坑口西隧道开挖工艺性试验施工方案Word格式文档下载.docx
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的通知》（金丽温铁发【2011】5号；
⑹、《关于印发<
中铁二十四局金温扩能改造工程工艺试验管理办法>
的通知》（金温指办发[2011]17号）；
⑺、我单位为完成本标段工程拟投入的专业技术人员、机械设备等资源。
2、试验目的
通过坑口西隧道全断面开挖工艺性试验，总结出全断面开挖工艺性参数，为本标段的隧道全断面开挖积累经验，以指导本标段内隧道的爆破开挖，取得较高的炮眼残留率，达到良好的光面爆破效果，减少不必要的开挖，节省工程造价。
3、试验段范围
金温铁路扩能改造工程坑口西隧道开挖施工。
4、工程概况
坑口西隧道处于浙江省金华市及丽水市境内，隧址区为低山丘陵区（Ⅲb），地形起伏不平，坡度约30°
～40°
，相对高差约280m。
隧道进口里程DK57A+371，出口里程DK61+575，全长4204m。
其中，Ⅱ级围岩3155m，Ⅲ级围岩360m，Ⅳ级围岩525m，Ⅴ级围岩164m。
隧址区主要地层为侏罗系上统磨石山群西山头组J3x流纹质含角砾晶屑玻屑熔结凝灰岩，表层覆盖第四系坡残积层粉质粘土。
本隧道线间距4.6m，大部分位于直线段，开挖断面方量为119.75～143.92m3,围岩抗压强度70MPa，属于极硬岩，要达到理想的爆破效果需要适当加大用药量。
5主要机械设备及材料
主要机械设备及爆破材料数量表
序号
材料/设备名称
规格型号
单位
数量
1
凿岩机
YT-28
台
36
2
钻杆
L-4000φ40mm
根
3
起爆器
YJYC-1000X
4
2#岩石乳化炸药
L-200φ32mm200g
kg
285
5
毫秒延期导爆雷管
1段L-7m
发
8
6
3段L-7m
7
5段L-7m
23
7段L-7m
27
9
9段L-7m
33
10
11段L-7m
34
11
13段L-7m
38
12
15段L-7m
43
13
17段L-7m
45
14
19段L-7m
16
15
导爆管
m
50
17
导爆索
200
6施工方案
6.1爆破开挖方法
光面爆破是沿开挖轮廓线布置间距较小的平行炮眼，在这些光面炮眼中进行药量比一般爆破减少的不耦合装药然后同时起爆。
爆破时沿这些炮眼的中心联接线破裂成平整的光面。
其爆破过程就是从掏槽眼起爆，然后一圈一圈地由内向外（最终至周边眼）起爆。
起爆的顺序通过毫秒差雷管进行控制。
先起爆的炮孔为后起爆的炮孔提供爆破自由面。
从而实现整个爆破过程，达到将开挖断面上的岩石爆碎，在开挖轮廓线上尽可能多的保留半边炮眼痕迹，并形成平整的下一开挖面。
光面爆破效果与掏槽、单耗、掘进眼孔距、排距、周边眼间距、周边眼密集系数、周边眼最小抵抗线、不偶合系数和周边眼线装药密度有关。
实践证明，这些参数是共同联系的，共同起作用的。
当这些参数都在某一正确的范围内时，爆破效果才最理想。
本段Ⅱ级围岩全断面法开挖，采用光面爆破，孔内延时一次性起爆的爆破方法，达到平均线性超挖不超过10cm，炮眼残存率不低于90%的爆破目的。
Ⅲ级围岩采用台阶法开挖，Ⅳ级围岩采用三台阶法开挖，Ⅴ级围岩采用三台阶临时仰拱法开挖。
6.2爆破里程段安排
根据JWSG-Ⅱ-2011003号会议纪要，DK61+438～DK61+310段变更为Ⅱ级围岩，在DK61+438～DK61+418段进行全断面法开挖光面爆破工艺性试验。
6.3爆破方案设计
6.3.1爆破流程
爆破施工作业一般程序为：
测量放线→炮孔布置→施工准备→钻孔→吹孔→装药→填塞→连接起爆网路→警戒起爆→排烟→爆后检查、找顶→进入下一道工序。
6.3.2炮孔数目
在破碎、松散等不良复杂地层段中掘进，应遵守“超前锚、短开挖、弱爆破、早支护、快封闭、勤量测”的原则，炮孔数目的多少直接影响每一循环凿岩工作量、爆破效果、循环进尺。
暂按下式计算炮孔数目，在施工中，根据具体情况再作调整，以达到最佳爆破效果。
炮孔数目N，按下式计算：
N=q•s/rη
式中：
q——炸药单耗量，根据岩石普氏系数及掘进断面尺寸，查阅相关资料并结合实际情况选取炸药单耗QII级围岩3m进尺=0.76kg/m3；
s——开挖面积，sII级围岩=124.4m2；
r——每米长度炸药的重量，2号岩石乳化炸药r=0.4kg/m；
η——炮孔装药系数，II级围岩取η=0.9；
经计算：
NII级围岩3m进尺=255，需增加光爆孔55只，共计310只。
6.3.3炮孔装药量
6.3.3.1掏槽孔
Q1=η•L•r
η——炮孔装药系数，II、III级围岩取η=0.9；
L——孔深，LII-1=1.75m、LII-2=3.46m；
r——每米长度炸药量，r=0.4kg/m；
经计算QII-1=0.6300kg，取0.63kg、QII-2=1.2456kg，取1.25kg。
6.3.3.2辅助孔
QII=η•L•r=0.9*3*0.4=1.08kg取QII=1.1kg
6.3.3.3周边孔
通常为辅助孔的1/3～1/4，取QII＝0.27
装药结构图
结构形式
示意图
说明
毫秒微差导爆管雷管
间隔不耦
合装药
φ32mm药卷
φ25mm小药卷
炮泥
1、此图为光爆眼装药结构图；
2、孔外雷管延时；
3、导爆索起爆。
耦合连续反向起爆装药结构
此图为掏槽眼、辅助眼、底眼装药结构
6.3.3.4装药量统计
表6-1：
隧道II级围岩隧道掘进爆破参数表
起爆
顺序
炮孔
名称
深度
（m）
孔距
a（m）
排距
b（m）
单孔装
药量
（kg）
总药量
雷管
段别
钻孔
角度
掏槽孔
1.75
0.63
5.04
35
3.46
1.25
10.0
20
辅助孔
243
3.2
0.6
0.7
1.1
267.3
5-17
周边孔
0.27
9.45
/
-5
底孔
1.0
4.32
19
合计
310
296.11
备注
1.每循环进尺3m,爆破效率90%,每循环方量361.74m3。
2.炸药单耗0.76kg/m3；
最大单段药量为267.3kg；
循环总装药量296.11kg。
3.光爆炮眼痕迹率90%，装药密度0.4kg/m。
6.4炮孔布置
6.5安全距离的确定
此里程段距离洞口已有137m的距离，根据前段Ⅲ级围岩爆破经验，洞口已无爆破飞石。
爆破飞石按爆破安全规程规定为200米，因此，爆破作业时爆破区域200米范围内警戒区。
6.6装药联线爆破
装红联线爆破由专职爆破员、监炮员联合作业，装药作业根据装药参数表进行施工，装药后炮孔剩余长度部分就用炮泥堵塞密实。
哑炮出现时，应严格按照爆破安全规程的规定排除。
6.7出碴
爆破后应至少等30分钟，待隧道内炮烟消散后才可进内。
6.8爆破参数的调整
本次爆破设计，决定通过现场3～5次试爆。
取得原始资料后，进行认真总结，调整爆破参数：
装药结构、周边眼间距、周边眼最小抵抗线、掏槽位置及掏槽形式。
在试验成功的基础上，加大循环进尺长度：
由现在的3m增至3.5m或4.0m。
6.9开挖施工工艺
6.9.1三台阶四步开挖法
6.9.1.1三台阶四步开挖法施工工序
三台阶四步开挖法施工工序说明
第一步1）利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；
2）弱爆破开挖①部；
3）施作①部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立初期支护钢架，并设锁脚钢管；
4）导坑底部及侧面铺设Ⅰ18轻型工字钢，底部喷20cm厚砼，施作①部临时仰拱，必要时封闭掌子面；
5）钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
第二步1）在滞后于①部一段距离后，弱爆破开挖②部；
2）导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，架立初期支护钢架，并设锁脚钢管；
3）导坑底部铺设Ⅰ18轻型工字钢，喷20cm厚砼，施作②部临时仰拱，必要时封闭掌子面；
4）钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
第三步1）在滞后于②部一段距离后，弱爆破开挖③部；
3）导坑底部喷8cm厚混凝土，施作③部临时仰拱；
第四步1）在滞后于③部一段距离后，弱爆破开挖④部；
2）初喷4cm厚混凝土，架立初期支护钢架，并设锁脚钢管；
3）隧底周边部分喷混凝土至设计厚度。
第五步灌注Ⅴ部仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充分次施作）。
第六步灌注Ⅴ部仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充分次施作）。
6.9.1.2三台阶四步开挖法临时支护
1）临时钢架采用热轧轻型工字钢，临时支护钢架与洞身钢架以螺栓连接，洞身钢架架设后在相应位置焊接预置钢板并预置螺栓，以便临时钢架连接，连接钢板尺寸根据各接头相应调整，接头处焊接缝高度应严格按照钢结构的有关要求进行，焊缝高度不小于6mm。
2）临时钢架均采用Ⅰ18钢架，每榀钢架间距与主洞洞身钢架一致。
喷混凝土采用C30，临时封底厚4cm，钢架尺寸及数量均按中心线计算。
3）相邻钢架采用Φ22钢筋连接，环向间距0.6~0.8m，钢架与初喷混凝土间要求密切牢固。
4）临时支护钢架与初期支护钢架连接接头尺寸根据现场施工情况相应调整，以保证钢架连接顺畅，牢固。
6.9.1.3三台阶四步开挖法施工工艺
三台阶四步开挖法施工工艺流程见《三台阶四步开挖法施工工艺流程图》。
三台阶四步开挖法施工工艺流程图。
上台阶右部开挖
6.9.1.4三台阶四步开挖法施工工序
三台阶四步开挖法施工工序图
6.9.2三台阶临时仰拱法
6.9.2.1三台阶临时仰拱法施工工序
三台阶临时仰拱法是在软弱围岩大跨度隧道中先开挖隧道的①部台阶，并施作洞身初期支护及底部临时钢架封闭；
①部施工适当距离后，然后再开挖②部台阶，施作洞身初期支护及底部临时钢架封闭；
最后开挖③部台阶的施工方法，主要应用于双线隧道Ⅴ级围岩强风化岩层及Ⅳ级围岩偏压微风化岩层、深埋软质岩层、断层破碎带或岩溶发育区等地段。
6.9.2.2三台阶临时仰拱法临时支护
喷混凝土采用C25，临时封底厚4cm，钢架尺寸及数量均按中心线计算。
3）相邻钢架采用Φ22钢筋连接，环向间距1.2m，钢架与初喷混凝土间要求密切牢固。
6.9.2.3三台阶临时仰拱法施工工艺
三台阶临时仰拱法施工工艺流程见图1。
6.9.2.4三台阶临时仰拱法施工工序
三台阶临时仰拱法工序横断面示意图见图2。
三台阶临时仰拱法工法工序平面示意图见图3。
良好
下台阶开挖
上台阶开挖
上断面检查稳定性
上中下三断面支护与施作临时仰拱
下一循环
图1三台阶临时仰拱法施工工艺流程图
图2
图3
1）开挖1部台阶。
2）施作1部洞身结构的初期支护，及时初喷4cm混凝土，架立钢架。
3）复喷混凝土至设计厚度后钻设系统锚杆，底部架立临时钢架封闭，喷20cm混凝土。
4）上台阶施工至适当距离后，开挖2部台阶，接长钢架，施作洞身结构的初期支护及封底，可参见工序1进行。
5）开挖3部台阶，及时封闭初期支护，可参见工序2进行。
6）灌筑该段内Ⅳ部仰拱。
7）灌筑该段内Ⅴ部隧底填充。
8）利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅳ部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
6.9.3三台阶法
三台阶法是在软弱围岩大跨度隧道中先开挖隧道的①部台阶，并施作洞身初期支护；
上台阶施工适当距离后，然后再开挖②部台阶，施作洞身初期支护；
最后开挖③部台阶的施工方法，主要应用于双线隧道Ⅴ级围岩弱风化岩层、Ⅳ级围岩弱风化围岩、硬质岩及Ⅲ级围岩浅埋、偏压、水平岩层、掉块等地段。
6.9.3.1三台阶法施工工艺
三台阶法施工工艺流程见图4。
6.9.3.2三台阶法施工工序
三台阶法工序横断面示意图见图5。
2）施作1部洞身结构的初期支护，即初喷4cm混凝土，架立钢架。
3）复喷混凝土至设计厚度后钻设系统锚杆。
4）上台阶施工至适当距离后，开挖2部台阶，接长钢架，施作洞身结构的初期支护。
6.9.3.3三台阶法的施工控制要点
1）上台阶开挖：
在拱部超前支护施工后，沿隧道开挖轮廓线环向开挖上台阶。
开挖进尺Ⅴ级围岩控制在每循环1榀钢架间距，Ⅳ级围岩控制在每循环2品间距。
开挖后立即出喷3～5cm砼封闭，并架设Ⅰ20a钢架。
按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，喷射砼。
2）中台阶开挖：
开挖进尺控制在每循环1.6～2m，开挖后立即出喷3～5cm砼封闭，并架设Ⅰ20a钢架。
3）下台阶开挖：
开挖进尺控制在每循环2～3m，开挖后立即出喷4cm砼封闭，并架设Ⅰ20a钢架。
4）隧道仰拱开挖：
围岩较好时，仰拱与下台阶同时开挖；
围岩软弱破碎时，仰拱单独开挖。
仰拱按每循环3m组织施工。
采用人工配合机械开挖，人工清底，并及时施工仰拱衬砌和填充。
施工准备
超前地质预报
开挖方案设计
上中下台阶测量放线
反馈综合信息
中台阶开挖
清理开挖面
初喷后出渣
下断面检查稳定性
中断面检查稳定性
图4三台阶法施工工艺流程图
图5
6.9.4台阶法
台阶法是在大跨度隧道中先开挖隧道的①部台阶，并施作洞身初期支护；
上台阶施工适当距离后，然后再开挖②部台阶，施作洞身初期支护的施工方法，主要应用于双线隧道Ⅲ级围岩深埋岩层、Ⅱ级围岩等地段。
6.9.4.1台阶法施工工艺
台阶法施工工艺流程见图6。
6.9.4.2台阶法施工工序
台阶法工序横断面示意图见图7。
1）开挖1部台阶，施作1部洞身结构的初期支护。
2）上台阶施工至适当距离后，开挖2部台阶，施作洞身结构的初期支护。
3）灌筑该段内Ⅲ部底板（或仰拱）。
4）利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅳ部二次衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
6.9.4.3台阶法施工控制要点
1）根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶长度控制在10～50m，围岩稳定性较差时，控制在3～10m台阶。
高度根据地质情况、隧道断面大小和施工设备情况确定，上台阶高度为5m。
2）上台阶施作钢拱架时，采用扩大拱脚和锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形，必要时施作临时仰拱。
3）下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖，当岩体不稳定时需缩短进尺，必要时分下台阶左右两部开挖，并及时施作初期支护和仰拱。
4）施工中必须解决好上下台阶的施工干扰问题，下部减少对上部围岩、支护的拢动。
5）下台阶施工时要保证初支钢架整体顺接平直，螺栓连接牢靠。
6）仰拱及填充超前二次衬砌且分别全幅浇筑，仰拱距掌子面距离：
小于90m、二次衬砌及时施作。
超挖
图6台阶法施工工艺流程图
图7台阶法工序横断面示意图
6.9.5全断面法
Ⅱ级围岩以采用全断面开挖主，局部地段可采用台阶法施工，开挖采用钻孔台车钻眼，光面爆破，采用塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆，出碴采用挖掘装载机装碴，采用自卸汽车运碴。
全断面液压衬砌钢模台车衬砌。
在设备选型配套上按照“实用、合理、快速掘进”的原则，主要机械设备备用10～20%。
由于本隧道为长大隧道，影响其施工进度的主要因素是钻爆、喷锚、装碴等因素，且本隧道施工以全断面为法为主，因此，先用低能耗、低污染、高效率的配套施工设备，是本隧道优质、高效施工的前提条件。
7质量保证体系
7.1质量管理组织机构
为保证工艺性试验的有序开展，项目分部成立以项目总工任组长，副总工程师、分管隧道副经理为副组长的工艺试验管理领导小组，全面负责工艺试验的管理工作。
组长：
杜伟
副组长：
朱立华、陈清泰、康超
组员：
马文超、陈建良、王鹏、孙志宇、赵茂祥、付学锋
从组织上确保质量目标的实现。
项目经理部设安全质量部，配备专职质检工程师，工程队设专职质量检验员，工班设兼职质量检验员。
组建精干高效的试验和测量队伍，项目经理部设中心试验室，施工队设试验组，配备必要的检测、试验仪器设备，在原材料控制、施工过程控制、竣工工程质量检验评定等各个环节，实施施工全过程测量和试验控制，对施工全过程进行质量检查，在施工过程中自下而上按照“跟踪检测”、“复检”、“抽检”实施检测工作。
安全质量部
质量保证体系框图
7.2工艺试验质量保证措施
一般性技术措施
（1）保证测量精度：
开工前，首先进行隧道的控制测量，布设单位工程测量专用控制网，采用双导线进洞方式保证测量的精确性。
（2）超前预报，科学施工：
采用新技术以保证隧道施工质量，在隧道地质复杂地段采用综合超前地质预测预报，主要进行掌子面施工地质素描、TSP-203系统超前地质预报，查明不良地质，采取科学可行的施工方法，做好防护加固措施。
（3）控爆开挖，勤量测：
采用光面爆破、预裂爆破等控爆新工艺，严格控制超欠挖，减少爆破对围岩的扰动。
进行围岩现场监控量测，根据量测数据及时判定围岩稳定状态，确定支护衬砌施工时间，指导施工。
（4）保证原材料质量：
工程材料，特别是临时支护用料、防水用料必须经检验合格后方可使用。
8安全施工技术措施
坚持“安全第一，预防为主”的方针，建立健全安全管理组织机构，完善安全生产保证体系，杜绝安全特别重大、重大、大事故，杜绝死亡事故，防止一般事故的发生。
消灭一切责任事故，确保人民生命财产不受损害。
创建安全生产标准工地。
8.1隧道施工一般安全技术措施
任何人进洞必须佩戴安全帽和其它防护用品，遵章守纪，听从指挥；
同时加强安全保卫，禁止闲杂人员进入。
人员进出洞登记制度：
进洞人员必须进行逐次、逐员、全额清点登记，建立人员进洞登记薄，专人负责。
项目部要对工地所有人员建立个人档案，要有年龄、籍贯、性别、身份证号等详细记录。
隧道施工进洞须知，具体内容如下：
①作业人员进洞前必须正确佩戴好安全帽，穿戴好防护服、防护鞋等防护用品。
②外来人员须经相关领导同意或在领导的陪同下方可进入隧道。
③进洞人员必须严格执行：
进洞挂牌、出洞摘牌制度。
④进洞人员必须经过安全知识培训的方能进入隧道，临时进入隧道人员，由工点安全负责人经过安全知识讲解后，方可进洞。
⑤进洞人员未经许可，严禁拍照、摄相。
⑥作业人员工前4小时内严禁饮酒，饮酒未恢复到正常状态严禁进洞作业。
⑦作业人员在作业中严禁打闹开玩笑，违反按规章制度处罚。
⑧作业人员在洞内注意来往车辆，禁止随意搭乘车辆和扒车。
⑨车辆在洞内行驶严格控制车速，起动前鸣笛，倒车注意观察路况和行人。
⑩发现安全隐患及时处理和通知工班长及管理人员，如遇险情必须听从相关管理人员和洞内安全负责人的指挥，有秩序的撤出险区。
作业人员听从现场管理人员指挥，严禁违章操作，违章指挥，遵守安全管理规章制度和劳动纪律。
进洞前进行登记并接受洞口值班人员检查，经班组长点名，并执行进洞挂牌、出洞摘牌制度。
施工中发现隧道内有险情，工班长、领工员必须立即在危险地段设立明显标志或派人看守，并迅速报告施工领导人员及时采取处理措施。
若情况严重，要立即将工作人员全部撤离危险地段。
在洞口或适当处所，设置急救材料储备库，储备防火、防水、防毒器材，支撑用料，各种适用工具等。
备品要保质保量，并不得随意挪动，使用一次后立即进行补充。
隧道掘进时要加强地质超前预报，在浅埋段指派专人观测地面变化有无沉降，确保施工的安全。
8.2医疗卫生保障措施
1备齐备足常用药品，健全医疗卫生保障措施。
2保持驻地环境整洁，定期进行消毒、杀虫和灭鼠，归类处理生活垃圾，做到卫生工作经常化。
树立职工责任心，建立卫生检查评比制度。
3严格执行《中华人民共和国传染病防治法》、《中华人民共和国食品卫生法》和有关卫生法律、法规、规章，建立健全完善的各项卫生管理制度，配置具备相应卫生知识的专职（兼）人员定期向食品卫生监督部门报告。
4严格实行食品卫生监督和管理，接受上级和地方管理。
5饮用水源必须经过防疫检验，感官、理化和微生物各项指标符合饮用水卫生标准后方可饮用。
6严禁饮用不洁净生水，要保证职工喝上开水。
营房设置盥洗室、洗澡间和文娱活动室及其他设施，解决好施工人员洗澡、理发等实际问题。
配置体育活动设施，让职工有劳有逸，加强身体锻炼。
9隧道内施工环境保护措施
本隧道受地热及设备作业产生的大量热量的影响，工作面温度高，对施
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