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3.4悬臂掘进机出料运输方式10

3.5悬臂掘进机施工方案11

3.6掘进施工后支护方案12

第四章悬臂式掘进机施工优点及缺陷12

4.1悬臂式掘进机施工优点12

4.2悬臂式掘进机施工缺陷13

第五章初期支护14

5.1钢格栅制作与安装14

5.2锁脚锚杆施工16

5.3中空注浆锚杆施工16

5.4喷射砼施工19

第六章质量管理体系及措施22

6.1质量管理体系22

6.2关键工序质量保证措施23

6.2.1质量控制和保证措施23

6.2.2关键工序质量保证措施26

6.2.3成品保护措施29

6.2.4质量缺陷控制措施30

第七章安全管理体系及保护措施32

7.1安全保证体系32

7.1.1安全组织机构32

7.1.2建立健全安全生产责任制33

7.1.3安全教育与培训37

7.1.4安全检查制度37

7.2安全保证措施38

7.2.1开挖安全技术措施38

7.2.2开挖支护安全措施38

7.2.3土方吊运与运输安全措施38

7.2.4施工机械安全控制措施39

7.2.5高处作业安全技术措施40

7.2.6施工用电安全技术措施40

第八章风险分析及应急预案42

8.1应急指挥机构成员职责及分工42

8.1.1项目应急指挥领导小组42

8.1.2应急指挥指挥人员职责42

8.1.3装备和通讯联系方式43

8.1.4救援物资的准备44

8.1.5事故处置44

8.2开挖过程施工风险目标确定及对策45

8.2.1地面建（构）筑物沉降变形45

8.2.2临时停电46

8.2.3消防47

8.2.4高处坠落事故47

8.2.5拱顶掉块、片帮、塌方事故48

8.3事故调查分析和编写事故调查报告49

第一章工程概况

1.1设计概况

贵州路站为明暗结合车站，团岛二路南侧和明月峡路东侧规划地块内采用明挖法施工，团岛二路和贵州路下方采用暗挖法施工。

贵州路站平面位置如图2-1所示。

车站起点里程为K31+713.8，终点里程为K31+854.0，明暗挖分界里程为K31+778.1，车站全长146.8m，有效站台长120m，有效站台宽11m。

暗挖段长86.8m，宽18.5m。

车站范围地势相对平坦，拱顶埋深约6.24~7.09m，总体呈西底东高，高差0.85m，地面标高约7.35～8.15m，暗挖段采用先隧后站法施工。

图2-1贵州路站平面位置图

车站暗挖段为单拱直墙复合式衬砌结构，根据断面尺寸分为ZA型断面、ZB型断面，见表2.1所示。

ZA型断面宽19.5m，高16m，断面衬砌形式如图2-2所示。

ZB型断面宽19.7m，高16m，断面衬砌形式如图2-3所示。

表2.1车站主体情况一览表

序号

断面

里程

长度（m）

围岩分级

1

ZA

K31+713.8~K31+847.0

68.9

Ⅴ级

2

ZB

K31+847.0~K31+854.0

17.8

图2-2主体ZA型断面衬砌结构图

ZA型断面长68.9m，拱部采用双侧壁导坑台阶法开挖支护，下部TBM掘进过站后台阶法开挖支护，详细参数见下表2.2。

表2.2主体ZA型断面支护参数

项目

材料及规格

结构尺寸

备注

超前管棚

∅127、L=20m

环间距300mm

洞口20m

超前小导管

∅42×

3.5,L=4m

拱部60°

双排

钢筋网

∅8,200×

200mm

拱双层、侧墙单层

格栅钢架

∅25、∅14钢筋

拱部设置，纵间距500mm

型钢钢架

I18型钢

临时支撑

型钢

边墙锚杆

∅25中空注浆锚杆

边墙设置，1.5m×

1.5m

L=4m，右侧边墙上部3根7m

喷射混凝土

C25喷射混凝土

拱部双层350mm、200mm

侧墙100mm，仰拱150mm

图2-3主体ZB型断面衬砌结构图

ZB型断面长17.8m，拱部采用双侧壁导坑台阶法开挖支护，下部TBM掘进过站后台阶法开挖支护，详细参数见下表2.3。

表2.3主体ZB型断面支护参数

1.2周边环境及建筑物情况

1、周边构筑物

暗挖段拱顶上方为团岛二路和贵州路，南侧为双星金色海岸小区，与暗挖段结构净距59m；

北侧为神龙大厦和海关宿舍，神龙大厦及海关宿舍建于上世纪80年代，框筒结构，箱型基础，2层地下室，与暗挖段结构净距15.4m、30.4m。

东侧为一住宅楼，建于上世纪90年代，地上7层砖混结构，砼桩基结合毛石基础，距暗挖段结构外皮水平距离15.5m，暗挖段主体与车站周边位置关系如图2-4、2-5所示。

图2-4暗挖段主体与车站周边位置关系平面图

图2-5暗挖段主体与车站周边位置关系航拍图

1.3周边管线

根据管线资料和现场调查，暗挖段拱顶范围内的地下管线较密集，地下市政管线分布于团岛二路和贵州路上方，管线走向与现状道路平行。

按距基坑距离，从近到远，团岛二路依次分布有DN200燃气铸铁管、DN300给水铸铁管、DN300污水PVC管和DN800雨水砼管，贵州路依次分布有DN500给水水铸铁、DN400污水瓷管、DN600中水PE管。

车站暗挖段主体周边主要管线见附图1以及表2.4。

表2.4车站暗挖段主体周边主要管线表

管线名称

规格

材质

数量

位置

埋深

与拱顶垂直距离

燃气管

200

铸铁

团岛二路

3.04m

4.46m

上水管

500

2.62m

4.88m

3

污水管

300

Pvc

4.62m

2.88m

4

雨水管

800

砼

3.92m

3.58m

5

中水管

600

PE管

贵州路

2.57m

4.93m

6

400

次管

3.47m

4.03m

7

给水管

1.82m

5.68m

3、地面交通

贵州路为双向四车道，南行3车道，北行1条公交专用车道；

团岛二路为双向四车道，海底隧道出口东行2车道，地上东行及西行各1车道，团岛二路是黄岛通往青岛的一个海底隧道出口，车流量较大。

1.4工程地质及水文地质

暗挖段站址处地貌类型属剥蚀残丘：

场地地势较为平坦，地形起伏不大，地面标高7.35～8.15米，自西向东逐渐增高。

暗挖段拱顶埋深约6.24~7.09m，拱部杂填土厚度为1.40～4.80m，其余部分为中风化花岗岩，局部位置为强风化煌斑岩，拱顶围岩整体自稳性较差。

暗挖段主体结构洞身岩体为中风化花岗岩及微风化花岗岩，局部夹有煌斑岩岩脉，节理裂隙受区域性断裂构造控制，通过钻孔岩芯揭示，节理结构面一般较平直，紧闭～闭合，少量微张并有充填物，多为高角度节理，倾角一般为60°

～85°

，岩体基本质量等级Ⅳ级。

车站暗挖段该地下水类型主要为基岩裂隙水，稳定水位埋深3.25～6.37m，，水位标高0.48～3.54m，水位不甚连续，暗挖段地质纵剖图如图2-6所示。

图2-6车站主体暗挖段地质纵剖面

第二章目前施工进展及掘进机选用背景

贵州路站暗挖段拱部右侧导洞进洞24m，左侧导洞进洞9m。

掘进机选用背景：

本站暗挖段经2017年2月16日开始开挖，至2017年4月20日进展缓慢，考虑周边环境比较复杂，爆破施工信访隐患较大，经我部领导慎重研究决定，贵州路站选用EBZ260悬臂式隧道掘进机进行隧道开挖施工，不仅能够加快施工进度，满足业主既定工期目标，还能保证隧道掘进施工中地表建（构）筑物的安全稳定。

第三章悬臂式隧道掘进机施工工艺、方法

3.1施工准备

1、配套设施准备

因掘进机采用1140KV高压，一台掘进机需架设一台特变（其输出电压为1140KV），准备高压1000KVA箱变及准备相应长度电缆（从箱变至掘进工作处）、风、水管、配套挖掘机及运输车出渣，该准备工作为隧道掘进机施工的前提。

2、超前物探配合

采用地质超前预报技术，减少或避免施工中可能遇到的诸如塌方、涌水、流砂、涌土等地质灾害。

采用地面物探、地质雷达、超前水平钻等超前预报措施将前方岩层地质探明，已保证设备及人员的安全作业。

根据本站暗挖段实际开挖围岩揭示，岩石饱和抗压强度Rc最高可达85MPa，根据地层情况选用型号EBZ260的掘进机进行施工，可一次完成隧道断面开挖（不含仰拱部分），左右导洞掘进方量约35立方，中部导洞掘进方量约70立方。

3.2掘进机掘进施工人员、机械配置

为保证隧道24小时不间断施工，掘进工班实行两班制，每台板隧道掘进机配套施工人员每班6小时轮流上班，具体人员、机械配置如下：

人员配置每班18人，其中包括掘进机操作主副手2人，配合2人，掌子面观察1人，清理渣土3人，电缆转运2人，维修工人1人，电工1人，焊工1人，挖掘机操作手2人，渣土车司机2人，协调指挥1人；

机械配置5台，其中掘进机1台，挖掘机2台（因本站暗挖段左右导洞场地狭小，其中1台挖掘机用于临时存渣区平整渣土），渣土运输车2辆。

3.3悬臂式掘进机切割方式

悬臂掘进机就位后，开始从掌子面底部水平割出一条槽，向前移动掘进机再一次就位，就位后切割头采取自上而下，左右循环切削。

在切削同时铲板部耙爪将切削下来的渣装入第一运输机，第一运输机转运至第二运输机，第二运输机直接装入出渣车运出洞外。

从底部开挖到拱部完成后，进行第二次修整到准确设计断面。

当局部遇有硬岩时（≥100MPa），可先掘进周边软岩，使大块硬岩坠落，采取改炮方式另行处理，以降低掘进难度及截齿消耗量。

悬臂掘进机的切割方式是从扫底开始切割，再按S型或Z型左右循环向上的切割路线逐级切割以上部分。

选用右旋截割头截割硬岩，先由右向左从扫底开始截割，再按从左至右、自下往上的方式或从右往左、自上而下逐步进行切割。

如遇节理发育较高岩石，则应选择岩石节理方向逐步切割。

如下图所示：

掘进机切割方式示意图

针对不同硬岩的岩石可制定不同的截齿，科学合理的截齿螺纹线排布，确保机器有更好的掘削能力，并具有自洁功能，可根据实际工况条件选择最佳截割头，提高施工效率。

当局部再有硬岩时，可以选用小直径切割头，切割力大，破岩能力强，以降低掘进难度及截齿消耗量。

掘进机切割头及截齿实物图

3.4悬臂掘进机出料运输方式

通过切割头旋转切削，由耙爪、第一运输机实现落渣的装运与转截，第一运输机转运至第二运输机，第二运输机直接装入出渣车运出洞外，或由第二运输机将料渣转运到料车中，运到明挖基坑临时堆渣点。

本工程小断面隧道施工中，为改善洞内环境，降低工人劳动强度，经我部研究决定拆除第二运输机，采用挖掘机出渣替代第二运输机功能。

采用第二运输机现场图

拆除第二运输机后现场图

3.5悬臂掘进机施工方案

掘进机施工时掘进机先驶入隧道一头，利用切割部在隧道掌子面进行切削掘进，切削下来的渣土直接由“第一运输机”输送至掘进机后方，再用挖掘机装入运渣车运至明挖段后存入临时堆放点，掘进完成后利用掘进机切割头将初支台车运至掌子面进行初期支护（钢拱架架设、喷射砼）施做，掘进机则后退至不影响后续施工的位置等待下一循环掘进工序。

仰拱部分采用挖掘机开挖，整个隧道开挖时实现全机械开挖，不仅对围岩扰动小，也避免对周围建筑物的影响。

施工方式如下图所示：

掘进机掘进施工示意图

悬臂式掘进机在隧道施工中为围岩扰动小，适应能力强，开挖质量高，洞室开挖断面圆顺度高，便于喷砼支护，缩短工期，安全有保障。

掘进机掘进施工现场图

3.6掘进施工后支护方案

掘进机在掌子面掘进完成后，支护工班按照设计支护方式进行初期支护的施做，如此循环施工。

第四章悬臂式掘进机施工优点及缺陷

4.1悬臂式掘进机施工优点

（1）安全性方面

1）采用掘进机进行掘进施工，可以提高隧道机械化施工程度及其配套施工技术并降低施工安全风险。

2）掘进机采用切削方式进行掘进，振动小，对围岩扰动极小。

3）掘进机开挖功效高，支护能够及早跟进，极大的缩短了开挖面的凌空时间。

（2）质量保证方面

掘进机施工对围岩扰动较小，提高了下穿雨污水暗渠的安全指数，提高了隧道的开挖质量，洞室开挖断面圆顺度高，便于喷砼支护，同时也提高了初期支护的质量。

（3）施工进度方面

1）悬臂式掘进机是一种部分断面掘进机，集切削、装渣、转运和自行于一身，可以做到切削、转运同步进行。

具有连续掘进、地质适应性强等优点，是理想的冷挖掘进设备。

2）悬臂掘进机具有多功能性和机动性，当遇到意外情况，便于及时调整施工方案，而不影响施工进度。

3）悬臂式掘进机施工进度由支护工序时间控制，由于开挖断面规范，钢架、网片拼装快捷，喷射砼可节省大量时间。

（4）作业环境方面

掘进机切割部带有自动喷水及吸尘设备，可节省因切割岩面产生的大量粉尘，良好的净化掘进操作现场的环境。

4.2悬臂式掘进机施工缺陷

（1）由于掘进机切割头较长，每次掘进时掌子面需预留0.8m的开挖面，以免下次开挖破坏已施做的初支，导致掌子面位置菱空面过大。

（2）由于掘进机切割部受自身长度制约，无法满足分台阶掘进施工。

（3）由于本车站隧道断面较小，掘进机尺寸相对较大（长×

宽×

高：

11.7×

3.6×

2m），拱脚加强梁只能拱部开挖到端头后施工。

第五章初期支护

5.1钢格栅制作与安装

5.1.1钢格栅制作

格栅钢架在加工厂制作，格栅钢架的各段之间采用角钢、螺栓连接。

格栅钢架加工、安装符合下列要求：

⑴钢筋的加工焊接应符合钢筋焊接规定；

⑵沿格栅钢架周边轮廓拼装偏差不大于±

30mm；

⑶螺栓孔眼中心间距公差不超过±

0.5mm；

⑷格栅钢架平放时平面翘曲不大于±

20mm，倾斜度不大于2°

，格栅钢架任何部位偏离铅垂面不大于50mm；

⑸格栅钢架应架设在与隧道轴线垂直的平面内，允许偏差为：

横向±

30mm，纵向±

50mm，高程±

30mm，垂直度5‰；

⑹根据设计要求，格栅钢架保护层厚度为40mm，其背后应保证喷射混凝土密实；

⑺格栅钢架安设正确后，纵向必须连接牢固。

钢筋网在现场加工，加工时，圆盘条冷拉调直并除锈后现场截取编网，点焊成网片，钢筋网片铺设前进行除锈，钢筋网片应与锚杆或其它固定装置连接牢固，网片搭接长度不少于20cm。

5.1.2钢格栅安装

⑴测量定位

土方开挖完毕，初喷混凝土后，即进行格栅钢架的安装，格栅钢架定位采用高程支距法（根据激光指向仪定出控制线，依据控制线量取格栅钢架端头的支距，使其符合设计数值，同时采用水准仪测量格栅钢架的拱顶、拱脚、仰拱底等控制点的高程，调整格栅钢架使其符合设计要求。

格栅钢架安装必须保证格栅平面与隧道中心线垂直，格栅的竖向垂直度采用垂球测量，纵向测量采用等距法。

在隧道初衬左右墙壁每10m作一处里程标记，架立格栅钢架时，从左右墙壁里程标量取相同的距离。

⑵格栅钢架安装

钢架与初喷混凝土之间紧贴，调整好格栅钢架位置后，在两榀之间设Φ22纵向连接钢筋，环向间距1000mm，内外间放。

相邻两片格栅之间先用螺栓固定，然后将格栅间的连接角钢焊牢。

钢筋网连接在格栅钢架及连接筋上，采用焊接固定。

⑶钢架拼装质量控制措施

拱部格栅钢架根据格栅钢架的中线、激光位置，调整好格栅钢架的脚板水平、中线偏移量、拱顶标高、钢架垂直度及对应的施工里程（同步），边墙与拱部之间钢架连接板之间均以螺栓连接紧密，开挖时拱部钢架不能出现悬空现象。

钢架必须在初喷混凝土后立即架设。

钢架与土层之间的喷混凝土厚度不小于40mm。

为保证格栅钢架置于稳固的地基上，施工中在格栅钢架基脚部位预留0.15～0.2m原地基；

架立格栅钢架时挖槽就位，软弱地段在格栅钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力。

钢架在安设过程中当钢架和喷层之间有较大间隙时应设骑马垫块，垫块环向间距按1000mm计。

连接筋采用ϕ22、L=0.5（0.75）m的螺纹钢筋，施工中不得随意截取连接筋，连接筋内外双层布设于钢架外缘主筋内侧和内缘主筋外侧，采用单面焊接连接，焊接长度不小于22cm，并按环向间距1m设置。

锁脚锚杆：

拱脚处设Φ50锚管，每榀打设2根，L=5m，与水平方向成15°

打设并与格栅钢架主筋焊接牢固。

格栅钢架架立后尽快喷砼作业，并将格栅钢架全部覆盖，使格栅钢架与喷砼共同受力，喷射砼分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从拱脚或墙脚处向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。

格栅钢架与围岩之间的间隙必须用喷射混凝土填充密实，先喷射格栅钢架与围岩间的空隙，后喷格栅钢架之间的混凝土，格栅钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不小于4cm。

5.2锁脚锚杆施工

锁脚锚杆施工作为本工程控制的重点，按设计要求采用锁脚锚管，锚杆长度按设计文件要求确定，杆体为Φ50钢管，与格栅钢筋骨架穿插焊接成一个整体。

施工工艺流程为：

钻孔→清空→插入锚管→注浆→与格栅焊接。

锁脚锚管施工采用YT28型凿岩机钻眼施工，用高压风吹净孔内岩屑，然后利用凿岩机将锚管顶入孔眼内，再用注浆机将早强水泥浆注入锚孔内。

5.3中空注浆锚杆施工

本工程采用Φ25多重防腐注浆锚杆L=4m，间距1.0m×

1.0m梅花形布置。

⑴中空注浆锚杆施工工艺框图：

图5.5-1中空注浆锚杆施工工艺流程图

⑵中空注浆锚杆施工方法

中空注浆锚杆按照设计图纸要求布设锚杆，利用YT28风钻进行钻孔，成孔后进行清孔。

将安装好锚头的中空注浆锚杆插入孔底，安装止浆塞、垫板、螺母，然后连接注浆管，用注浆泵通过尾部向孔内注浆，浆液采用水泥砂浆，注浆压力控制在0.3～1.0MPa。

注浆顺序自下而上逐根进行。

注浆后用速凝水泥封孔。

对于边墙和俯角下倾的锚孔，锚孔灌浆采用杆体中空孔进浆，锚孔口排气的注浆工艺；

锚孔向上倾的部位，锚孔灌浆采用锚孔口进浆，杆体中空孔作排气回浆管的注浆工艺。

图5.5-2中空注浆锚杆示意图

⑶施工质量纠正和预防措施

①按照设计要求布设锚杆，钻孔成孔后进行清孔。

注浆后将止浆塞塞入钻孔，用速凝水泥封孔。

②为防止串浆可采取跳打施工，即先施工奇数孔序，再施工偶数孔序。

③发生串浆后的处理措施：

对串浆孔与注浆孔同时注浆，采用分浆器，利用一台注浆泵同时对多根锚杆注浆。

④发生大量漏浆时，采用以下原则进行处理：

采用低压、浓浆、限流、限量、间歇注浆的方法进行灌注或注入其他充填料先堵大通道再采取第一种方法进行处理。

⑤涌水处理：

在孔口有涌水的注浆孔段，注浆前测量记录涌水压力、涌水量，然后根据涌水情况选用下列综合措施处理。

第一，采用较高的压力，自下而上分段注浆。

第二，采用浓浆进行屏浆1～24h后再闭浆，并待凝。

第三，采用纯压式注浆。

第四，用速凝浆液处理。

5.4喷射砼施工

本工程隧道初期支护采用C25湿喷混凝土，湿喷混凝土工艺较干喷混凝土而言是解决了粉尘、回弹的难题，更重要的是提高了喷射混凝土的品质。

由于成品混凝土削除了游离状态的水泥颗粒，因此在运输、上料、喷射机喂料过程中基本不产生粉尘，只在喷嘴处有少量高速气流运动形成粉尘，保护了作业环境。

潮喷混凝土的原料配比计量是靠搅拌机控制和完成，水化作用也是从搅拌机开始，因而水化作用充分，混凝土品质可靠。

（1）湿喷砼的原料

湿喷砼原料技术要求如下：

水泥：

采用设计要求标号的普通硅酸盐水泥，使用前做强度复查试验，其性能符合现行的水泥标准；

细骨料：

中粗砂，细度模数大于2.5，含水率控制在5%～7%；

粗骨料：

粒径5mm～15mm的碎石；

水：

采用自来水；

速凝剂：

采用粉状速凝剂，使用前与水泥做相容性试验，与水灰比0.4的净浆试验满足初凝时间小于5min，终凝时间小于10min。

（2）喷锚料的拌制

采用强制式搅拌机搅拌，定期检验搅拌所用投料计量装置，配置偏差符合规范要求。

（3）喷射砼施工

图5.5-3喷射砼施工工艺流程图

1）喷射混凝土作业分段分片进行。

喷射作业自下而上，先喷格栅钢架与拱壁间隙部分，后喷两钢架之间部分；

2）喷射混凝土分层进行，一次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定，拱部宜为5cm～6cm，边墙为7cm～10cm，后喷一层应在先喷一层凝固后进行，若终凝一小时后喷射，应清洗喷层表面；

3）喷射时自下而上，即先墙脚后墙顶，先拱脚后拱顶，避免死角，料束呈螺旋旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形喷射。

4）喷射混凝土终凝2小时后开始洒水养护，洒水次数应以能保证混凝土具有足够的湿润状态为度，养护时间不得少于14天；

5）喷射混凝土表面应密实、平整、无裂缝、脱落、漏喷、空鼓、渗漏水等现象，不平整度允许偏差为±

3cm；

（4）喷射砼质量控制

⑴严格控制混凝土施工配合比，配合比经试验确定，混凝土各项指标都必须满足设计及规范要求，混凝土拌合用料称量精度必须符合规范要求；

⑵严格控制原材料的质量，原材料的各项指标都必须满足要求；

⑶喷射混凝土施工中确定合理的风压，保证喷料均匀、连续。

同时加强对设备的保养，保证其工作性能；

⑷喷射作业由有经验、技术熟练的喷射手操作，保证喷射混凝土各层之间衔接紧密；

⑸喷射混凝土前先按设计要求完成超前小导管、钢筋网、格栅钢架的安装工作；

⑹喷射混凝土由专人喷水养护，以减少因水化热引起的开裂，发现裂纹用红油漆作标记，进行观察和监测，确定其是否继续发展，若在继续发展，找出原因并作处理；

⑺坚决实行“四