台阶法开挖施工作业指导书.docx
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台阶法开挖施工作业指导书
新建贵广铁路GGTJ-7标段隧道工程
编号：
台阶法开挖施工作业指导书
单位：
中铁二十三局贵广铁路第七标段
编制：
审核：
批准：
2010年5月1日发布2010年5月1日实施
台阶法开挖施工作业指导书
1.适用范围
适用于新建铁路贵阳～广州线GGTJ-7标中铁二十三局集团贵广铁路工程指挥部隧道台阶法开挖施工。
主要用隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩开挖施工。
2.作业准备
2.1内业技术准备
2.1.1了解设计、规范文件
认真学习设计图纸，了解设计意图，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准深入工地做好施工调查，核对工程地质是否符合实际
2.1.2制定方案措施
作业指导书编制后，组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，制定施工安全保证措施，提出应急预案。
方案措施包含超前地质预报、监控量测、风险评估等。
2.1.3人员培训
对施工人员进行技术交底。
对参加工作人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。
2.1.4钻爆设计
针对台阶法施工进行钻爆设计，设计内容包括炮眼的布置、深度、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方式和爆破顺序，钻爆设计图主要包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表。
2.2外业技术准备
2.2.1生活、办公临建
修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。
2.2.2施工生产临建
修建变压器站、空压机站、钢筋厂、拌和站、水泵站、施工用水水池和生活用水池、通风机架等施工设施，同时备齐发电机、移动栈桥、钻爆台车、喷浆台车、风钻、湿喷机、自卸汽车、装载机、挖掘机等设施。
2.2.3调查与施工有关的技术数据
施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。
2.2.4材料和配合比报验
对用到工程上的材料（水泥、外加剂、沙石骨料、钢材）抽样检测，报监理验收，并确定喷混凝土的配合比。
2.2.5实施超前地质预报
采用超前地质预测预报系统对前方围岩进行超前探测，分析围岩的各种性能指标，确定合理的施工方案。
2.2.6爆破实验
根据爆破设计应进行爆破实验，检测爆破效果，测试爆破震动影响。
3.技术要求
3.1开挖轮廓控制
隧道开挖轮廓线应以衬砌设计轮廓线为基准，考虑围岩变形量、施工误差和测量贯通误差等因素适当加大。
施工中应严格控制超挖和欠挖。
洞身开挖轮廓线预留围岩变形量，应根据围岩级别、隧道宽度、隧道埋深、施工方法和支护情况采用设计及工程类比法确定。
如设计没有提出明确要求，可按Ⅲ级围岩可预留3～5cm、Ⅳ级围岩可预留8～10cm选用。
后根据实际监控量测的变形量在进行调整。
3.2隧道允许超挖值
拱部线性超挖15cm，最大超挖25cm；边墙线性超挖10cm；仰拱、隧底线性超挖10cm，最大超挖25cm。
采用预留支撑沉落量，则不再计超挖值。
3.3监控量测和超前预报
开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息，做好施工方法调整的预报以指导施工。
超前地质预报在一般隧道可根据图纸设计的要求进行预报，在灰岩隧道和高风险隧道施工必须全隧道贯通预报。
超前地质预报和围岩监控均纳入开挖工序。
3.4基底检查
边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须符合设计要求。
软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。
3.5初期支护
隧道开挖后应及时进行初期支护。
Ⅲ级围岩支护参数为：
喷射混凝土厚度为12cm，Ф6钢筋网片，网隔间距25×25cm，锚杆长度为3.5m，间距1.2×1.5m；Ⅳ级A、B型围岩支护参数为：
喷射混凝土厚度为拱墙25cm、仰拱10cm，Ф6钢筋网片，网隔间距20×20cm，锚杆长度为3.5m，间距1.2×1.2m，拱架间距1m；Ⅳ级Ⅰ、Ⅱ型围岩支护参数为：
喷射混凝土厚度为拱墙25cm、仰拱15cm，Ф6钢筋网片，网隔间距20×20cm，锚杆长度为3.5m，间距1.2×1.2m，拱架间距1m；在分台阶开挖时，应在初期支护喷射混凝土强度达到设计强度等级的70%及以上时进行下一部分的开挖。
隧道通过膨胀性围岩时，支护应紧跟开挖，尽快封闭以对围岩施加约束。
分部开挖施工过程中应加强对临时支护的保护。
4.施工工艺流程
4.1施工程序
台阶法施工应先开挖上半断面（上、下台阶的的高度按照设计图纸）,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上下半断面同时并进的施工方法。
各步台阶一次开挖长度控制在2～3m；软弱围岩隧道Ⅳ级围岩上台阶开挖进尺不得大于2榀钢架间距，边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距，仰拱开挖每循环进尺不得大于3m。
在支护Ⅳ级围岩时，上、下台阶的锁脚必须按照设计图纸施工。
主要应用于正洞Ⅲ、Ⅳ级围岩的施工。
4.2工艺流程
5.施工要求
根据爆破设计要求和工作面的钻孔位置，开始人工操作凿岩台车机械手（或人工利用风钻）进行钻孔，在钻进过程中要根据钻进速度、围岩软弱程度等，及时调整供风量和供水量。
钻孔位置和角度要准确。
当钻孔结束时，开始装药，炸药要采用低密度低爆速、低猛度的炸药，严格控制周边眼装药量，间隔装药，。
同时使药量沿钻孔全长适当分布。
雷管采用毫秒微差有序起爆，一般周边眼采用导暴索起爆，以减小起爆时差。
超前支护先行（Ⅳ级围岩采用φ42超前锚管作超前支护）；上台阶采用弱爆破及人工配合机械开挖，施做拱部初期支护,下台阶开挖及施做边墙初期支护；仰拱紧跟下台阶及时施做尽早闭合成环，衬砌及时紧跟。
施工中认真进行围岩量测，实行信息化施工，动态化管理，及时反馈信息，调整支护参数，确定仰拱模板拆除时间，确保施工安全。
5.1施工准备
（1）施工用风、用电、用水等必须安装就位，满足开挖的需要。
（2）在施工Ⅳ级围岩时配置钢架加工设备，准备加工工棚及贮存棚，每循环开挖前必须有2～3榀的成品钢架的备用量。
（3）出渣时使用大功率装载机装渣，大型自卸汽车运输。
首先要保证工作面的照明，便于司机时也保证出渣机械处于良好的状态，装运能力大于开挖能力并有备有，运输道路平整通畅，在设车辆调度协调进出车辆，安全警示和标识要齐全。
5.2施工工艺
台阶法施工工序横断面示意图
台阶法施工工序纵断面示意图
（1）弱爆破开挖①部。
施做①部台阶周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，并设锁脚锚杆，钻设径向锚杆后和挂钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。
（2）弱爆破开挖②部。
台阶周边部分初喷4cm厚混凝土；接长钢架，并设锁脚锚杆。
钻设径向锚杆并铺设钢筋网后复喷混凝土至设计厚度。
（3）在滞后于②部一段距离后，弱爆破开挖③部。
施做隧底喷混凝土。
（4）根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后,灌筑④部仰拱与边墙基础。
灌筑仰拱填充⑤部至设计高度。
（5）、利用衬砌模板台车一次性灌筑⑥部衬砌（拱墙衬砌一次施做）。
5.3爆破施工
5.3.1一般要求
隧道施工采用钻爆法开挖时，应采用光面爆破或预裂爆破。
拱部宜采用光面爆破，墙部宜采用预裂爆破，底板应预留光爆层进行光面爆破。
爆破前应根据地质条件、断面尺寸、开挖方法、循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计，施工中应根据爆破效果及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。
钻爆设计的内容包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、深度、斜率和数目；爆破器材、装药量和装药结构；起爆方法和爆破顺序；钻眼机具和钻眼要求等。
5.3.2钻爆施工
（1）施工顺序
测量放样→标出孔位→钻孔→装药连线→起爆。
利用自制钻爆台车在掌子面四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。
钻好一个炮孔进行下一炮孔钻进时，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，使孔底均位于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。
（2）按各断面炮孔爆破设计装药量装药连线，塑料导爆管起爆网络连接采用复式连接网路。
炮孔孔口采用炮泥堵塞。
（3）根据客运专线铁路施工经验，围岩光面爆破周边眼间距宜控制在45～60cm，底板眼间距控制在50～60cm之间，抵抗线控制在60cm左右；上台阶内圈眼间距为70～90cm，每环间距控制在70～100cm之间，中、下台阶内圈眼间距可根据出渣能力灵活控制，一般为110～130cm之间，每层之间为70～110cm。
（4）Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法施工典型断面爆破设计、装药结构见后图。
Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法施工典型爆破设计示意图
Ⅲ、Ⅳ级围周边眼装药结构示意图
（2）爆破参数表
爆破参数应通过试验确定。
当无试验条件时，可参照表Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶法爆破开挖设计参数表
Ⅲ、Ⅳ级围岩台阶爆破开挖设计参数
序号
上、下台阶
炮眼分类
炮眼数（个）
雷管段号
炮眼长度（m）
炮眼装药量
每孔药卷数（卷/孔）
单孔装药量（kg/孔）
合计药量
（kg）
1
上台阶
掏槽眼
6
1
1.4
5.5
0.825
4.95
2
6
3
2.2
9.5
1.425
8.55
3
6
5
3.7
16
2.4
14.4
4
辅助眼
5
7
3.2
13
1.95
9.75
5
12
9
3.2
13
1.95
23.4
6
15
10
3.2
13
1.95
29.25
7
19
11
3.2
13
1.95
37.05
8
内圈眼
23
12
3.2
13
1.95
44.85
9
周边眼
43
13
3.2
2+4.5
0.75
32.25
10
底板眼
19
14
3.2
14
2.1
39.9
11
下断面
掘进眼
17
2
3.2
10
1.5
25.5
12
15
4
3.2
10
1.5
22.5
13
15
6
3.2
10
1.5
22.5
14
14
8
3.2
10
1.5
21
15
5
10
3.2
10
1.5
7.5
16
周边眼
18
11
3.2
2+4
0.7
12.6
17
底板眼
20
12
3.3
12
1.8
36
6.劳动组织
劳动力组织方式：
采用架子队模式。
劳动力配置表
序号
岗位
数量（人）
序号
岗位
数量（人）
1
管理人员
4
6
支护工
20
2
安全员
2
7
炮工
4
3
技术人员
2
8
机械工
6
4
质检
2
9
司机
12
5
风钻工
20
10
普工
20
7.材料要求
隧道开挖与初期支护密切相关，应备足初期支护材料，并检验合格。
8.设备机具配置
主要施工机械设备配置表
序号
设备名称
数量（台）
序号
设备名称
数量（台）
1
气腿式凿岩机
40
7
混凝土搅拌站
1
2
混凝土喷射机
2
8
混凝土输送泵
1
3
挖掘机
1
9
混凝土输送罐车
2
4
装载机
2
10
注浆泵
4
5
自卸汽车
3
11
空压机
6
6
发电机组
10
12
通风机
2
9.质量控制及检验
9.1质量控制
（1）隧道施工坚持"弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测"的原则。
（2）工序变化处之钢架应设锁脚锚杆，以确保钢架基础稳定和下台阶安全，防止塌方。
上下台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
（3）钢拱架之间纵向连接钢筋应及时施做并连接牢固。
（4）上台阶长度一般不宜超过14m，围岩条件变化时可酌情缩短或延长台阶长度，第3步开挖后，及时施做仰拱。
（5）复合式衬砌段在施工时，须按有关规范及设计要求，进行监控量测，根据监控量测的结果进行分析，确定灌筑二次衬砌的时机及调整支护参数。
（6）在施工时应解决好上下部的施工干扰问题。
下部施工应减少对上部围岩、支护及衬砌的扰动和破坏。
9.2质量检验
（1）隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。
检验数量：
每一开挖循环检查一次；
检验方法：
采用仪器测量。
（2）隧道开挖应严格控制欠挖。
当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。
拱脚和墙脚以上1m内断面严禁欠挖。
检验数量：
每一开挖循环检查一次。
检验方法：
采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对；
（3）洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。
检验数量：
每一开挖循环检查一次。
检验方法：
进行工程地质观察和描述；
（4）光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置，钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。
掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。
周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖轮廓线15cm。
检验数量：
每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼；
检查方法：
测量。
（5）隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。
隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。
检验数量：
每一开挖循环检查一次。
检验方法：
用仪器测量底部高程，绘断面图与设计断面核对；
（6）隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。
当需要进行加固处理时，应符合设计要求。
检验数量：
每处检查一次。
检验方法：
进行地质描述。
（7）光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩应不小于80%，中硬岩应不小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。
检验数量：
每一开挖循环检查一次。
检验方法：
对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。
10.安全及环保要求
10.1安全要求
（1）加强对技术及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全、质量意识。
（2）坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则组织施工。
（3）每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。
定期对测量控制点进行检查、复核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。
（4）边墙、仰拱或底板等的地基承载力必须满足设计要求。
软弱地基处理方法和施工质量应符合设计要求。
隧底开挖前应进行施工工艺设计。
（5）开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息。
（6）隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小，核对设计情况，判断围岩的稳定性。
10.2环保要求
（1）弃碴时要由专人指挥、堆放整齐、边坡平整，弃碴场需设置挡墙。
施工过程中杜绝随意倾倒弃碴和弃土。
施工完毕后，对弃碴场及时平整，并做好绿化、防护，避免水土流失。
弃碴场必须先挡后弃，工程结束后对弃碴场进行平整，地面做必要的防护，将存放的熟土回填弃碴场顶部，植草复垦。
对隧道工程开挖的弃碴，除能利用的外均在弃碴场内堆放，不得随意向河流和设计范围以外的场地堆弃。
（2）现场道路采用泥结碎石路面，尽量避免土质路面行车，有条件的可利用永久性道路，并指定专人定期洒水清扫，防止道路扬尘。
（3）运输车辆不得超载，装载砂石料或土石方等，最高点不得超过槽帮上缘50cm，两侧低于槽帮上缘10～20cm。
为控制车轮产生扬尘，现场车辆出入口处，应设置车辆冲洗设备，易飞扬材料运输采用淋水和篷布覆盖等措施控制扬尘。
车辆行驶避免猛拐、急刹车，防止抛洒，自卸车卸料后注意关好车门。
（4）应以隧道为单位，分别进行污水处理，根据隧道的长短不同、地质不同、地面高程不同等分别制定有关措施（如：
是一级还是二级，或是多级沉淀），以保证达标排放。
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