某铁路隧道五级围岩开挖施工方案2Word格式文档下载.docx
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1.1施工概况
双线铁路隧道V级围岩段施工。
V级围岩复合式衬砌(双侧沟加中心沟,断面加宽)。
1.2设计参数
1.平纵断面:
隧道洞身设计为双线铁路隧道,全隧线间距为2722m。
隧道出口段纵向坡度为-10‰。
1.3支护参数
按照Ⅴ级围岩支护参数施工。
初期支护以网喷混凝土+锚杆+型钢钢架组成,拱部锚杆采用φ22组合中空注浆锚杆,长4.0m,环纵间距1.5×
1.5m;
边墙采用φ22砂浆锚杆,长4.0m,环纵间距1.2×
1.0m;
锚杆呈梅花状布置。
拱部140°
范围内布设φ42超前注浆小导管,长度L=4.5米,环向间距0.4m;
I18临时钢架拱、墙、仰拱架设;
纵向连接筋环向间距1.0米,采用φ22钢筋制作;
拱部、边墙喷射C20混凝土,喷射混凝土厚度为20cm。
为防止冻胀的危害,增加隧道周边围岩的抗渗性,开挖后采取径向注浆,注浆深度2m,孔口环向间距约1.8m,孔底环向间距约2.5m,纵向间距2.6m,孔口管采用φ50(壁厚3.5mm)热轧无缝钢管,钢管长1m。
二、开挖施工方案
2.1开挖方法
CD法开挖也叫中隔壁法,其开挖及初期支护分6步,即6个导洞。
左侧上下两个导洞为先期开挖的第一、二导洞,左侧隧底为第三导洞,右侧按上下按顺序分别为第四、五导洞,右侧隧底为第六导洞。
左侧一、二、三导洞成台阶状,右侧四、五、六导洞成台阶状。
开挖示意图见下图2-1。
2-1Ⅴ级围岩三台阶开挖示意图
2.2施工工序流程
测量→钻孔→装药→爆破→通风→找顶→初喷→出碴运输→立钢拱架→测量检查→挂钢筋网→锚杆施作→超前小导管→复喷砼→下一循环
(1).左上台阶:
利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁超前支护及导坑侧壁φ22水平锚杆超前支护;
弱爆破开挖①部;
施作①部导坑周边的初期支护和临时支护。
即初喷4cm厚混凝土,架立型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆;
钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
(2).左下台阶:
滞后①3~5m弱爆破开挖②部;
导坑周边部分初喷4cm厚混凝土;
接长型钢钢架和I18临时钢架,并设锁脚锚杆;
(3).左隧底:
在滞后于②部一段距离后,弱爆破开挖③部;
接长I18临时钢架;
隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。
(4).右上台阶:
开挖④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。
(5).右下台阶:
滞后④3~5m开挖⑤部并施作导坑周边的初期支护和临时支护,步骤及工序同②。
(6).右隧底:
在滞后于⑤部一段距离后,弱爆破开挖⑥部;
(7).仰拱施工:
根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,拆除I18临时钢架,灌注⑦部边墙基础与仰拱及隧底填充(仰拱与隧底填充分次施工)。
(8).拱、边墙二衬砌:
利用衬砌模板台车一次性灌注⑧部衬砌(拱墙衬砌一次施作。
2.3运输作业
隧道出碴采用无轨运输方式进行施工,装载机装碴,自卸汽车运输至洞外弃碴场。
2.4开挖作业
根据设计围岩,表层为残坡积粉质粘土,下伏二叠系下统范家屯组变质砂岩和板岩,全风化层,结构松散,易坍塌;
强风化层,岩体较破碎,稳定性差;
因此开挖主要采取短进尺、弱爆破开挖。
2-4V级围岩CD法开挖施工流程图
三、主要技术措施
3.1超欠挖控制措施
工程部根据围岩及爆破实际情况,及时修正爆破参数;
在浇注混凝土时预留压浆孔,便于对不密实处注浆处理;
隧道激光断面仪测量断面净空,处理超欠挖,安装拱架时精确定位,拱架安装后尽快焊接连接筋,喷混凝土形成整体受力体系。
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。
3.2开挖中的测量控制
3.2.1平面控制网布设及作业要求:
1、严格执行国家测绘局颁布的《工程测量规范》内有关规定,以此标准开展工作。
2、测量工作前,按照《规范》及隧道贯通误差要求精心组织平面控制设计文件及隧道贯通误差估算。
3、仪器采用全站仪,标算精度±
1"
,2mm+2ppm。
4、以精密导线环作为整体控制,辅助以精密三角环及精密大地四边形,在此基础上控制整个隧道的施工开挖,以保证隧道贯通误差精度及各建筑物位置的准确性。
5、整体精密控制导线环的施测工作,严格执行《工程测量规范》内规定及平面控制测量设计文件要求,使其达到设计精度。
3.2.2洞内测量设计及要求:
1、洞内控制采用1秒级全站仪测距精度2+ppm,进行导线控制延伸测量;
2、由于洞内条件限制,洞内网采取主副导线闭合环,中间插小闭合环,形成多个闭合条件。
导线边长尽量拉长等距。
3、采用导线网严密平差成果;
4、贯通误差估计,可采用下面方法进行估计
式中:
m外—控制网误差对横向贯通误差影响值;
m1—由进口计算的影响值;
m2—由出口计算的影响值;
mβ—由控制点放设中线时理论高度中误差;
5、加强洞内控制测量的措施:
使用Ⅰ级全站仪进行角度、距离测量,务必使测角中误差控制在1″以内,边长中误差≤1/200000;
选择良好的测量环境,引测工作应在夜晚或阴天进行,在测定向角、洞内外接角或洞内外高差,边长悬殊大时,水平角观测不少于15个测回;
每次向前延伸导线时,须对已测的前三个主副导线点重复置镜测量检核,确认无误后方可继续引测;
为减少洞内导线测量误差对贯通误差的影响,应在成洞部分选择原导线点组成长边导线。
四、施工方法
4.1开挖断面施工
根据隧道设计围岩情况及规范要求,考虑10㎝预留变形量,故隧道洞身开挖最大高度1260㎝,拱脚宽度为1186㎝。
Ⅴ级围岩深埋段,采用CD法开挖。
第一:
YT-28凿岩机钻眼,弱爆破,CD法开挖每循环进尺1.5m;
第二:
利用上一循环架立的钢架施作隧道主体结构超前支护;
第三:
分台阶开挖1、2、3部,同时逐步施作导坑周边的主体结构的初期支护和中隔壁临时支护,即初喷混凝土,架立隧道钢架和接长临时钢架,钻设径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
同时每级台阶底部及时喷射10cm混凝土封闭,并设锁脚锚杆;
第四:
分台阶开挖4、5、6部,除中隔壁部分临时钢架已施工完毕,其余步骤均参见第一、二。
4-1CD法开挖施工步骤图
4-2CD法施工工序纵断面图
第五:
拆除开挖尾部靠近二次衬砌仰拱6~8m范围内临时中隔壁钢架,灌注该段内仰拱;
第六:
灌注该段内隧底填充,接长中隔壁临时钢架,使得钢架底支撑于仰拱填充顶面;
上述步骤逐步循环,并根据监控量测结果分析,待初期支护收敛后,逐段拆除临时钢架,利用衬砌模板台车一次性灌注二次衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
4.2爆破设计
上、中、下台阶开挖地段局部采用弱爆破,每次爆破钻孔8个或以下,各孔采用微差爆破,眼深控制在1.1米以内,采用单孔单段集中装药,单孔药量不大于0.08kg。
4.3洞身初期支护
4.3.1超前小导管施工
超前小导管外径为Φ42mm,厚3.5mm的热轧无缝钢管,长度L=4.5m钢管管身带Φ10mm注浆孔,前端成尖锥状,尾部焊Φ6mm箍筋。
环向40cm,沿隧道开挖轮廓线单排布置,纵向搭接长度不小于1.0m,外插角5~15°
(如图5-12),钻孔采用YT28型风枪钻孔,钻孔深度不小于3.2m,钻孔直径比钢管直径大3~5mm。
小导管用锤击或钻机顶入,顶入长度不小于3.15m,并用高压风将管内砂石吹出。
小导管安装后,用快凝水泥砂浆封堵孔口及周围裂隙,必要时在附近喷混凝土。
超前小导管布置见下图。
4.3.1超前小导管布置图
4.3.2超前小导管布置图
水泥浆使用水泥净浆搅拌器造浆,用注浆泵注浆,孔口混合器全孔一次压注。
注浆顺序:
先注无水孔,后注有水孔;
先注小水孔,后注大水孔。
注浆压力控制:
注浆压力以孔口压力表显示值为准,通过注浆泵控制调节,确保注浆安全。
泵量:
一般要求泵量不小于出水量,尽量用大泵量注浆。
如发现有脱落的石块或混凝土块被钢筋网架住时,及时清除。
4.3.2仰拱施作
仰拱紧跟下台阶工作面施工是喷锚构筑法施工的主要原则之一,初期支护尽早封闭成环,对控制围岩过大变形、实现安全施工、改善洞内排水和运输条件关系极大,特别在软弱围岩及破碎带地段仰拱紧跟开挖工作面更为重要。
仰拱与下台阶一次开挖成形,用弃碴回填至需要高度,随后施作仰拱隧底混凝土。
为了保证运输畅通,采用仰拱栈桥架空后,再浇筑仰拱混凝土。
仰拱栈桥采用2根工字钢做纵梁,上部横向焊接直径20mm圆钢做梁面。
混凝土达到设计强度的50%后,将轨束梁移到下一段落,继续施工。
仰拱混凝土施工每段长6~8m,混凝土由2台HZ100搅拌楼拌制,混凝土运输车运输,混凝土输送泵浇筑,插入式振动棒捣固密实。
4.3.3I18型钢拱架施工
先准确测量出中线﹑水平桩点,安装时保证其安装的精度符合设计轮廓的要求。
钢架间距为60cm。
钢架脚放在牢固的基础上,严禁悬空。
严禁在钢架背后用碎石(土)或块石填充。
钢架材质﹑规格﹑强度和刚度符合设计要求;
钢架各部接头及纵向拉杆等装配齐全﹑连接牢固,拱脚安置稳定。
钢架安装应符合下列要求:
钢架安装允许偏差
序号
项目
允许偏差
检验数量
1
间距
±
100mm
每榀钢架检查1次
2
横向
50mm
3
高程
4
垂直度
20
5
保护层和表面覆盖层厚度
-5mm
4.3.4钢筋网施工
采用φ6的钢筋网(网格规格为200*200mm),注意钢筋网的搭接,要牢固。
钢筋网施工应符合下列规定:
1.钢筋网的网格间距应符合设计要求,网格尺寸允许偏差为±
10mm。
2.钢筋网搭接长度应为1~2个网孔,允许偏差为±
5cm。
3.钢筋应冷拉调直后使用,钢筋表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片装锈蚀。
4.3.5系统锚杆施工
锚杆L=4米,拱部间距1.5×
1.5米(环×
纵),边墙间距1.2×
1.0米(环×
纵),拱部为φ42组合中空锚杆,每环11-12根,边墙为φ22普通砂浆锚杆,每环8根;
在中空注浆锚杆中注水泥浆液。
安装中空注浆锚杆时注意保护尾部不受损,以便与注浆管路连接注浆。
注浆采用活塞式电动注浆机注浆,注浆前管口先检查是否达到密闭标准,以防漏浆,注浆压力为0.5~1.0Mpa。
注浆量达到设计注浆量和注浆压力达到设计终压可结束注浆。
注浆结束后,将管口封堵,以防浆液倒流管外。
同时做好注浆记录。
锚杆布置见下图:
4.3.5锚杆布置图
锚杆安装允许偏差应符合下列规定:
a、锚杆孔的孔径应符合设计要求。
b、锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。
c、锚杆孔距允许偏差为±
15cm。
d、锚杆插入长度不得小于设计长度的95%,且应位于孔的中心。
4.3.6喷射砼施工
喷砼分两次进行。
初喷4cm用于封闭围岩,在架好拱架后进行复喷,喷射厚度为20㎝,设计强度为C20(拱墙)、C20(仰拱)。
采用湿喷砼工艺,喷砼自下而上施喷,喷嘴离岩面距离1~1.2m左右,喷层表面平整﹑光滑,无干斑或滑移流尚现象。
每次喷层厚度拱顶为3~5cm,边墙5~7cm,喷枪大致垂直岩面,尽可能减少回弹。
当喷砼厚度较大时,采用分层喷射,当前一层喷砼已经初凝后,即可进行下一层砼的喷射。
对于有渗漏水的岩面,喷砼前应做好引水处理(预埋盲管),然后再喷砼,并从无水处向有水处逐步逼近。
喷射混凝土的厚度和表面平整度应符合下列要求:
1、平均厚度大于设计厚度。
2、检查点数的80%及以上大于设计厚度。
3、最小厚度不小于设计厚度2/3。
4、表面平整度的允许偏差为100mm。
4.3.7径向注浆
为防止冻胀危害,增加隧道周边围岩的抗渗性,地下水裂隙发育段进行径向注浆。
径向注浆工艺流程如下图:
4.3.7径向注浆施工流程图
采用手持式风钻或轻型潜孔钻机钻孔。
隧道底部注浆,在仰拱开挖前进行,钻孔长度3m,采用轻型潜孔钻机钻孔。
注浆分二序到三序进行,注浆材料以普通水泥单液浆为主,必要时可根据具体地址条件选择合理的注浆材料。
注浆孔安设1m长φ50mm孔口管作为注浆管。
注浆参数、注浆布置图如下所示:
径向注浆参数表
参数名称
参数值
备注
注浆加固圈厚度
开挖轮廓线外3~5m
浆液扩散半径
2m
注浆孔间距
1.8m
注浆方式
全孔一次性注浆
注浆速度
40~50L/min
注浆压力根据地层情况确定,注浆过程中注意观察支护变形情况。
6
注浆终压
1~2MPa
7
单液水泥浆
W:
C=0.6~1:
普通硅酸盐水泥(42.5MPa)单液浆为主要注浆材料。
4.3.8注浆布置图
4.3.9注浆图
4.4防排水设计
1、初期支护外侧设排水盲管,纵向间距5m。
2、下台阶拱脚初支外侧纵向设置φ100mm双壁打孔波纹管;
3、仰拱底部设置φ100PVC横向排水管,纵向间距30m,与初支外侧纵向排水管用三通连通,将水引入中央排水管中。
4.5、防坍技术措施
结合本隧道的特点及其地质情况,采用以下主要的防坍措施:
1、施工作到短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测。
2、保证初期支护质量
3、严格施工纪律
4.6、监控量测
为确保施工安全及结构长期稳定性,验证支护结构效果,确认支护参数和施工方法的准确性,并为调整支护参数和施工方法提供依据,确定二次衬砌施作时间等,必须对隧道进行监控量测。
具体要求如下:
1、沿隧道线路方向距洞口5m、10m、20m,分别布置3个监控断面;
2、在每个监控断面上每隔4m(边坡开挖界限以内)设置一个沉降点,边坡开挖界限以外左右各布置一沉降点;
3、加强监测频率,特别是隧道开挖时期,一定要满足设计、规范要求;
4、加强量测内业资料整理工作,对其及时进行回归分析,并及时反馈指导施工生产。
4.7供风、供水、供电和照明
4.7.1通风供风
在隧道进口设空压机房,采用电动空压机提供高压风。
高压风管采用直径219mm的钢管。
施工通风的计算
1.隧道施工通风的因素a.洞内同时工作的最多人数所需要的新鲜空气;
b.把同时爆破且使用最多炸药量所产生的有害气体稀释到允许的浓度下所需的风量;
c.坑道内的风速不得小于规定的最小风速,且不得大于规定的最大风速;
d.冲淡内燃机械作业排出废气所需的风量。
2.通风计算的有关公式
a.按洞内最小风速计算
Q=V·
S·
60
Q——计算风量,m3/min;
v——计算风速,m/s;
S——开挖断面面积,m2。
b.按洞内可能的同时作业的最多人数计算
Q=3·
N,
N——洞内可能的同时作业的最多人数。
3.按稀释爆破烟尘计算
Q=V1·
〔1-(K·
V1/V2)1/t〕,
V1——一次爆破产生的炮烟体积,m3;
V2——一次爆破产生的有害气体,m3;
t——通风时间,min。
一般在20min—40min;
K——允许浓度,ppm,一般取100ppm。
4.按冲淡内燃机械作业排出的废气计算
Σm·
N——内燃机械的功率,Kw;
m——内燃机械的数量,台。
4.7.2供水
在洞顶适当位置设高压水池供生产用水用,使用前对水质进行化验鉴定,确保水质合格。
洞内给水管道采用φ80mm的钢管。
4.7.3供电和照明
洞内供电线路采用“三相五线制”,洞内工作地段采用36V安全电压,其余地段采用380V电压。
洞内成洞地段照明采用高压钠灯,灯间距30m。
五、施工注意事项
5.1隧道施工应该坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则;
1.开挖方式均采用弱爆破或人工开挖,爆破时严格控制炮眼深度及装药量;
2.工序变化处之钢架(或临时钢架)应设锁脚钢管,以确保钢架基础稳定;
3.钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置,及时施作并连接牢固;
4.右部导洞开挖应滞后于左部导洞,距离不小于30m为宜;
5.临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后方可进行;
6.施工中应按有关规范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、灌注二次衬砌的时机提供依据。
六、质量管理
6.1质量目标
工程质量方针:
实行科学管理,满足合同要求,赢得顾客信任,同时提供优质服务,做到至精、至诚、更优、更新。
工程质量标准:
各项工程质量达到铁道部《铁路隧道工程施工质量验收标准》J287-2004要求。
6.2质量管理机构及保证体系
成立质量管理领导小组,项目经理为第一负责人,由总工程师和生产经理任副组长,成员由工程部部长、质检工程师、试验工程师、工区主任、工区主管工程师、质检员等组成
6.4工程质量保证措施
1、隧道施工由总工、生产经理全面负责,下设工区及工班。
工区中设工区主任一名,副主任一名;
工班中设正、副工班长各一名。
另设质检工程师、试验工程师进行质量控制;
2、严格按照技术交底施工,严格遵守施工规范,严格掌握施工技术标准、质量检查及验收标准。
不符合要求时返工并追究负责人的责任;
3、每道工序施工前必须进行技术交底,向施工人员明确工序操作规程、质量要求和标准,严把质量关,由技术人员负责;
4、坚持三级测量复核制,施工测量放线要反复校核,确保中线、水平及结构尺寸、位置正确,由测量工程师负责;
5、严格执行现场值班制度,及时解决施工中出现的问题;
6、确保结构尺寸要符合设计要求,由值班人员、测量工程师及质检工程师负责;
7、做好各种材料试验与检验工作,由试验工程师负责;
8、严格按施工规范施工,对不符合规范造成质量问题的,质检工程师具有质量否决权,并有权令其停工整改,直到达到要求为止;
9、严格实行三级检查制度,先由工班自检,合格后报质检工程师检查,然后再报现场监理检查,合格后方可进入下道工序。
七、安全、环保及文明施工
优良工程目标实现,项目部成立了创优领导小组,由项目经理、总工程师、工程技术及质量检测和物资设备等部门负责人组成,负责全项目的创优领导工作。
建立创优责任制,强化工作管理监督、检查和奖惩机制,层层落实,建立逐级考核评比制度,奖优罚劣,优质优价,强化管理。
项目经理部成立质量管理领导小组,成员主要是质检工程师、班组质检员,定期召开质量分析会,对发现的问题及时研究,制定改进措施。
加强技术管理的基础工作,施工中认真执行“三检”,严把“五关”,即施工前、施工中、完工后检查,和技术图纸资料复核关、技术交底关、工程试验关,原材料进场关和隐蔽工程检查签证关。
严格按照技术规范操作,严格按照监理程序办事。
每道工序都要通过各施工班组自检、项目经理部复检,上报监理工程师检查认可后再进行下道工序,确保各工序质量优良。
开展重点、难点工程技术攻关和群众性QC小组活动,通过工序控制和工艺控制,推行标准化作业,提高质量意识,杜绝各类质量通病,消除薄弱环节。
提高质量意识。
只有提高全体施工人员的质量意识,才能确保工程的整体质量,定岗定责,奖惩分明。
7.1安全方针及目标
安全方针:
安全第一、预防为主,防治结合、综合治理。
安全目标:
实现“五杜绝,二控制,三消灭,一创建”。
五杜绝:
杜绝死亡事故,杜绝重伤事故,杜绝重大机械事故,杜绝重大交通事故,杜绝重大火灾事故;
二控制:
年重伤率控制在最小,年负伤率控制在最低;
三消灭:
消灭违章指挥,消灭违章作业,消灭惯性事故;
一创建:
创建安全文明标准工地;
隧道重大危险源为坍塌、高处坠落、突泥突水、物体打击、触电、机械伤害、煤层瓦斯等。
当隧道发生突发伤亡事故时,采用如下应急预案:
1.当班负责人应及时将隧道内的作业人员有序地撤离到洞外或洞内的安全地带,确保人员生命安全。
2.安检员应及时到达现场,尽快探明事故原因、性质、范围,遇险人数和事故位置,同时向救援领导小组汇报灾情,以便救援小组人员采取措施进行抢险,尽力减少人员及财产损失。
3.隧道内加装应急照明灯,以备洞内电力线路发生故障时提供照明之用。
加强隧道内的通风,为救援领导小组组织抢险人员实施抢救方案创造条件。
4.当洞内人员无法及时撤出,救援领导小组应及时组织抢险人员全力救援,调动所有能调动的物资机械和人员进行抢险。
由综合办公室及时通知救护车、生产经理通知小车携带急救药品在洞口待命,若有人员受伤时,随车医生立即用急救药品全力抢救。
当医疗条件无法满足更进一步的处理时,应保证及时将伤员运送到医疗条件较好的医院救治,确保伤员的生命安全。
5.当灾害得到有效控制时,在保证员工生命安全的前提下,经救援领导小组研究决定,并得到上级领导同意,重新组织施工生产。
7.2安全施工保证措施
1.土石方填挖严格操作规程和指挥制度,防止坍塌伤人。
根据实际情况,作好部分施工安排雨季准备,但施工的项目应尽量避免雨天进行,施工前密切关注天气情况并制定详细的施工方案,确保施工项目快速﹑安全完成。
隧道开挖注意事项:
1、施工前,对施工工人进行技术交底,内容包括:
设计文件、施组,说明地质、施工方法、使用机具、开挖与衬砌断面尺寸、预留下沉量和施工误差、工序、工艺、循环进尺、安全措施、质量标准以及中线水平控制办法等。
2、施工人员到达工作地点后,工区主任、工班长应组织员工分头检查工作面,机具设施是否处于安全状态,详细检查支护是否牢固,拱部和边墙壁是否稳定,如有松动和裂纹,应及时加固处理。
3、为克服隧道施工落石等惯性伤害事故的发生,每班都必须由专职安全员,加强对开挖面及未衬砌地段进行检查,发现异常情况应责成工班长派人处理,如发现险情时,应立即撤离工作人员并报告上级处理。
4、洞口附近要备有砂袋、方木、斧锯等抢险材料和工具。
5、初期支护、超前支护必须按设计或技术交底施作。
6、及时进行初期支护,减少围岩暴露时间。
由于本工程地质条件差,必须坚持一掘一支、快挖快支,尽早成环的施工方法。
7、本工程爆破采用光面控制爆破,有效地控制爆破震动,减少对围岩的扰动。
8、爆破参数要经过科学验算并结合现场情况进行调整,且必须严格按《爆规》执行警戒、防护。
2.装卸碴、运输安全措施
1、限制洞内行车速度;
2、严禁将随地弃碴。
3.锚喷施工安全措施
1、锚