隧道三级围岩全断面开挖施工方案.docx
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隧道三级围岩全断面开挖施工方案
狮过山隧道Ⅲ级围岩洞身开挖方案
一、工程概况
狮过山隧道设计为一座上、下行分离的双向四车道高速公路隧道，位于安溪县福田乡。
隧道总体走向呈北东-南西向北曲线形展布。
隧道采用分离式，其中：
左洞起讫桩号ZK52+985～ZK56+487，总长3502.3米，净空为（宽×高）10.25×5.0m;右洞起讫桩号YK52+978～YK56+480，总长3502米，净空为（宽×高）10.25×5.0m。
设计时速80Km/h，采用灯光照明，机械通风，隧道最大埋深约380m，属分离式特长隧道，隧道进口及洞身段属分离式隧道。
隧道进出口均采用端墙式洞门。
本隧道进、出口方向分别由A8、A9合同段施工，合同段分段桩号为左线ZK55+040.506、右线YK55+050。
狮过山隧道左洞Ⅲ级围岩起止里程为ZK53+080～ZK54+045，ZK54+155～ZK55+040.506，共计1850.506m，右洞Ⅲ级围岩起止里程为K53+100～K54+050，K54+160～K55+050，总计1840m。
Ⅲ级围岩采用复合式衬砌，初期支护由系统锚杆、钢筋网、湿喷混凝土组成，模筑混凝土作为二次衬砌，Ⅲ级围岩洞身开挖采用全断面法，采用光面钻爆法施工。
二、施工组织
2.1施工准备
①施工便道：
便道已修好，施工便道路基宽度不小于4.5m，路面宽度不小于3.5m，便道土质路基地段基层为不小于20cm厚的碎石垫层，其面层为5cm的泥结碎石面层，并已按规范进行了硬化。
②施工临时用电：
狮过山隧道口已接通施工用电，并配备400KW发电机一台，供电、照明线路布置符合有关规范要求。
③施工供水：
已按施工需要寻找到水源，并已建立水箱，保证施工供水充足。
④施工供风：
空压机房设在狮过山隧道右洞进口附近，已设置8台22m3空压机，现已经安装完毕，供风能力可满足隧道的正常施工需要。
⑤隧道施工场地及生活区已布置完毕，并且已完成场地平整压实工作，所有清表、弃方已按规范堆砌，没有对周围环境造成影响并做好防洪防台措施。
⑥各项机械设备性能良好可靠，配置合理。
施工出渣运输线路布置合理，弃渣场地明确，道路状况良好。
2、技术准备
①核对图纸和补充调查。
组织技术、测量、试验等人员对设计文件、图纸、资料进行了复核。
②中线、水平基点布设完毕，轴线放样和标高测量均满足施工要求。
③围岩周边收敛计、精密水准仪等监控量测仪器齐全，测点布置及时合理，量测方法可靠，量测数据反馈信息满足开挖正常作业要求；软岩地段能够准确地超前地质预报。
3、施工部署
（1）施工人员组织机构。
我标段由生产副经理及总工对工程部、安质部、以及施工队进行领导和协调，工程部、安质部对施工队伍、班组进行管理和监督。
（2）机械设备及劳动力配备
投入的主要机械设备表
序号
机械或设备名称
型号
单位
数量
备注
1
挖掘机
PC320
台
2
2
装载机
ZLC50
辆
4
3
自卸车
解放
辆
6
4
风枪
YT-28
把
24
5
湿喷机
TK961
台
2
6
钢筋切割机
G40
台
1
7
钢筋弯曲机
GW40-1
台
1
8
钢筋调直机
GJ4-14
台
1
9
钢筋对焊机
MH30
台
1
10
电焊机
BX-500
台
4
11
砼搅拌机
JS750
台
2
12
空压机
L22
台
8
13
发电机
400KW
台
1
14
通风机
/
台
2
施工人员配置状况
序号
工种
数量
姓名
1
施工负责人
1
胡鹏
2
现场负责人
1
王桂峰
3
技术员
1
王华伟
4
质检工程师
1
李明武
5
安全员
1
张凯
6
实验员
1
马志刚
三、计划安排
根据Ⅲ级围岩施工工艺特点及现场实际生产能力，围岩开挖工期计划详见狮过山隧道工期安排横道图。
四、施工工艺
狮过山隧道Ⅲ级围岩地段开挖依据新奥法原理采用全断面法开挖。
开挖时，每次循环开挖进尺控制在3.0左右，并根据实际情况确定进尺量。
其方法如下：
Ⅲ级围岩全断面法施工开挖示意图
开挖流程为：
全断面开挖→全断面初期支护→调平层或铺地施工→铺设环向盲沟及防水板，整体灌注二次衬砌混凝土→循环施工。
预留变形沉落量按设计或根据现场监测进行确定。
工艺流程详见下图：
全断面法开挖施工工序框图
隧道全断面开挖采用光面爆破方案，即采取微振动控制爆破技术。
为控制超挖，周边采用光面爆破方法。
影响光面爆破效果的因素有很多，主要有围岩地质条件、炸药特性、断面形状和大小、钻孔质量等。
其中岩地质条件和钻孔质量是最主要的影响因素。
实践表明，通常的光面爆破参数取值范围如下：
炮眼间距E=（8～15）d、炮眼密集系数m=0.7～1.0、最小抵抗线W=（10～20）d或者W=E/m、不耦合系数D=1.5～2.0、装药集中度q=（0.04～0.4）kg/m。
4.1光面爆破设计原则
炮孔布置要适合机械钻孔，提高炸药能量利用率，以减少炸药用量。
减少对围岩的破坏，周边采用光面爆破，控制好开挖轮廓。
控制好起爆顺序，提高爆破效果。
在保证安全前提下，尽可能提高掘进速度，缩短工期。
按爆破设计施工，控制炸药量，减少对初期支护及临时支护影响。
有效减少超欠挖，保证施工质量，加快施工进度，降低施工成本。
4.2爆破参数
炮眼直径d：
选用42mm的钻孔直径。
炮眼深度L：
Ⅲ级围岩炮眼深度取3.0m。
抵抗线W：
当炮眼直径在35～42mm的范围内时，抵抗线W与炮眼深度有如下关系W=（15～25）d或W=（0.3～0.6）L。
据此Ⅲ级围岩取60cm。
炮眼间距E：
同一排两炮眼之间的距离与抵抗线之间的关系式为：
W=（1.1～1.8）E。
根据以往的施工经验取W=1.5E，Ⅲ级围岩取E=40cm。
不耦合系数K=d/d0。
周边眼药卷采用25mm，不耦合系数K=1.68，其他采用32mm药卷，不耦合系数K=1.31。
K＞1，表示炮孔直径与药卷直径不耦合，药卷与孔壁之间有空隙。
K越大，则空隙也越大。
线装药密度：
线装药密度又叫装药集中度，它是指单位长度炮眼中装药量的多少（g/m）。
为了控制裂隙的发育，保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮眼连心线破裂的前提下，尽可能少装药。
软岩中一般可用70g/m-120g/m，中硬岩中为20g/m-300g/m，硬岩中为300g/m-350g/m。
本方案采用330g/m。
4.3炮眼布置
（1）参数确定
炮眼布置根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，掘进眼交错均匀布置，周边炮眼与掘进眼眼底在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10%～20%。
周边眼参数经验计算式：
周边眼间距E=（8～18）d（d为炮眼直径），cm。
抵抗线W=（1.0～1.5）E,cm;
不耦合系数DD=1.25～2.0
根据公式及经验：
E=40cm；W=60cm；
周边眼间距40cm左右；
底板眼间距60cm;
掏槽眼间距60cm;
掘进眼80cm左右；
掘进眼一般均匀布置，采用环形布置形式，一般情况下，抵抗线均小于同排炮眼间距，常为炮眼间距的80%～100%，根据经验也可采用大孔距小抵抗线的线形布置形式，炮眼间距为抵抗线的1.5～2倍。
（2）、炸药消耗量
爆破采用2号岩石硝铵炸药，由公式：
Q=qSlη
式中:
Q—每循环应使用的炸药量，kg
q—单位炸药消耗量，kg/m3
S—开挖断面积，m2
l—平均炮眼深度，m
η—炮眼利用率，取95%
类围岩的炸药消耗量
q取0.90kg/m3，S为82.63m2，l设计为3.0m.
故Q=0.90×82.63×3.0×95%=211.94kg。
（3）、Ⅲ级围岩炮眼布置详见炮眼布置图。
Ⅲ级围岩全断面开挖光面爆破主要技术指标
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面积
m2
113.15
2
预计每循环进尺
m
3.0
3
每循环爆破石方
m3
247.9
4
炮眼总数
个
201
5
钻孔总长度
m
603
6
雷管用量
发
203
7
炸药用量
Kg
322.48
8
比钻眼数
个/m2
2.3
9
比钻眼量
m/m3
2.3
10
比装药量
Kg/m3
0.85
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
0.82
12
预计炮眼利用率
%
95
Ⅲ级围岩光面爆破参数
炮眼名称
孔深（m）
孔数（个）
装药量
装药结构
药卷直径（mm）
单孔装药量（g）
小计（g）
掏槽眼
3.2
16
32
1120
15680
连续
底板眼
3.0
23
32
990
19800
连续
掘进眼
3.0
111
32
990
97020
连续
周边眼
3.0
57
25
900
49590
间隔
共计
207
182090
4.4光面爆破施工顺序
1）光面爆破施工顺序见下图
2）光面爆破的技术措施
⑴适当加密周边眼：
周边眼孔距适当缩小，可控制爆破轮廓，避免超欠挖，又不致过大地增加钻眼工作量，一般取E=（8～12）d，E为孔距，d为炮眼直径。
⑵合理确定光面爆破层厚度：
光面爆破层厚度即最小抵抗线，由于周边眼的间距E与光面爆破层厚W有着密切关系，通常以周边眼密集系数K表示为K=E/W。
根据施工经验，一般取K=0.6～1.0，能达到最佳光爆效果。
⑶合理用药：
根据本隧工程地质特征，炸药选用低猛度、低爆速、传爆性能好的炸药，周边眼选用2#岩石光爆药卷，其他炮眼选用2#岩石乳化炸药。
施工中根据孔距、光面爆破层厚度、石质及炸药种类等综合考虑确定装药量。
3）光面爆破施工技术要求
⑴、施工测量：
开挖作业前，用测量仪器按设计断面放出隧道开挖轮廓线，并使用醒目标志（一般采用红色油漆线）显示在隧道的开挖断面上。
⑵、钻爆作业：
施钻根据钻爆设计图中所示的炮眼个数、眼距、炮眼深度及要求的外插角度、眼底误差进行作业，为防止人为原因引起超欠挖，司钻工或台车司机必须严格按技术要求进行作业。
⑶、钻机就位：
台车、风钻按规定就位，接通风、水、电路，开钻时先送水，后送风。
手风钻开孔时，宜用1m以内的短钻杆，待钻孔定位并钻进0.5m以上后再换长钻杆。
⑷、炮眼间距偏差：
掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于50mm，掘进眼眼口排距、行距误差不得大于50mm，周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于50mm，周边眼外斜率不得大于50mm/m，眼底不超出开挖断面轮廓线100mm，最大不超过150mm。
⑸、炮眼方向：
司钻中随时观察每臂（台）钻进情况，利用已打好的孔眼作标志，掌握好钻眼方向，以达到“准、直、平、齐”的要求。
、掏槽眼：
掏槽眼位置可根据掌子面围岩结构特征适当调整，掏槽眼较掘进眼深20cm，以取到较好的开挖进尺。
、清孔：
装药前，采用高压风，使用特制钢管清洗眼中的石碴、石粉及泥浆。
、装药：
装药需专人操作，并制定相应的安全规程。
严格按技术交底中规定的装药量及装药结构操作，同时根据不同的围岩状况灵活调装药量，以达到更好的爆破效果。
、炮孔口堵塞：
炮孔口用炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm，炮泥用炮泥机制作，成分为泥土、砂和水。
、爆破：
爆破工从药库领出的药卷和导爆管确认并保存好段数标记。
起爆网络按钻爆设计的形式连接，主爆网络采用双管双索，以确保可靠起爆。
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