官庄隧道右主洞开挖技术方案.docx
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官庄隧道右主洞开挖技术方案
官庄隧道左主洞开挖技术方案
一、工程概况
1、官庄隧道是一座两车道高速公路双连拱隧道，其洞身处在直线段上，隧道进口桩号K50+910，设计标高325.43米，隧道出口桩号K51+070，设计标高326.71米；隧道全长160米，纵坡0.8%。
2、官庄隧道属于丘陵地貌，植被发育，自然斜坡稳定。
隧道地表覆有薄层残坡积土，下伏基岩为砂砾岩，基岩起伏大。
地层分别有：
坡积亚粘土、碎块状强风化砂砾岩、粉砂岩、微风化砂砾岩、粉砂岩。
沿线地下水主要以碎块状强风化裂隙水为主。
水量较贫乏，主要受大气降水及侧向渗入补给，根据采取水样分析成果，地下水对砼不具腐蚀性。
隧道场区未见影响隧道稳定的活动断裂构造。
3、主要工程量：
序号
名称
单位
数量
备注
1
洞身开挖
m3
12016
2
Φ50mm无缝钢管
m
5330
超前小导管
3
Φ108×6有孔钢管
kg
5671.5
超前管棚支护
4
Φ108×6无孔钢管
kg
5671.5
超前管棚支护
5
Φ127×4孔口管
kg
3295.5
超前管棚支护
二、人员与机械
1、主要人员安排表：
序号
人员
职务
1
秦有刚
该项工程负责人
2
杨国雷
质量负责人
3
张余金
现场技术负责人
4
罗尚平
安全负责人
5
何卫
试验负责人
6
陈纪武
施工队长
2、机械见附表：
三、总体施工技术方案
根据我单位多年的施工经验及机械设备状况，采用新奥法施工，考虑此隧道属短隧道，采取从隧道出口单向掘进。
坚持“少扰动、早喷锚、勤量测、早封闭”的隧道施工原则。
进洞口成洞面与进洞方向斜交成30度角，采用套拱及大管棚施工。
隧道左主洞开挖采用上下台阶开挖，短进尺的方式。
为了尽量减弱爆破震动，II围岩类别采用机械开挖，III围岩采用钻爆法施工，先做好钻爆设计，采取控制爆破，选择合理的循环掘进进尺，自稳性差的围岩循环掘进进尺宜用短进尺；在施工全过程中，对围岩周边位移进行现场监控量测，并及时反馈修正设计参数，指导施工或改变施工方法；各工序均采用机械化施工，形成隧道凿岩装碴运输全面机械化作业线。
四、施工工艺
本隧道为Ⅱ、Ⅲ类型围岩比较破碎，自稳性一般。
Ⅱ类围岩先做好小导管注浆超前支护，开挖后紧跟初期支护。
1、施工放样
按支护构造设计开挖轮廓计算出开挖断面施工放样。
2、ф50超前超前小导管施工程序
（1）小导管用外径Ф50mm的钢管制成，前端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的导管孔内，当围岩松软时，直接打入。
（2）注浆材料：
单液注浆1:
1水泥浆，掺速凝剂，配合比通过试验确定。
（3）小导管安设步骤
A、用YT-28风钻开孔，开孔直径为50～60mm，并用高压风将砂石吹出。
B、用带冲击的YT-28风钻将小导管顶入孔中，或直接用锤击插入钢管。
C、导管外露20cm，以安装注浆快速接头。
（4）注浆施工
A、注浆口最高压力严格控制在0.5MPa以内，以防压裂工作面。
B、控制进浆速度，每根导管双液注浆量控制在30L/min以内。
C、每根导管内注浆量通过计算确定，如压力逐渐上升，流量
逐渐减少，虽然未注入计算值，但孔口压力已达到0.5MPa时也应结束注浆。
3、开挖
（1）Ⅱ级围岩采用半断面开挖，光面爆破。
A断面选择：
上下半断面分别起爆，分界线在起拱线处。
B上部掏槽方式
采用五眼梅花平行直眼掏槽，4个空眼做临空面。
C炸药选用
采用乳化炸药。
D钻眼
上半断面站在台架上打眼，下半断面站在台架上打眼。
（2）Ⅲ类围岩采用全断面开挖，光面爆破，非电毫秒雷管起爆，一次成型。
A炸药类型：
采用乳化炸药。
B掏槽方式：
采取二临空孔平行直眼掏槽。
C炮眼深度：
3.5m。
D钻眼：
采用自制凿眼台车。
E准备工作：
测出中线，画出轮廊线，标出炮眼位置。
F掏槽眼：
深度、角度按钻爆设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm。
G周边眼：
炮眼间距误差不大于5cm，外斜率不大于5cm/m，与辅助眼间最小抵抗线误差不大于5cm，钻眼位置在轮廓线上。
当开挖面凹凸不平时，按实际情况调整炮眼深度，力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上。
H装药作业
装药前，将炮眼内的石粉吹洗干净，检查炮眼达到要求后装药。
装药时严格按设计药量进行，装药后，所有炮眼均堵塞炮泥。
I装药结构
光爆周边眼采用间隔装药，其它眼集中装药。
J非电毫秒雷管插入炸药内，正面装入眼孔。
导爆管引线采用一把抓联结方式联接，雷管采用低秒段。
4、爆破
（1）Ⅱ围岩采用正台阶法开挖，台阶控制在3-5m，多功能台架配合人工风钻凿眼，预裂、光面爆破。
Ⅱ级围岩初期支护采用径向系统锚杆、超前小导管、U型钢架支撑配合网喷混凝土形成整体。
根据现场围岩的实际情况，精心进行爆破设计，每次爆破后分析比较，及时修正钻爆参数，提高爆破效果；周边眼使用小直径光爆药卷，在隧道底部两隅脚附近，周边眼的装药量要适当增大成加密布眼。
放线布眼时要考虑预留下沉量，并正确标出炮眼位置和开挖周边轮廓线，严格控制超欠挖。
钻孔完成，经检查合格后，方能装药爆破；爆破后进行通风除尘，用断面测量仪对开挖断面进行检查记录并反馈信息，采取预防和纠正措施，以减少超欠挖。
下台阶尽量单侧落底，避免拱脚悬空，落底长度为1～3米。
开挖出碴后立即喷射混凝土封闭围岩，然后施作锚杆、钢拱架支撑挂网，经分层喷射混凝土直至设计厚度。
开挖中，若围岩类别变化，立即改变施工程序。
及时跟上围岩监测，观察拱顶、拱脚的收敛情况，据此调整初期支护参数，若变形速率值增大，须立即封闭仰拱。
（2）Ⅲ类围岩采用全断面开挖，支护根据围岩情况和设计要求具体确定。
全断面开挖采用全断面掘进台车钻孔，预裂光面爆破，以保证隧道成型，并减少对围岩的扰动，湿喷机喷射混凝土。
钻眼前要进行爆破设计，准确画出开挖周边轮廓线，标出炮眼位置，预留下沉量。
及时进行量测作业，减少超欠挖。
严格控制周边眼和掏槽眼的质量，周边眼是超欠挖控制的关键，掏槽眼和掏槽方式与循环进尺直接有关。
钻眼时严格控制炮眼（尤其周边眼）的角度、深度和间距。
周边眼采用小直径药卷不耦合装药，事先把药卷捆在竹片上，能保证药卷的间隔，使相邻两周边眼的药卷位置错开，使周边眼药卷的爆破力均匀地作用在其间的岩石上。
周边眼底应多装1-3卷小药卷。
把辅助眼和周边眼同时结合考虑，能达到满意的效果，炮眼痕迹保存率达到或超过规范规定。
B全断面深孔爆破作业程序
a测量定位
炮眼开钻前，首先测量中线水平，将工作面上的拱顶位置、两侧起拱点及轨面线控制准确，并按直角坐标法将钻爆设计炮眼布置在开挖掌子面上。
采用激光断面仪进行断面定位。
b钻炮眼
台车就位，按炮眼顺序进行钻孔，钻孔时，严格按操作规程作业。
力求每个钻孔都与隧道轴线平行，互相平行不交叉，准确控制周边眼外插角。
这是影响爆破效果的超欠挖的关键。
c装药
做好装药人员组织和分工，划分区域固定专人，各自熟记每个炮眼的起爆段别和装药结构，各负其责，平行作业，按设计装药，避免错漏。
装药顺序有一定的规律，先上后下，先两侧后中间。
专人加工炮泥、药卷及起爆器材，每孔装药后，用炮泥堵塞孔口，炮泥长度为30cm，不少于20cm。
在装药前，用高压风吹出钻孔中的岩碴及岩粉。
d起爆网络联结与起爆
起爆网络采用“簇联”法。
可将每孔导爆管牵出后就近分成6束，分别捆绑于同段雷管上，每束安放两个同段雷管，最后再把6束导爆管的束头并联捆扎一个火雷管上，留足导爆索长度，检查好安全，发出起爆信号后，再点火起爆。
严格执行《塑料导爆管非电起爆操作细则》，并持爆破工上岗证作业。
C找顶
作业人员进入工作面用高压水冲洗开挖面，再用钢钎、竹杆或反铲把危石撬掉，找顶时要特别注意观察，保证安全，本隧道较短，采取单口掘进施工，单口掘进为133米，因此采取自然通风排烟。
。
光面爆破施工工艺框图
5、出碴
隧道出碴均采用无轨运输方式，装载机装碴、自卸汽车运碴、人工配合挖掘机扒碴的机械化作业线。
隧道弃碴运至隧道进口大填方作填方用料。
洞身开挖作业过程要始终保持三管两路畅通（派专人维护），确保照明亮度，创造良好的作业环境。
四、施工安全保证措施
（1）、建立健全安全保证体系，成立以项目经理为组长的安全领导小组，下设专职安全员，施工队及班组设兼职安全员，落实安全生产责任制，督促安全管理制度和措施的执行。
（2）、深化安全教育，强化安全意识，对参加本工程施工所有人员实行安全生产“三级教育”，进行岗位培训，特种作业人员持证上岗。
（3）、做好安全技术交底工作，对各主要工序及重要环节都要有专职人员具体负责落实。
（4）、加强班组建设，开展经常性安全活动、安全检查，查出隐患及时整改。
（5）、做好施工安全用电、安全防火工作。
（6）、加强爆破物品的管理，对于哑炮严格按《爆破作业规程》进行处理。
（7）、正确配戴劳动防护用品，进入作业现场需戴安全帽，不得穿拖鞋。
五、确保工程质量的保证措施
（1）为保证质量管理职责的贯彻落实、加强管理，我项目针对本隧道的工程特点，并借鉴成功的管理经验，建立健全质量管理制度，以做到有章可循，保证施工生产的受控。
（2）根据隧道设计图纸和设计文件，编制切实可行的实施性施工组织设计与施工网络计划。
严格按网络节点工期要求，分阶段控制，实现均衡生产，为保证工程质量创造条件。
（3）加强施工技术管理，坚持技术复核制度。
开工前由项目部组织对隧道中线、高程建立控制网，对收到的设计文件，由总工程师组织技术人员进行会审、复核，对存在的问题及时与设计部门联系解决。
所有技术交底书、测量放样资料等，必须由技术负责人审核后再交付施工，杜绝因技术指导错误影响工程质量。
六、施工进度计划
为满足工程施工需要，我方由一个专业化的施工队伍承担官庄隧道右主洞的施工任务，施工队配齐专业技术人员和技术工人共44人。
计划右主洞开挖时间为90天，其详细施工安排见下页：
官庄隧道施工人员安排一览表
名称
人员数量（人）
进场时间
任务范围
掘进班
24
2004.11.20
右主洞开挖
机械机电综合班
10
2004.11.20
隧道出碴、风、水、电、材料运输
钢筋班
10
2004.11.10
隧道小导管加工、制作、安装、注浆
小计
44
Ⅲ类围岩开挖作业循环时间表
序号
项目
时间（h）
进度（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
测量放样
0.5
2
钻爆
3.5
3
自然通风
0.5
4
出碴
4.0
备注
循环进尺2.5米，每天平均进尺2.5米，考虑到台阶法开挖施工干扰，全隧道Ⅲ类进尺计划安排为20天41米。
Ⅱ类围岩开挖作业循环时间表
序号
项目
时间（h）
进度（h）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
测量放样
0.5
2
钻爆
3.5
3
自然通风
0.5
4
出碴
3.0
备注
循环进尺1.0米，每天平均进尺1米，考虑到超前锚杆施工及台阶法开挖施工干扰，全隧道进尺计划安排为每月30米。
五、监控量测
监控量测是复合式衬砌隧道必须认真实施的项目，它和光面爆破、锚喷支护是新奥法施工的三大支柱。
本隧道拟根据围岩条件、支护类型和参数、施工方法及量测目的编制量测计划。
由专门的量测小组实施量测计划，及时反馈信息，指导施工。
1、测量目的
现场监控测量不仅预报险情，确保安全，而且通过现场监测获得围岩动态和支护工作状态的信息，为修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时间提供信息依据，因此必须作好此项工作。
2、量测计划
编制量测计划，成立量测小组。
依据量测项目、方法和频率，除必测项目外，尽量备齐选测项目所有仪器、设备等。
3、量测管理
量测是为了保证施工中的安全，其次是为了设计的经济性，因此，需要将量测结果及时反馈到设计和施工中，并在本隧道施工中积极、连续地进行量测，以获得良好的成效。
积累量测资料，以备竣工时用。
4、监控量测
隧道施工中，掌子面开挖成型后，立即喷射不小于5.0厘米厚的混凝土及时封闭围岩，紧跟监控量测。
A、量测项目的测线和测点布置
在施工的初期阶段位移及下沉量较大时，或地质变化显著时，量测断面间距选取最小值；当施工进展到一定程度，地质良好，且位移下沉量较小时，量测间距选取较大值，根据情况也可加大；在围岩突变处和较软弱结构面处要增设量测断面和测点；如果围岩位移（下沉）量较大，出现位移速度加速等情况，量测频率适当增加，另外，进行洞内状态观测量应对每个开挖面都进行观察一次，对于选测项目量测断面布置及项目选择，根据地质条件和设备情况确定。
洞内测点安设布置应能保证初读数在爆破2～4小时内和下一个循环爆破前完成，并测取初读数；测点应设在距开挖工作面2m范围内，且不大于一个循环进尺，并细心保护，不受下一循环爆破的破坏；各项位移的测点，一般布置在同一断面内，测点统一在一起，测设结果能互相印证，协同分析与应用。
围岩压力量测除与锚杆轴力量测孔相对应布置外，还要在有代表性部位设测点，以便了解支护体系在整个断面上受力状态与支护作用。
锚杆轴力量测在局部加强锚杆地段，要在加强区内有代表性设量测锚杆。
B、量测数据的整理与应用
对各项量测所观察到的数据认真作详细记录，及时进行整理，并绘制下列曲线：
a净空位移（拱顶下沉和周边位移）量测：
绘制位移（U）与时间（t）的关系曲线；绘制位移（U）与距开挖面距离（I）的关系曲线。
地表下沉量测：
绘制地表下沉位移（U）与时间（t）的关系曲线；绘制地表下沉位移（U）与距离（I）的关系曲线。
b围岩内部位移量测：
绘制洞内各测点位移（U）与时间（t）的关系曲线；绘制不同时间位移（U）与深度（测点位置）的关系曲线。
围岩压力量测：
绘制围岩压力（σ）与应力时间（t）的关系曲线；绘制各测点轴向应力（σ）与时间（t）的关系曲线。
c锚杆轴向力量测：
绘制不同时间锚杆轴向力（σ）与深度的关系曲线。
C数据处理、分析及应用
当隧道喷射混凝土出现大量的明显裂缝或隧道支护表面任何部位的实测收敛值已达到4厘米以上，且收敛速度无明显下降时，应及时根据实测值找出回归方程，由回归方程推算最终位移值；若最后位移值接近或超过4厘米时，应及时采取补强初期支护措施，并改变支护设计参数。
当隧道净值收敛值的速度明显下降，收敛量已达到总收敛的80%～90%，且水平收敛速度小于0.15mm/d，或拱顶位移速度小于0.1mm/d时，可认为围岩已基本达到稳定，此时方可进行二次衬砌。
D隧道围岩变形量测
通过洞内外观察与洞内变形收敛量测来监控洞室稳定状态和评价隧道变形特征。
该项目属必测项目，包括周边位移，拱顶下沉及地质和支护状态的观察。
E应力～应变量测
采用应变计、应力盒、测力计等监测钢拱架、格栅支撑、锚杆和衬砌受力变形情况，进而检验和评价支护效果。
F地质和支护状态观测
a负责人：
各施工作业面领工员及工班长。
b观察内容：
围岩变化，地下水变化，支护结构外观、地表是否发生变化。
c方法：
目测并记录于交接班记录本，重大变化应记录于工程日志。
d频率：
每次爆破后及支护后。
e周边位移量测：
使用无尺监测系统及时埋点并立即观测。
f测试断面及测点埋设：
Ⅲ级围岩50m、Ⅳ级围岩30m一个断面，量测断面测点按周边位移4个，拱顶下沉一个布设。
测点在复喷混凝土终凝后一小时内埋设，保证及时收集初始数据。
g方法：
无尺监测系统自带计算软件可输入比较值进行评估。
对附图的测点进行量测，每条线间的测试长度与初始长度之差为变化值，该变化值与初始长度之比为相对收敛值，据此计算收敛变化速度，来判断围岩的稳定性。
隧道开挖支护后，在测点位置打入锚杆，在锚杆头贴上返光片。
返光片和棱镜的作用相同。
用全站仪测出至各返光片的距离和角度，可以计算出测点之间的收敛值。
G数据处理：
根据现场量测数据绘制位移一时间曲线图
根据所绘各曲线的变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情，确定施工时需采取的措施。
H拱顶下沉：
使用仪器：
精密水平仪，铟钢塔尺。
量测断面及测点埋设：
Ⅲ级围岩50m，Ⅵ级围岩30m，拱顶布设一个。
测点采用钢桩预埋在拱顶初期支护中，用精密水准仪和经校验的钢尺进行测量。
测点在复喷混凝土终凝后1小时内埋设。
量测方法：
用精密水平仪观测测试断面拱顶测点的高程变化，其下降值为拱顶下沉量。
读数精度±0.01mm。
量测的后视点必须稳定，并定期定期对高程进行核定。
测频：
按附表测量频率执行。
数据处理：
与周边位移量测要求相同。
I钢架支撑应力监测：
测点布置。
在初期支护结构中钢架上选择5个有代表性的断面，在每个断面中受力和变形较大的位置上焊接钢弦式钢筋计，通过频率仪采集数据。
钢筋应力计的安装：
根据测点应力计算值，选择钢筋应力计的量程，在安装前对钢筋计进行拉、压受力状态的标定。
量测：
喷射混凝土结束后测出应力传感器的稳定测量值，作为计算应力变化的初始值。
量测频率：
开挖面距量测断面<2B时为1次/天，<5B时为1次/周；>5B时为1次/月（B为开挖宽度）。
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