寸如下：
7米
汽车通道断面尺寸图
炮孔布置及参数：
6
3
1
6
99
8
10
炮孔布置图
汽通开挖爆破参数表
炮眼
雷管段号
炸药
名称
数量（个）
眼深（m）
垂直
夹角
类型
每孔装药（节/孔）
每孔药量（kg）
总装药量（kg）
掏槽眼
4
1.8
0
1
2#硝铵
10
1.5
6.0
掏槽眼
4
2.5
0
5
2#硝铵
14
2.1
8.4
辅助眼
15
2.3
0
6
2#硝铵
9
1.35
20.25
辅助眼
5
2.3
0
8
2#硝铵
9
1.35
6.75
周边眼
35
2.3
0
9
2#硝铵
6
0.9
31.5
底眼
7
2.3
0
10
2#硝铵
8
1.2
8.4
合计
70
81.3
说明：
1、预计每循环进尺2.0m，循环方量约90m3。
2、炸药单耗约0.91kg/m3。
3、周边眼采用φ32×150药卷间隔装药，其余炮眼采用φ32×150药卷连续装药，有水眼采用乳化炸药。
5.3.2人行通道开挖爆破参数
人行通道断面如图：
人行通道
炮孔参数及布置图：
88
33
1
33
6
9
人通开挖爆破参数表
炮眼
雷管段号
炸药
名称
数量（个）
眼深（m）
垂直
夹角
类型
每孔装药（节/孔）
每孔药量（kg）
总装药量（kg）
掏槽眼
1
1.0
0
1
2#硝铵
6
0.9
0.9
掏槽眼
4
2.0
0
3
2#硝铵
10
1.5
6.0
辅助眼
5
1.8
0
6
2#硝铵
6
0.9
4.5
周边眼
17
1.8
0
8
2#硝铵
4
0.6
10.2
底眼
1
1.8
0
9
2#硝铵
6
0.9
0.9
合计
28
22.5
说明：
1、预计每循环进尺1.6m，循环方量约9.5m3。
2、炸药单耗约2.37kg/m3。
3、周边眼采用φ32×150药卷间隔装药，其余炮眼采用φ32×150药卷连续装药，有水眼采用乳化炸药。
5.4隧道开挖爆破安全距离验算
5.4.1爆破地震安全距离
爆破地震安全距离可按公式计算：
R=（K/V）1/a×Qm
式中：
R—爆破地震安全距离m；（取R=100m）
Q—最大段发药量48kg（同段齐发爆破最大取48kg，见参数表）
V—地震安全速度cm/s（取V=2.7cm/s）
m—药量指数取1/3；
K、a—与爆破点地形、地质条件等有关的系数和衰减指数，K取150，a取1.5。
则R=（150/2.7）1/1.5×481/3
=53m<100m
由验算结果可以看出，100米外的房屋等建筑物是安全的，可以按照正常施工。
5.4.2爆破冲击波安全距离
对于洞口段的爆破冲击波的超压值可按下式计算：
△P=Ks×（Q1/3/R）β
式中：
R—建筑物或人员到起爆点的距离m；取300米（隧道口爆破时人员要撤到300米以外的距离）。
Ks、β—经验系数和指数，一般分别取1.43、1.55
Q—总装药量。
取191.25kg。
则△P=1.43×（191.251/3/300）1.55
=0.003＜0.02
所以对周边的环境没有影响，考虑隧道爆破对空气冲击波的管道效应，所以正对隧道口300米以内要疏散所有人员。
5.4.3、爆破个别飞石安全距离
个别飞石的飞散距离受地形、风向和风力、堵塞质量、爆破参数等影响，浅孔爆破一般按下式计算：
Rf=（15～16）d
式中：
Rf—碎石飞散对人员的安全距离m；
d—炮孔直径取4.2cm；
则Rf=63～67.2m＜100m
附近最近的民房都在100米以外，所以爆破时只要做好警戒工作，能保证周围的安全。
5.5装药、填塞和起爆网路设计
5.5.1装药结构
本工程隧道采用光面爆破技术，装药结构采用不耦合装药，不耦合系数依据实际情况取1.7。
采用分段装药，在钻孔中把炸药分成数段，使炸药的爆炸的能量在岩石中均匀分布，减少孔内不装药部分长度，加强起爆效果。
装药方法：
本工程采用手工装药，在填入炸药时，要注意堵塞炮孔，起爆药包最好放在孔底。
（详见装药示意图）
非电毫秒雷管
导爆索
0.6m1m0.35m
周边眼装药示意图辅助眼装药示意图掏掏槽眼装药示意图
5.5.2填塞：
填塞材料使用粘土或砂加粘土，其粒度不大于30mm，严禁用石块堵塞，为保证堵塞质量，每填入0.3m处用木棍或竹竿捣固密实。
严禁不填塞爆破。
5.5.3起爆网络
本工程采用孔内非电毫秒微差起爆网路，以毫秒微差间隔时间，提高爆破的质量，减少爆破地震波震动，取得较理想的爆破效果，经过论证后逐步增加，每孔根据需要安装1-2发非电毫秒雷管，间隔约100～150ms延时，以后每段均按以上顺序延时起爆。
本工程采用孔内微差导爆管族联起爆网络（
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