铁路隧道工程隧道洞身非爆破开挖作业指导书.docx
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铁路隧道工程隧道洞身非爆破开挖作业指导书
铁路隧道工程隧道洞身非爆破开挖作业指导书
1、适用范围
适用于新建标段站前工程隧道洞身非爆破开挖的施工作业。
2.作业准备
⑴隧道开挖施工所需材料必须满足设计及规范要求，所有材料试验检测均满足设计、规范要求。
⑵在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案。
对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。
⑶现场施工机械、人员配置满足施工需要。
3.技术要求
⑴隧道施工方法应根据地质、覆盖层厚度、结构断面及地面环境条件等，经过经济、技术比较后确定。
⑵隧道开挖应根据采用的施工方法、施工机械，选择开挖方式和步骤，确定和理循环进尺及施工速度，保持各工序相互协调，确保施工安全和工程质量满足施工进度要求。
⑶隧道开挖断面应以衬砌设计轮廓线为基准，考虑预留变形量、测量贯通误差和施工误差等因素作适当加大。
⑷其中线和高程必须符合设计要求，每一开挖循环必须检查一次，所用的仪器可以是激光断面仪、全站仪、经纬仪、水准仪等仪器。
⑸隧道开挖预留变形量应根据围岩级别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况等确定。
4.施工程序与工艺流程
4.1施工程序
上台环形开挖→上台阶初支→核心土开挖（必要时上台阶施作临时仰拱）→中台阶左侧开挖（中台阶右侧开挖，左右侧错开不大于1.8m）→中台阶左侧初支（中台阶右侧初支）→开挖中台阶核心土→下台阶左侧开挖（下台阶右侧开挖，左右侧错开不大于1.8m）→下台阶左侧初支（下台阶右侧初支）→开挖下台阶核心土→开挖隧底→施作隧底持护→施作永久性仰拱及边墙基础施工→拆除临时仰拱→施作防水及二次衬砌。
4.2工艺流程
铣挖机铣挖施工工艺图
铣挖法在小松330液压挖掘机上，利用液压破碎锤或液压钳的液压回路进行安装一台ER1500铣挖机，利用铣挖机的铣挖头高速旋转切削岩石，人工配合修整开挖轮廓线达到设计要求。
1施工准备：
铣挖机就位调试，做好辅助措施（通水消尘）。
⑵铣挖：
铣挖头旋转沿着四周开挖外轮廓线磨损岩石，为劈裂施工制造临空面。
⑶劈裂：
风钻钻眼（也可以用铣挖机直接铣挖掌子面），用劈裂机进行预裂开挖。
⑷修整开挖面：
使用铣挖机修整隧道轮廓面，处理欠挖。
⑸出碴：
挖掘机出碴，人工使用风镐或钢钎（捣松岩石）配合清理。
铣挖机沿着四周开挖外轮廓线
开挖过程中，洞壁岩体因失去原有岩体的支撑，破坏了原有的受力平衡状态应力重分布，而向洞内空间胀松变形，其结果改变了相邻质点的相对平衡关系．引超应力、应变和能量的调整，以达到新的平衡，形成新的应力状态。
在应力调整过程中传统钻爆法一般都可以看做是一次性将轮廓线内岩体全部掏出，使围岩在瞬问改变应力状态，且其变化较大。
加载在瞬间完成。
使得塑性变形来不及发生和发展，岩石易发生脆性破坏。
而采用此开挖方法。
机械开挖过程中，掌子面开挖时按照从下至上、环形顺序、逐层扩大开挖面时，开挖时间较长，岩体有时间应力调整、变形松胀。
应力的渐变调整，易在监测中发现岩体的变形，采取有效措施。
掌子面开挖顺序
在采用破碎锤逐层开挖，本层开挖裂隙得扩展，岩体松动塑性圈形成。
在开挖下一层时由裂隙存在扩展，岩体松动易于开挖。
开挖过程中使塑性圈逐渐扩大，应力逐渐释放，再者开挖机械振动有限，有效保护围岩的完整性，最大程度减小了对围岩的扰动。
施工通风采用管道压入式通风。
在施工过程中应不断总结经验，优化工艺。
加强超前地质预测、预报，加强围岩监控量测管理。
根据量测结果，及时调整预留变形量及支护参数，适时施作二次衬砌，确保隧道安全。
开挖工法的改变，要严格按程序申请设计变更。
5.施工要求
隧道按照“管超前、短进尺、弱开挖、快封闭、勤量测”的原则组织施工。
采用挖掘机携带液压锤自下而上环形逐层开挖，沿开挖轮廓线进行破碎开挖，开挖后采用自卸汽车出碴。
每循环开挖进尺控制在0.8ｍ左右，具体进尺根据围岩级别适当进行调整。
⑴上中下三台阶铣挖
针对隧道围岩衬砌段所处的地质条件，IV级围岩地段开挖及初期支护施工可采用三台阶临时仰拱法。
铣挖机开挖，自卸汽车出碴。
初期支护紧跟掌子面，按“短进尺、快循环、勤支护”的原则组织施工，上台阶开挖高度4.1m，中台阶开挖高度4.1m，下台阶开挖高度为4.6m，每循环进尺1.6m。
上、中台阶长控制在3～5m，施工顺序如下：
1）开挖上台阶，上台阶高5.3m，按五寸台尺寸对上台阶进行开挖，开挖断面考虑设置临时仰拱，进尺控制在一榀钢架范围内。
2）找顶后初喷5cm砼，安装格栅钢架或钢拱架，采取人工出碴，施作系统锚杆、贴钢筋网，然后再复喷砼至设计厚度。
3）继续开挖上台阶，使之与中台阶距离一般不超过5m。
4）开挖上台阶核心土，中台阶两侧边墙采取马口跳挖方法，对边墙部分格栅钢架及钢拱架进行接长，中台阶与下台阶距离控制在15～20m。
5）开挖中台阶核心土，下台阶两侧边墙采取跳挖方法，对边墙部分格栅钢架及钢拱架进行接长至边墙脚。
6）开挖下台阶核心土及隧底，施作格栅钢架或钢拱架进行封闭成环。
7）施作永久性仰拱及边墙基础施工，并施作部分填充。
8）拆除临时仰拱，最后施作防水及二次衬砌。
⑵防尘
由于隧道内作业环境复杂，铣挖机的铣挖头在工作时可能产生大量的粉尘，施工时采用水幕降尘和个人防护相结合，工作面通风采取1台风量为2920m3/min、功率为2×110KW的对旋式低噪音轴流通风机压入式通风，确保工作面空气清新。
⑶隧道修边
出碴后将自制作业台架移至掌子面处，对局部欠挖处进行处理。
对欠挖处采用YT-28气腿式凿岩机打眼，在孔内塞放无声破碎剂，使围岩开裂，然后人工手持风镐进行修边。
和普通爆破技术相比，无声破碎技术具有安全、无噪音、无振动、无飞石、无硝烟、无污染、不影响周围环境等诸多优点。
⑷隧道监控量测
在施工中需要进行围岩变形和地表观测，了解隧道开挖及支护过程中围岩变形规律及支护结构的稳定性等，主要监测项目及频率见下表。
监控量测项目表
序号
检测项目
测试方法和仪表
测点布控
量测频率
1
地表下沉
水准仪、塔尺
每10m一个断面
H<2B时，1-2次/d
H<5B时，2次/d
H>5B时，12次/周
2
拱顶下沉
水准仪、塔尺
每10m一个断面
H<2B时，1-2次/d
H<5B时，2次/d
H>5B时，12次/周
3
净空收敛位移
收敛仪
每10m一个断面
H<2B时，1-2次/d
H<5B时，2次/d
H>5B时，12次/周
4
洞内外观察
现场观察
每开挖循环
注：
H为开挖面至量测断面距离；B为隧道开挖宽度。
6.劳动组织
人员配备表
工种
钢筋工
砼工
电工
电焊工
风钻工
爆破工
木工
普工
试验工
测量工
机械司机
汽车司机
修理工
人数
6
6
2
2
8
3
2
4
1
2
4
8
1
合计
49
7.材料要求
原材料应符合设计要求，设计未明确时应符合以下要求：
静态破碎剂，其性能指标达到合格要求。
8.设备机具配置
设备名称
数量
制造商名称
型号和功率
1、开挖设备
凿岩台架
1
气腿式凿岩机
20
YT-28
挖掘机
2
PC330（配液压破碎锤）
电动空压机
3
20m3
风镐
5
G10
潜孔地质钻机
1
S200
超前水平地质钻机
1
HR1500
2、装运设备
装载机
1
ZL-50F
自卸汽车
4
12t
自卸汽车
3
12t
3、电力及其他设备
柴油发电机
2
250KW
变压器
1
S9-800
轴流通风机
1
SDNF2×110kw
湿式除尘机
2
高压注浆泵
1
KBY50/70
多功能台架
2
4、测量设备
GPS接受机
1
全站仪
1
SET2100
经纬仪
1
DJD2
水准仪
1
DZS2
水准仪
1
DZS3
收敛仪
1
9.质量控制及检验
9.1分项验收标准
9.1.1主控项目
⑴隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。
检验数量：
施工单位每一开挖循环检查一次；监理单位按施工单位检查数量的10%平行检验。
检验方法：
采用仪器测量。
⑵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：
施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法：
施工单位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；监理单位见证测量，现场核对开挖断面。
⑶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：
施工、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法：
施工单位进行工程地质观察和描述；监理单位见证检查。
⑷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：
施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。
检验方法：
施工单位用仪器测量底部高程，绘断面图与设计断面核对；监理单位见证测量，核对开挖断面。
⑸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：
施工单位、监理单位每处检查一次。
检验方法：
施工单位进行地质描述；监理单位见证检查。
9.1.2一般项目
水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求，靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖、一次成型。
检验数量：
施工单位每一开挖循环检查一次。
检验方法：
观察、仪器测量。
10.安全及环保要求
10.1安全要求
⑴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。
⑵岩石隧道坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，土质隧道施工严格按照“先探测、管超前、非爆破、严控水、短进尺、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工。
⑶严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工，否则应按照变更程序申请改变施工方案。
⑷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。
⑸软弱围岩隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级地段采用台阶法施工时,应符合以下规定:
1）上台阶每循环开挖支护进尺Ⅴ、Ⅵ级围岩不应大于1榀钢架间距,Ⅳ级围岩不得大于2榀钢架间距；
2）仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆,每循坏开挖进尺不得大于3m。
2）隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环,Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。
10.2环保要求
1）空气中氧气含量，按体积计不得小于20%；
2）粉尘永许浓度，每立方空气中含有10%以上的游离二氧化硅的粉尘不得大于2mg，每立方空气中含有10%以下的游离二氧化硅的矿物性粉尘不得大于4mg；
⑵施工独头掘进长度超过150m时，应采取机械通风，确保洞内每人供应3m3/min的新鲜空气。
⑶便道及施工现场要注意撒水防尘，减少对周围环境的破坏。
⑷凡对环境有污染的废物，如生产垃圾、废弃材料等，必须征得建设单位和当地环保部门的同意后，在指定的地点排放、堆放、掩埋或销毁，不得污染当地水源和环境。
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