隧道工程开挖专项施工方案.docx

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隧道工程开挖专项施工方案

XX店隧道开挖专项施工方案

（DIK51+660～DIK53+160）

编制：

复核：

审核：

XX集团XX铁路枢纽改造工程SN2标项目经理部二分部

二〇一三年六月

XX店隧道开挖专项施工方案

一、工程概况

1、工程概况

XX店隧道位于XX市XX区XX店街道办事处XX店村境内，为低山丘陵，小里程进口处地势较平缓，自然边坡6º～10º，大里程出口地势较陡，山体自然边坡25º～35º，起伏较大。

工点区多辟为耕地，冲沟发育，地表局部基岩裸漏，工点在DIK52+187～DIK52+227段穿201国道（XX线）。

沿线暖湿多雨，水量充沛，水力资源丰富。

沿线河流较多，辽南主要河流有青云河、登沙河等，均单独入黄海，受季节性控制，平时河水流量不大，雨季流量较大。

2、地震动参数

根据GB18306-2001《中国地震动参数区域图》，本区地震动峰值加速度0.15g，地震基本烈度Ⅶ度。

隧道区域抗震烈度为9度区，地震动峰值加速度为0.3g，地震动反应谱特征周期为0.4s。

3、水文地质特征

工点区未见地表水、出口附近约50米处有一小溪，水深约0.7米，直接补给来源主要为大气降水，具有暴涨暴跌的特征。

地下水为基岩裂隙水，局部冲沟处理埋藏较浅。

地下水总的径流方向由东南向西北，主要受大气降水及地下径流补给，地下水季节变化幅度2～3m。

二、主要施工方案及施工方法

1、施工方案

根据设计要求，隧道除明洞段为明挖之外，隧道暗挖段采用锚喷构筑法施工、光面爆破法开挖。

暗挖段根据围岩类别的不同分别采用短台阶法、台阶法、台阶法（临时横撑）施工，其中Ⅲ级围岩采用台阶法，Ⅳ及围岩采用短台阶法，Ⅴ级围岩采用台阶法（临时横撑），临时横撑每两榀钢架架设一处。

（1）上台阶开挖进尺Ⅴ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）Ⅳ、Ⅴ级围岩边墙开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距。

（3）仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环开挖进尺不得大于3m。

（4）隧道开挖后，初期支护应及时施作封闭成环，Ⅳ、Ⅴ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。

隧道下穿国道DIK52+187～DIK52+227段采用双侧壁导坑法；下穿输油管DIK52+315～DIK52+450段采用铣挖法，施工前应落实输油管道的保护要求，必要时进行实验试挖。

2、施工方法

2.1明洞段开挖方法

本隧道明洞段共290米。

明洞段采用明挖法施工。

本项目施工段隧道明洞基本处于覆盖土层位置，基本无岩石。

施工时采用挖机施工，每施工一个台阶立即进行喷锚支护。

遇到有岩石的部位采用弱爆破开挖。

2.2台阶法开挖施工方法

1、开挖支护

具体支护形式按照施工图纸要求进行施工。

2、台阶法开挖

台阶法开挖分为上下两个台阶进行开挖。

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，然后布设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

上台阶施工至35m后，开挖下部台阶，及时封闭初期支护。

下台阶开挖采用中间拉槽，两边开挖方式。

即中间修便道便于机械出渣及其他作业施工，完成后及时灌筑该段仰拱及仰拱回填砼。

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）。

  台阶长度控制在3～10m，以确保开挖、支护质量及施工安全。

上台阶施工钢架时采用施作锁脚锚杆等措施控制围岩和初期支护变形。

下台阶在上台阶喷射混凝达到设计强度70%以上时开挖。

当围岩不稳定时，采用缩短进尺，上下台阶分左、右两侧错开开挖，及时施作初期支护和仰拱。

施工中解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动。

在上台阶开挖超前一个循环后，上下台阶可同时开挖。

3、台阶法开挖施工应符合下列要求：

1、根据围岩条件和施工机械配备情况合理确定台阶长度、台阶高度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定的前提下尽量便于机械作业。

2、当围岩自稳能力较好，隧道开挖跨度不大时，为方便作业，台阶长度宜控制在10～50m以内；围岩稳定性较差时，台阶长度宜控制在3～10m。

3、上部断面使用钢架时，可采用扩大拱脚和施做锁脚锚杆等措施，防止拱部下沉变形。

上下断面初期支护的钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固。

4、围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖。

5、当围岩不稳定时进尺宜为1.～1.5，落底后应立即施作初期支护。

6、仰拱应及时施作，使支护及早闭合成环。

2.3双侧壁导坑法开挖施工方法

1、双侧壁导坑法开挖

双侧壁导坑法是先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑四周初期支护及临时支护，然后再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二部或三部开挖的方法。

2、双侧壁导坑法施工应符合下列规定

（1）侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面，导坑断面宽度宜为整个断面宽度的1/3。

（2）侧壁导坑、中槽部位宜采用短台阶法开挖，各部距离应根据隧道埋深、断面大小、结构类型等选取。

各部开挖后应及时进行初期支护及临时支护，并尽早封闭成环。

（3）两侧壁导坑超前中槽部位10～15m，可独立同步开挖和支护；中槽部位采用台阶法开挖，并保持平行作业。

（4）中槽开挖后，拱部钢架与两侧壁钢架的连接是难点，在两侧壁导坑施工中，钢架的位置应准确定位，确保各部架设钢架连接后在同一个垂直面内，避免钢架发生扭曲。

（5）根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除临时支护，一次拆除长度不得大于15m，并加强监控量测。

（6）临时支护拆除完成后，应及时施做仰拱及二次衬砌。

2.4铣挖法开挖施工方法

1、铣挖法在液压挖掘机上，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，可以有效的减少开挖对围岩的搅动，控制超欠挖，提高开挖质量和安全度，降低作业人员的劳动强度。

2.5短台阶法开挖施工方法

1、短台阶以分上、下两个台阶2个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。

适用于新建XX店隧道Ⅳ级围岩洞身开挖施工。

先开挖上半断面，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。

三、施工工艺流程

隧道Ⅴ级围岩深埋和Ⅳ级围岩浅埋偏压地段采用台阶法施工。

台阶法开挖工艺流程如“图1”所示。

双侧壁导坑法施工工艺流程图

在使用铣挖机开挖后，挖掘机退出掌子面，停靠在隧道的侧壁，然后用反铲或装载机开始出碴，出碴结束后马上进行支护结构安装、喷砼工作，然后进行下一个循环，开挖循环见图2-1开挖流程图。

图2-1开挖流程图

四、施工工艺说明

1、台阶法开挖施工步骤如下：

隧道V、Ⅳ级围岩地段台阶法施工步骤如“图2～4”所示，施工立体效果图如图5所示。

①利用洞口导向措施或洞身上一循环架立的钢架施作隧道洞身纵向超前支护，开挖顶、侧2部，初喷8cm厚混凝土，同时施作顶、侧①部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架（包括导坑的临时钢架及横撑），并设置锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

②开挖5部，同时，初喷8cm厚混凝土封闭；施作3部导坑周边的初期支护和临时支护，架立钢架（包括导坑的临时钢架），并设置锁脚锚杆；钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

③开挖7部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同1。

④喷8cm厚混凝土封闭掌子面（下一循环拱部超前支护掌子面处）。

⑤拱部架设拱部钢架，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

⑥两台阶法施工。

喷8cm厚混凝土封闭掌子面。

底部安设钢架封闭成环，复喷混凝土至设计厚度。

⑦逐步拆除临时钢架，灌筑底部仰拱。

⑧灌筑隧底填充。

⑨根据监控量测结果分析，待变形收敛后或根据需要，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）。

1.1台阶法施工工序见图

台阶法施工工序见图

2、台阶法（临时横撑）施工工序

1.在上一循环的超前支护下，弱爆破开挖①部————施作①部台阶周边的初期支护：

初喷混凝土，架立钢架（设锁脚锚管），铺设钢筋网，并钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计高度————架设①底部的I18型钢临时横撑。

2.弱爆破开挖②部------施做边墙初期支护：

初喷混凝土，接长钢架（设锁脚锚管），铺设钢筋网，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

3.弱爆破开挖③部------施做边墙初期支护，步骤及工序同2.

4.弱爆破开挖④部------施做隧底喷混凝土，必要时在墙脚处设置临时横撑。

5.在滞后于④部一段距离后，灌筑Ⅴ部仰拱与边墙基础。

6.待仰拱混凝土初凝后，灌筑仰拱填充Ⅵ部至设计高度。

7.根据监控量测结果分析，确定二次模筑衬砌施作时机，拆除临时横撑————利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅶ部（拱墙）衬砌。

2.2台阶法（临时横撑）施工工序图

3、双侧壁导坑法施工工序

1.利用上循环架立的钢架施作隧道侧壁超前支护；弱爆破开挖①部；若掌子面不稳定，则喷8cm厚混凝土封闭掌子面；施作①部导坑周边的初期支护和临时支护。

2.弱爆破开挖②部；接长型钢钢架，并设锁脚锚杆。

3.开挖③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤同工序1。

4.开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤同工序2。

5.利用上一循环架立的钢架施作超前支护；开挖⑤部；若掌子面不稳定，则喷8cm厚混凝土封闭掌子面。

6.开挖⑥部，施作⑥部下方临时支护。

7.开挖⑦部，安设型钢钢架之仰拱单元，使之封闭成环。

8.根据监控量测结果分析，按序依次拆除Ⅰ18临时钢架及上部临时横撑。

9.待仰拱砼初凝后灌筑仰拱填充ⅹ部至设计高度。

10.清理好初期支护基面，初期支护与二次衬砌之间拱墙铺设塑料防水板加土工布。

二次衬砌背后设环、纵向透水盲沟。

根据监控量测结果分析，待围岩和初期支护变形基本稳定后，利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅺ部衬砌，并于拱顶预埋PVC注浆管。

11.待混凝土达到设计强度后，进行充填注浆。

3.1双侧壁导坑法施工工序图

4.短台阶法施工工序

（1）开挖前施作超前支护（按设计要求或实际需要时），开挖台阶形成后施工顺序如下：

a、爆破开挖③部，爆破后暂不出渣，用挖机或装载机将炮渣沿上、下台阶处修整平缓坡，并将上台阶开挖台车移至下台阶。

b、爆破开挖①部，出渣。

c、上台阶出渣完毕后将开挖台车移至上台阶，下台阶开始出渣，上台阶同时施作周边的初期支护、既初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架（如设计有），钻射系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

d、下台阶出渣完，施作周边的初期支护、既初喷4cm厚混凝土，架立工字钢架（如设计有），钻射系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

e、重复a、b、c、d四步，反复循环。

（2）开挖中各台阶长度、循环进尺、上、下台阶高度应严格控制：

开挖上台阶高度约6米，上台阶长度宜为10～12m,开挖下台阶高度约3米，下台阶长度宜为20～30m。

（3）初期支护喷射混凝土强度达到设计强度的70%以上时进行下一部分的开挖。

4.1短台阶法开挖施工工序图

5、铣挖法开挖施工工序如下

上台阶首先采用铣挖机进行环形开挖，考虑到作业空间要求，开挖宽度1.2～1.8m；施工拱部初期支护，然后以破碎锤清除核心土；中、下台阶采用铣挖机开中槽挖马口，再采用破碎锤清除核心土的方法施工。

根据工艺试验结果表明，铣挖法适用于岩石强度在10MPa以内的软岩掘进，对10～20MPa之间的岩石工作效率较低，可辅以弱爆破法进行开挖。

铣挖法施工详见图1-1《三台阶临时仰拱法工序横断面示意图》、图1-2《三台阶临时仰拱法工序纵断面示意图》。

1-1三台阶临时仰拱法开挖施工步骤图

图1-2三台阶临时仰拱法工序纵断面示意图