虎背隧道左线Vq型围岩洞身开挖施工方案Word格式.docx
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（11）、《爆破安全规程》（GB6722-2011）
（12）、《交通行业安全生产事故应急预案》
（13）、《生产安全事故报告和调查处理条例》
（14）、现场踏勘调查所获得的相关资料、我单位拥有的科技工法成果和现有管理水平、劳力、设备、技术能力以及从事高速公路及类似工程建设所积累的丰富施工经验。
2.工程概况
大广高速公路为国家干线公路网规划9条南北纵向线中的第5纵；
广东省连平（赣粤界）至从化公路项目是国家主干道大广高速公路的一部分，线路经过广东省河源市连平县、韶关市新丰县、惠州市龙门县、广州市从化市，全长约182km。
第S12标段地处广东省韶关市新丰县丰城镇，距新丰县城较近。
虎背隧道位于新丰县龙文村，总体轴线走向方位角约为260°
，属低山地貌，地形起伏较大，斜坡自然坡度为15°
～40°
，隧道范围内中线地面高程210.34m～290.83m，最大相对高差为80.49m。
虎背隧道左线围岩级别为Ⅳ～Ⅴ级，共分为3个围岩段，围岩段工程地质评价及工程施工建议如下：
（1）、ZK79+903.8～ZK80+033段：
长129.2m，隧道埋深4.17m～38.60m，该段为Ⅴ级围岩，上覆薄层沙质粘性土，岩性主要为全、强风化花岗岩、中风化花岗岩；
全、强风化花岗岩、中风化花岗岩体极易破碎，隧道开挖后围岩自稳能力差，顶部及侧壁无支护时易产生坍塌现象，集中降雨状态下为淋雨状或线状出水。
砂纸粘性土推荐承载力基本容许值[fa0]=220kpa，摩阻力标准值qik=60kPa，基底摩擦系数μ=0.30，厚度一般，分布均匀，不宜做为洞门墙基础的地基持力层；
全风化花岗岩推荐承载力[fa0]=300kPa，摩阻力标准值qik=80kPa，基底摩擦系数μ=0.35，厚度较大，分布均匀，可以做为洞门墙基础的地基持力层；
强风化花岗岩推荐承载力基本容许值[fa0]=450kPa，摩阻力标准值qik=110kPa，基底摩擦系数μ=0.40，承载力较高，厚度较大，可作为洞门墙天然地基持力层。
（2）、ZK80+033～ZK80+083.5段：
长50.5m，隧道埋深47.0m～54.8m，该段为Ⅳ级围岩，岩性主要为风化花岗岩，节理裂隙发育，岩体较破碎，围岩自稳能力较差，在掘进过程中，无支护时顶部可能发生小型坍塌，侧壁可能产生掉块现象。
集中降雨状态下洞室呈点滴状或潮湿状出水。
（3）、ZK80+083.5～ZK80+167段：
长83.5m，隧道埋深6m～54.8m，该段为Ⅴ级围岩，
上覆厚度较大的砂质粘性土，岩性主要为全、强风化花岗岩；
全、强风化花岗岩岩体极易破碎，隧道开挖后围岩自稳能力差，顶部及侧壁无支护时易产生坍塌现象。
全风化花岗岩推荐承载力基本容许值[fa0]=3000kPa，摩阻力标准值qik=80kPa，基底摩擦系数μ=0.35，厚度较大，分布连续，可以做为洞门墙基础的地基持力层。
里程桩号
围岩分级
长度（m）
围岩波速（m/s）
工程地质条件
水文地质
ZK79+903.841～ZK80+033
V
129.159
550-3000
主要为砂质黏性土、全风化、强风化及少量中风化花岗岩，全风化花岗岩岩石结构构造基本破坏，多风化呈土状、沙砾状，砂质粘性土受雨水浸泡易软化；
强风化岩结构构造大部分破坏，节理裂隙发育，岩体多呈碎裂状结构，岩质较软，岩体破碎自稳能力差，无支护时拱部易坍塌，侧壁易失稳。
洞室呈线状或淋雨状出水
ZK80+033～ZK80+083.5
IV
50.5
3500-4000
围岩主要为中风化花岗岩，节理裂隙较发育，岩体较破碎，岩质较坚硬，自稳能力较差，无支护时拱部可能产生小型坍塌，侧壁可能产生掉块。
ZK80+083.5～ZK80+167
83.5
虎背隧道（左线）围岩分级表
3.施工计划
3.1施工设备计划
施工机械与材料试验、质检仪器设备、测量仪器依据施工现场的要求进行动态管理，满足服务周期，各种设备在使用前分批运抵施工现场。
根据工程的阶段性要求，施工机械主要分二批进场。
第一批主要是试验设备、测量仪器以及隧道开挖和出碴、初支砼拌和、钢材加工等机械，第二批主要是二衬砼生产和运输、衬砌台车、洞内通风等机械。
所有机械、设备及仪器采取就近工点调配及新购相结合的方法。
机械设备配置：
虎背隧道机械设备表
序号
名称
型号及功率
单位
数量
备注
1
注浆泵
DW250/50
台
2
注浆机
2JB-3型
3
管棚钻机
YGL-100A
4
空气压缩机
SYD23.8/8
螺杆式
5
压入式通风机
6
挖掘机
ZAXIS200
7
装载机
ZL-50
8
混凝土湿式喷射机
TK-600
9
自卸汽车
20T
10
混凝土输送泵
HBT60
11
风钻
WT28
13
12
钢筋切断机
G40C
钢筋调直机
GT4/10
14
钢筋弯曲机
GW40C
15
电焊机
BX－500
16
初衬台车
17
二衬台车
10.5米
18
移动式防水板作业台车
19
栈桥
12米
20
风镐
B87
21
砼搅拌运输罐车（喷砼）
8m3
22
发电机
220KW
23
冷弯机
24
插入式振捣棒
HZX-70
25
附着式振捣器
STGP200
26
变压器
1250KVA
27
全站仪
天宝M3
28
收敛仪
JSS30A
29
电子水准仪
NAL232
30
万能试验机
WED-1000B
31
混凝土回弹仪
ZC3-A
32
混凝土钻孔取芯机
HZ-15
33
箱式电阻炉
4-10
34
水泥净浆搅拌机
NJ-160A
35
水泥胶砂试体振实台
ZT-96型
以上设备根据施工计划和主要施工机械安排，分期、分批采用汽车运到施工现场，主要试验、测量、质检仪器设备采用载重汽车一次性运至施工现场。
3.2劳动力计划
劳动力安排：
因虎背隧道是本标段的控制性工程之一，为了确保施工安全、质量和工期，虎背隧道由1个隧道队2个作业工班进行施工，每个作业工班按照作业面配置管理技术人员和劳动力，每个作业面劳动力配置见下表：
工班任务分配及劳动力配置表
工班名称
人数（人）
担负主要任务
掘进组
钻眼、装药、爆破等
支护组
超前大管棚、小导管、锚杆、钢筋网、钢架安设，喷射混凝土作业等
衬
砌
组
钢筋工程
衬砌钢筋加工、钢筋绑扎及预埋件安装
防水板组
防水板焊接、吊挂、止水条安装、排水管安装
混凝土组
衬砌台车就位、挡头板安装、混凝土灌筑、拆模；
仰拱、填充、·
边沟、电缆槽、路面的施工等
运输组
出碴、运输、调度、维修、保养等
综合保障组
风、水、电及其设备维修、保养，道路养护
钢构件加工组
各种钢构件加工
隧道施工分别下设掘进、初支、砼施作、砼拌合及综合作业队，掘进工班负责隧道开挖、洞内出碴；
初支工班负责钢支撑安装、挂设钢筋网片以及锚喷等工作；
砼施作工班负责所有砼的浇注；
砼拌和工班负责砼的拌和及运输；
另外综合作业队负责二衬钢筋的制作与安装、机电维修及应急情况的处理。
4.施工技术方案
4.1、开挖方法
隧道开挖按新奥法组织施工，Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法开挖。
施工程序见下图。
开挖流程如图所示：
超前地质预测预报
根据信息反馈确定超前支护体系
根据信息反馈确定开挖方法
施作超前支护
交叉中隔壁法
通风排烟、排危
无轨运输出渣
初期支护
分步开挖支护
扩挖至全断面
进入下一循环
围岩量测
适时二次衬砌
4.2、开挖工法
Ⅴ级双侧壁导坑法
4.3、开挖流程
隧道开挖施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，采用微震爆破、小炮、机械或人工开挖，严格控制装药量，以减小对围岩的扰动。
1）测量放线
钻孔前测量放样，准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置，用激光铅直仪控制边线。
距开挖面50m处埋设中线桩，每100m设置临时水准点。
每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，利用隧道开挖断面量测系统对测量数据进行处理，及时调整爆破参数，以达最佳爆破效果。
2）钻孔作业
钻眼前，钻工熟悉炮眼布置图，严格按钻爆设计实施。
特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及数量，未经主管工程师同意不得随意改动。
定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。
准确定位凿岩机钻杆使钻孔位置误差不大于5cm，保持钻孔方向平行，严禁相互交错。
周边眼钻孔外插角度控制：
眼深3m时外插角<
3°
，眼深5cm时外插角<
2°
，使两茬炮接口处台阶不大于15cm。
同类炮眼钻孔深度要达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。
3）周边眼的装药结构
周边眼的装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿孔深均匀分布。
施工时采用不耦合装药结构，不耦合装药系数一般控制在1.4～2.0范围内。
4）装药及起爆
根据岩石强度选用不同猛度爆速的炸药，有水地段及周边眼选用乳化炸药，其余均用2号岩石硝铵炸药。
周边眼用φ25×
200小药卷，不耦合装药；
其余炮眼用φ40×
200药卷，连续装药。
采用塑料导爆管复式起爆、网路非电起爆。
装药按钻爆设计图确定的装药量定人、定位、定段别，自上而下顺序进行，导爆管要“对号入座”。
所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。
5）爆破作业管理控制
按“一标准、两要求、三控制、四保证”的原则进行光面爆破施工。
“一标准”即一个控制标准。
“两要求”即钻眼作业要求和装药联线作业要求。
“三控制”即控制钻眼角度、深度、密度；
控制装药量和装药结构；
控制测量放线精度。
“四保证”即搞好思想保证，端正态度，纠正“宁超勿欠”等错误思想；
搞好技术保证，及时根据爆破实际情况调整钻爆设计参数；
搞好施工保证，落实岗位责任制，组织QC小组活动，严格工序自检、互检、交接检；
搞好经济保证，落实经济责任制。
装药前，所有炮眼全部用高压风吹洗；
严格按爆破设计的装药结构和药量施作。
严格按设计的联接网络实施，控制导爆索连接方向和连接点牢固性。
6）控制爆破
控制爆破选择主频率小于20HZ，选取允许爆破振动速度为2.5cm/s作为控制基准。
微震爆破作业段最大一段允许装药量：
Qmax＝R3×
（Vkp／K）3／a式中：
Qmax—最大一段爆破药量，kg；
Vkp—安全速度，cm/s；
取Vkp＝2cm/s；
R—爆破安全距离，m；
K—地形、地质影响系数；
a—衰减系数。
K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归分析后确定。
根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。
7）施工注意事项
隧道施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
在隧道开挖时，根据超前地质预测预报结果，及时反馈信息，核对围岩级别及地下水状态，及时调整施工方案，调整超前支护，确保施工安全。
4.4、出渣运输
开挖爆破完成后，采用挖机将渣体装入自卸车内，装渣过程中，由专人指挥自卸车停靠位置；
运输过程中，由安全员分段站岗值班，避免其他洞内作业人员发生安全事故；
在弃渣场防护和排水设施施工完毕后方可弃渣。
4.5、安全距离
仰拱连同洞身断面一起开挖，砼浇筑紧跟掌子面，浇筑前清除虚渣、杂物及排除积水，浇筑砼时，严格控制其顶面标高和横坡坡度。
已浇筑仰拱填充（底板）段与掌子面采取12m钢栈桥衔接。
开挖不允许欠挖，仰拱断面开挖后应立即检查并浇筑混凝土。
仰拱距掌子面的距离：
双侧壁导坑法和交叉中隔壁法：
35m以内。
二次衬砌距掌子面的距离：
70m以内。
4.6、监控量测
由于岩土工程的复杂性和特殊性，在隧道施工过程中一般需要根据施工过程中洞内外地质调查、洞内观察、现场监控量测及岩土物理力学实验等施工反馈信息，进一步分析确定围岩的物理力学参数，以最终确定和修改隧道施工方法和支护方式。
隧道支护结构应按新奥法原理采用复合衬砌，要求在施工过程中必须进行现场监控量测和超前地质预报，及时掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态，提供有关隧道施工的全面、系统信息资料，以便及时调整支护参数，通过对量测数据的分析和判断，对围岩—支护体系的稳定状态进行监控和预测，并据此制定相应的施工措施，以确保洞室周边岩体的稳定以及支护结构的安全。
根据各隧道的实际情况，在施工过程中必须进行的监控量测有洞口浅埋地段地下水沉降观测、洞室周边位移变形监控量测以及日常观察与施工调查。
在对量测数据进行分析处理与必要的计算后，绘出曲线，根据所绘曲线的变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，为修正和确定隧道初期支护参数，二次衬砌施作时间提供参考依据。
4.7、隧道洞外控制测量
围岩浅埋段必须按要求进行地表变形观测，观测断面纵向间距约20~30m。
洞外地面控制测量方法采用精密导线法，根据设计院提供的测量控制点，布设控制点导线网。
各洞口至少设置1个控制点，并纳入导线控制网内。
控制测量采用全站仪施测，控制点的高程采用精密水准仪测定。
4.8、隧道洞内控制测量
在进行洞室开挖过程中，必须进行洞室周边位移变形监控量测，每次爆破施工后应进行掌子面地质及支护状态的观察。
洞室周边位移量测断面在V级围岩地段纵向间距10~15米左右设置溢出，在围岩分级比较零碎的地段每一级围岩段至少要设置一处监测断面。
洞内控制测量采用导线法，以洞口投点为起点向洞内延伸。
导线布置采用多边形闭合导线或主副导线闭合环。
根据洞外控制测量坐标系统，建立洞内控制系统。
拟采用三种导线：
施工导线：
随着开挖面向前推进，用以进行放样来指导开挖、衬砌的导线，边长为25～50m。
基本导线：
掘进100m时，为了检查隧道方向是否与设计相符，选择一部分施工导线敷设50～100m精度较高的基本导线。
隧道贯通后及时进行进出口联测，复核测量成果。
4.9、围岩监控量测
围岩监控量测是隧道在施工过程中，对围岩支护体系的稳定性状态进行监测，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，是确保安全及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的重要手段，采用新奥法设计与施工的隧道，监控量测是施工过程中必不可少的施工程序。
本隧道按照《公路隧道喷锚构筑法技术规范》的要求，以量测资料为基础及时修正初期支护参数，确保二次衬砌施作时机，实施动态设计、施工。
4.10、洞内外观察
开挖面地质描述包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等；
初期支护状态包括喷层是否产生裂缝、剥离和剪切破坏、钢拱架是否压屈进行观察分析。
洞外观察一般包括，地表地质分析、断层面分析、及水文分析等项目。
以上情况进行详细描述、记录，并予以评估，作为支护参数选择的参考与量测等级选择的依据。
4.11、拱顶下沉、净空水平收敛
原则上将拱顶下沉及净空水平收敛量测布置在同一断面，拱顶下沉量测测点布置在拱顶。
净空不平收敛量测以量测初期支护上各点的绝对位移为目的，通过水平及斜向收敛量测，验证周边位移结果。
洞内测点布置应注意：
（1）、量测点的安设应能保证初读数在爆破24小时内和下一个循环爆破前完成，并测取初读数。
（2）、测点应安设在距开挖面2m范围内，且不大于一个循环进尺，并应细心保护，不受下一循环爆破的破坏。
（3）、各项位移的测点，一般布置在同一断面内，间距为2～5m，测点统一在一起，测设结果应能互相印证，协同分析及应用。
（4）、围岩压力量测除应与锚杆轴力量测孔对应布置外，还要在有代表性的部位设测点，以便了解支护体系在整个断面上的受力状态与支护作用。
（5）、锚杆轴力量测在局部加强锚杆地段，要在加强区域内有代表性的设量测锚杆。
4.12、地表下沉
地表沉降测点横向间距为2~5m。
在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧范围应不小于H0+B，地表有控制性建筑物时，量测范围应适当加宽，测点布置如下图：
测点布置图
地表下沉量测在浅埋地段进行，量测断面布置与洞内一致，每个量测断面上测点间距为2～5m。
隧道拱顶下沉及净空水平收敛量测频率见拱顶下沉及净空水平收敛量测率表，地表下沉量测断面间距见地表下沉量测断面间距表，变形管理等级见变形管理等级表。
拱顶下沉及净空水平收敛量测率
序号
变形速度（mm/d）
量测断面距开挖面距离（m）
量测频率
≥5
（0～1）B
1～2次/天
1～5
（1～2）B
1次/天
0.5～1
1次/2天
0.2～0.5
（2～5）B
＜0.2
＞5B
1次/周
说明
B表示隧道开挖宽度
地表下沉量测断面间距
埋置深度H
量测断面间距（m）
H＞2B
20～50
B＜H＜2B
10～20
5～10
地表无建筑物时取表中上限值，B表示隧道开挖宽度
变形管理等级
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
u0＜un/3
可正常施工
Ⅱ
un/3≤u0≤2un/3
应加强支护
Ⅰ
u0＞2un/3
考虑采取特殊措施
u0-实测位移；
un-最大位移
4.13、量测数据处理
及时对现场量测数据绘制位移及位移速度随时间的变化曲线和位移及位移速度与开挖工作面距离的关系曲线。
当位移、时间曲线趋于平缓时，进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。
当位移、时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。
量测元件埋设情况和资料纳入竣工文件，以备运营中查考或继续观测。
电子计算机数据处理系统如下图。
电子计算机数据处理系统图
4.14、隧道综合超前地质预报方法
采用隧道洞内观察与地质描述、TSP203地震波探测仪、HY-303型红外线探测仪和超前水平地质钻探方法，建立隧道综合超前地质预报体系，通过多种超前探测方法的相互验证，准确地预报隧道掌子面前方围岩构造及地下水情况，以准确判断掌子面前方地质状况，制定出相应有效止水方法、破碎带等特殊地质地段的隧道开挖方式、稳定围岩的辅助措施和调整初期支护参数或修改衬砌结构类型。
在隧道施工中，重点施工地段各种预报手段并用，一般地段以TSP203地震波探测仪和超前地质水平钻探为主。
详见图《综合超前地质预报工作内容和流程图》。
综合超前地质预报工作内容和流程图
4.15、洞内外观察与地质描述
观察掌子面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水分布情况、高压富水段涌水的位置、水量和水压以及止水后的止水效果，同时对开挖工作面附近初期支护状况的观察和裂缝描述，观察掌子面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水分布情况、高压富水段涌水的位置、水量和水压以及止水后的止水效果，同时对开挖工作面附近初期支护状况的观察和裂缝描述，作为判断围岩的稳定性和支护参数的检验的重要依据，观察已作初期支护地段的喷射混凝土、锚杆、钢架的受力状况，同时观察已衬砌地段的隧道衬砌结构的开裂与渗漏水情况。
根据洞内外观察与地质描述对出现的异常情况制定相应的处理措施。
4.16、TSP203地震波探测仪探测
TSP203超前地质预报技术是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道工作面前方及周围临近区域的地质情况，即采用在隧道掘进面后方一定距离内的钻孔中进行微型爆破来发射声波信号，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分地震波向隧道前方传播，经隧道前方的界面反射回来，反射信号经接收传感器转换成电信号并放大。
从起爆到反射信号被接收的这段时间是与反射面的距离成比例的。
通过反射时间与地震波传播速度的换算就可以将反射面的位置、与隧道轴线的夹角以及与隧道掘进面的距离确定下来，同时将隧道中存在的岩性变化带的位置方便地探测出来。
TSP203地震波探测系统由数据采集系统和处理系统两部分组成。
详见图《TSP203地震波探测仪探测原理图》
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