隧道三台阶工程施工设计方案.docx
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隧道三台阶工程施工设计方案
新建铁路
至客运专线
乌龙泉至花都段
第Ⅳ标段
三台阶法、台阶法施工
作业指导书
编制人：
审核人：
技术负责人：
单位负责人：
中铁五局武广客运专线XXTJIV标项目经理部
第一总队
二00六年八月··宜章·太平里乡
1.适用条件、围
1.1.适用条件
台阶法：
单线Ⅲ、Ⅳ级围岩；双线Ⅲ级围岩；围岩干燥或潮湿。
三台阶法：
双线Ⅳ级围岩一般地段；Ⅲ级围岩偏压段施工。
Ⅳ级围岩土质地段时，临时仰拱可根据具体情况增设临时钢架。
1.2.适用围
一总队隧道三台阶法施工围汇总表
开挖方法
工程名称
适用里程
开挖方法
工程名称
适用里程
三台阶法
折岭隧道
DK1878+193～+222
三台阶法
寒水隧道
DK1884+810～+910
DK1878+355～+377
DK1884+960～DK1885+010
仙殿岭隧道
DK1879+235～+275
DK1885+180～+220
DK1879+385～+430
DK1885+360～+390
DK1879+575～+670
DK1885+490～+520
DK1879+755～+906
DK1885+660～+710
DK1880+065～+110
DK1885+780～+820
DK1880+175～+310
DK1885+880～+945
沉源水隧道
DK1888+515～+535
金门口隧道
DK1886+617～+885
DK1888+740～+865
DK1887+034～+175
DK1888+890～+945
DK1887+330～+382
DK1888+990～DK1889+090
一总队隧道台阶法施工围汇总表
开挖方法
工程名称
适用里程
开挖方法
工程名称
适用里程
台阶法
折岭隧道
DK1878+222～+355
寒水隧道
DK1884+910～+960
仙殿岭隧道
DK1879+208～+235
台阶法
DK1885+010～+180
DK1879+275～+385
DK1885+220～+360
DK1879+430～+520
DK1885+390～+490
DK1879+670～+755
DK1885+520～+660
DK1879+916～DK1880+065
DK1885+710～+780
DK1880+110～+175
DK1885+820～+880
DK1880+310～+570
金门口隧道
DK1887+175～+330
沉源水隧道
DK1888+535～+740
DK1888+945～+990
2.施工工艺（以三台阶为例）
2.1.超前小导管预注浆
φ42小导管采用热轧无缝钢花管加工，管壁钻注浆孔，孔径10mm，孔间距10～20cm，呈梅花形布置，前端加工成锥形，尾部长度不小于30cm，作为不钻孔的止浆段。
小导管布置及大样图见下图。
2.1.1.超前小导管施工工艺流程见“超前小导管施工工艺流程图”。
超前小导管施工工艺框图
2.1.2.施工方法
钻孔前按五寸台画出小导管位置轮廓线，按孔间距定出孔位，并能满足设计要求，如开始位置在软弱带或夹泥砂带时，可适当变动孔位，但不能超过30cm；钻孔面必须按要求先喷一层素砼作为止浆墙，并确保钻孔面不出现坍塌。
采用YT-28风钻、φ60钻头钻孔，并用风钻或大锤将小导管顶入，高压注浆泵注浆。
2.1.3.超前预注浆支护施工方法
1）隧道小导管超前预注浆施工工艺流程图（见下图）
隧道小导管超前预注浆施工工艺框图
2）施工方法
进行前进式分段注浆施工工艺时，即在施工中，实施钻一段注一段，再清孔钻一段、再注一段的钻、注交替方式进行钻孔注浆施工。
每次钻孔注浆分段长度根据围岩情况定位1～4m。
前进式分段注浆采用止浆塞或孔口管法兰盘进行止浆。
进行后退式分段注浆施工时，在检查合格的钻孔中放入止浆塞及其它配套装置，对一个注浆分段段长进行注浆施工，第一分段注浆完成后，后退一个分段长度进行第二分段注浆，如此往复，直到将整个注浆段完成。
进行后退式分段注浆施工，注浆分段长度宜取0.6m～2.5m。
取全孔一次性注浆时，直接将注浆管路接在孔口管上，在孔口处利用孔口管进行全孔注浆施工。
2.2.三台阶法开挖
2.2.1.施工工艺流程图（见下图）
三台阶开挖示意图及流程图
2.2.2.施工方法
施工时将隧道分为三个台阶进行开挖。
先开挖上部台阶，上部开挖完成后施作上部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，然后钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，底部喷10cm混凝土作为临时仰拱封闭。
上台阶施工至3～5m后，开挖中部台阶，接长钢架，施作洞身结构的初期支护及封底，工序与上台阶相同。
中台阶开挖10～20m后，开挖下部台阶，及时封闭初期支护。
下台阶开挖完成后及时灌筑该段仰拱及隧底填充。
最后利用衬砌模板台车一次性灌筑二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
2.3.钻爆设计
2.3.1.施工方法简述
钻眼采用简易钻眼平台，YT-28风钻打眼，起爆方式为非电雷管孔微差起爆。
钻爆参数为：
掏槽眼眼深1.7m，其它炮眼深1.5m，计划循环进尺1.5m，周边眼采用Φ25mm小直径药卷空气间隔装药，其它炮眼采用Φ32mm药卷连续装药，掏槽眼孔底加强装药。
2.3.2.爆破参数（见表一、表二、表三）
2.4.施工注意事项
2.4.1.施工时坚持"短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测"的原则。
2.4.2.如有超前支护等辅助施工措施，应首先利用上一循环架立的钢架施工完毕，再开挖。
2.4.3.开挖方式均采用弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。
2.4.4.锁脚小导管根据需要设置，以确保下台阶施工的安全。
2.4.5.各部台阶一次开挖长度宜在2～3米之间。
下部台阶开挖后仰拱应紧跟。
2.4.6.施工中，应按有关规及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。
项目
单位
掏槽眼
辅助眼
拱圈眼
周边眼
底板眼
序号
1
2
3
4
5
7
8
9
周边眼装药结构
φ25×630乳化炸药间隔装药
周边眼外插角
沿径向外斜5%
周边眼装药
集中度
Kg/m
0.12
炮眼深度
M
1.7
1.7
1.7
1.5
1.5
1.5
1.5
炮眼数量
个
2
2
4
22
23
39
14
每个炮眼
装药量
Kg
1.93
1.93
1.93
1.42
1.26
0.12
1.42
小计装药量
Kg
3.86
3.86
7.72
31.24
28.98
4.68
19.88
每个炮眼
装标准药
节
周边炮眼装
小直径药卷
节
起爆顺序
1#
3#
5#
7-9#
11#
13#
15#
开挖断面积
M2
33.1
炮眼总数
个
106
比炮眼数
个/m2
3.2
总计药量
Kg
100.22
比耗药量
kg/m3
2.01
说明：
堵塞长度不小于20cm。
上台阶钻爆参数（表一）
中台阶钻爆参数（表二）
项目
单位
辅助眼
拱圈眼
周边眼
底板眼
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
周边眼装药结构
φ25×630乳化炸药间隔装药
周边眼外插角
沿径向外斜5%
周边眼装药
集中度
Kg/m
0.12
炮眼深度
M
1.5
1.5
1.5
1.5
炮眼数量
个
34
12
20
17
每个炮眼装药量
Kg
1.42
1.26
0.12
1.42
小计装药量
Kg
48.3
15.1
2.4
24.1
每个炮眼
装标准药
节
周边炮眼装
小直径药卷
节
起爆顺序
2-6#
8#
10#
12#
开挖断面积
M2
51.8
炮眼总数
个
83
比炮眼数
个/m2
1.07
总计药量
Kg
89.9
比耗药量
kg/m3
1.16
说明：
堵塞长度不小于20cm。
下台阶钻爆参数（表三）
项目
单位
辅助眼
拱圈眼
周边眼
底板眼
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
周边眼装药结构
φ25×630乳化炸药间隔装药
周边眼外插角
沿径向外斜5%
周边眼装药
集中度
Kg/m
0.12
炮眼深度
M
1.5
1.5
1.5
1.5
炮眼数量
个
36
12
20
15
每个炮眼装药量
Kg
1.42
1.26
0.18
1.42
小计装药量
Kg
51.1
15.1
3.6
21.3
每个炮眼
装标准药
节
周边炮眼装
小直径药卷
节
起爆顺序
1-5’#
8’#
10’#
12’#
开挖断面积
M2
51.5
炮眼总数
个
81
比炮眼数
个/m2
1.57
总计药量
Kg
91.1
比耗药量
kg/m3
1.17
说明：
堵塞长度不小于20cm。
3．质量控制
3.1.质量控制标准
隧道允许超挖值（cm）
围岩级别
开挖部位
Ⅰ
Ⅱ～Ⅳ
Ⅴ，Ⅵ
拱部
线性超挖
10
15
10
最大超挖
15
25
15
边墙线性超挖
10
10
10
仰拱、隧底
线性超挖
10
最大超挖
25
3.2.质量检测
3.2.1.中线及高程应符合设计要求，使用全站仪和水准仪进行检测，技术人员每一开挖循环检查一次。
3.2.2.隧道开挖一般不允许欠挖，当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每一平方米不大于0.1平方米）侵入衬砌应小于5厘米，拱脚和墙脚以上1米断面严禁欠挖。
技术人员使用断面仪测量洞身周边轮廓断面，绘制断面图与设计断面进行核对
3.2.3.洞身开挖中，地质工程师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，核对地质情况，判断围岩稳定性。
要求地质工程师每开挖一环，应立即对对工程地质进行素描。
3.2.4.石质隧道钻爆要求采用光面爆破。
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5厘米，周边眼的间距允许偏差为5厘米，外插角应符合设计要求，眼底不应超出开挖断面轮廓线15厘米。
要求技术人员使用钢卷尺，每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼。
3.2.5.光爆效果检查，炮眼痕迹保存率硬岩不小于80％，中硬岩不小于60％。
并在开挖轮廓面上均匀分布。
要求技术人员每一开挖循环检查一次炮眼痕迹保存率。
3.3.质量保证措施
3.3.1.隧道开挖质量保证措施
隧道不良地质地段施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
开挖前，做好超前地质预报，根据预测结果采取合理的开挖方法和支护措施。
成立超欠挖管理领导小组，编制超欠挖管理办法，制订详细的奖罚措施，并严格执行。
派专人负责超欠挖控制，每次爆破由专业工程师值班检查监督爆破全过程，以保证钻爆作业按设计进行。
采用光面爆破，减少对周边围岩的扰动，保证开挖成型质量。
每循环用断面仪对开挖面进行检查，并根据检查结果进行分析，及时将分析的信息反馈到施工中，不断优化设计，以进一步改进光面爆破质量。
选择合理的爆破参数,周边眼采用光爆小药卷不耦合装药,选择合理周边眼间距和光面层厚度,以确保光面爆破。
施工时设备操作人员相对固定，以利于提高钻眼质量。
3.3.2.支护质量保证措施
1）喷射砼
（1）原材料进场前必须有产品合格证，并经检验合格。
（2）喷射砼采用湿喷工艺、拌合楼严格按配合比自动计量配料、拌料，拌料时间不少于1.5min，砼搅拌运输车运输，喷射砼要求连续进行，喷射厚度符合要求；
（3）喷射砼表面平整、无空鼓、裂缝、松酥；
2）锚杆及钢筋网
（1）原材料进场前必须有产品合格证，并经检验合格；
（2）钢筋网格间距严格按设计制作，网片与岩面紧贴；
（3）锚杆垫板与围岩密贴；
（4）钻杆施作严格按设计施工；
3）钢架
（1）原材料进场前必须有产品合格证，并经检验合格；
（2）钢架加工必须经培训合证，持证上岗的技工进行加工，避免出现钢架加工存在假焊、焊缝表面有裂纹、焊瘤等缺陷；
（3）钢架安装前应清除底脚下的虚碴及杂物。
并测出每榀钢架位置，使其安装后，钢架垂直度误差±2°，横向与高程偏差小于±5cm；
（4）沿钢架外缘每隔2m用钢楔或砼预制块楔紧；
（5）钢架底脚置于牢固的基础上。
钢架尽量密贴围岩并与锚杆焊接牢固，钢架之间按设计纵向用钢筋连接。
（6）分部开挖法施工时，钢拱架拱脚打设φ22锁脚锚杆，其长度不小于3.5m，数量为2～4根，下半部开挖后钢架及时落底接长，封闭成环；
（7）钢架与围岩间隙用喷射砼充填密实，先喷射钢架与围岩间的空隙，再喷射钢架与钢架间砼，钢架与喷砼形成一体，各种形式的钢架全部被喷射砼覆盖，保护层厚度不得小于40mm。
4．主要机具设备
机械：
挖掘机1台、装载机1台、自卸车3台、湿喷机3台、YT28风钻15台、压浆机1台。
5．劳动力组织
管理人员：
作业队长1人，技术主管1人，副队长1人，施工员3人，技术员1人，试验员2，安质员1人。
作业人员：
开挖班25人、喷锚班14人、运输班10人、综合班8人四个班组共57人。
6．安全、质量、环保措施
6.1.安全措施
6.1.1.施工前对全体作业人员进行培训，增强施工人员安全意识；
6.1.2.施工时必须选用经检验合格的料具，防止机械事故的发生；
6.1.3.施工作业平台必须搭设牢固，平整；
6.1.4.注浆作业人同必须按要求配带防护用品，不得直接接触浆液；
6.1.5.施工的各班组间，应建立完善的交接班制度，并将施工、安全等情况记载于交接班的记录簿。
工地值班负责人应认真检查交接班情况；
6.1.6.所有进入隧道工地的人员，必须按规定配带安全帽等安全防护用品，遵章守纪，现场有专人指挥；
6.1.7.无关人员严禁入场；
6.1.8.在钻孔作业中，要采取措施防止孔口喷水突泥，如有发生应及时处理；
6.1.9.爆破后及时撬帮、找顶，对有垮帮、掉块迹象的要及时清理；
6.1.10.架立格栅钢架时，防止倾覆伤人。
6.2.环保保证措施
隧道、搅拌站以及其他施工区产生的施工污水经治理净化处理后排放，不直接排入河道。
生活污水采取二级生化或化粪池等措施进行净化处理，生活废水必须经沉淀处理，经检查符合标准后方可排放。
注意保护自然水流形态，做到不淤、不堵、不留施工隐患，不阻塞河道。
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