隧道施工方法及工艺流程.doc

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隧道开挖施工方法

一、全断面施工

Ⅱ级围岩整体性较好，采用全断面光面爆破开挖（开挖顺序见II围岩开挖示意图），锚喷初期支护，采用凿岩机钻孔，Ⅱ级围岩开挖进尺3.5m。

出渣采用装载机或挖掘装载机装渣，采用带废气净化装置的自卸汽车运渣。

全断面液压衬砌钢模台车衬砌。

全断面法施工工艺见“Ⅱ级围岩全断面法施工工艺流程图”。

Ⅱ级围岩全断面法施工工艺流程图

钻孔

1－全断面开挖

出渣

2－初期支护

3—铺底

4－拱墙衬砌

水沟电缆槽施工

围岩量测

II围岩开挖示意图

二、台阶法施工

Ⅲ级围岩采用台阶法开挖，台阶法施工将断面分为上下两部分（见III级围岩开挖示意图）。

上台阶长度30m，下台阶长度为10m，为了保证开挖轮廓圆顺、准确，维护围岩自身承载能力，减少对围岩的扰动，拱部及边墙采用光面爆破。

上台阶断面采用简易工作台架、YT28风钻钻孔；下台阶断面采用

凿岩机钻孔，Ⅲ级围岩开挖进尺3.1m。

采用装载机装渣，自卸汽车运渣。

全断面液压衬砌钢模台车衬砌。

台阶法施工工艺见“台阶法施工工艺流程图”。

台阶法施工工艺流程图

上断面开挖

拱部初期支护

下断面开挖

边墙初期支护

仰拱混凝土浇筑

监控量测

二次衬砌混凝土施工

III级围岩开挖示意图

三、台阶法施工

Ⅳ级围岩采用三台阶法开挖，台阶法施工将断面分为上中下三部分（见Ⅳ级围岩开挖示意图）。

上台阶长度5m，中台阶长度6m，下台阶长度为6m，为了保证开挖轮廓圆顺、准确，维护围岩自身承载能力，减少对围岩的扰动，

拱部及边墙采用光面爆破。

上台阶采用简易工作台架、YT28风钻钻孔；Ⅳ级围岩开挖进尺2.1m。

采用挖掘机装渣，自卸汽车运渣。

全断面液压衬砌钢模台车衬砌。

测量放样

超前支护

上部弧形导坑开挖，并施作初期支护

施作仰拱

施做仰拱填充

左右错位开挖中台阶，施作初期支护

左右错位开挖下台阶，施作初期支护

分三台阶开挖中部，并施作初期支护

施作初支仰拱使初期支护封闭成环

仰拱开挖

围岩监控量测

围岩稳定性评

判、修正施工

方案、确定二

衬施作时间

二次衬砌

三台阶开挖法施工工艺流程图

IV级围岩开挖示意图

三、大拱脚台阶法施工

V级围岩地段采用大拱脚台阶开挖法施工，尽量采用人工风镐配合长臂挖掘机开挖，侧翻式挖掘机装碴，自卸汽车运输。

必要时采用微振动爆破，YT28风钻钻眼，非电毫秒雷管起爆，每循环进尺0.8m。

附：

大拱脚台阶法开挖施工流程图

施工工序:

1、

（1）弱爆破开挖①部。

（2）施作①部台阶周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，架立大拱脚钢架，并设锁脚锚杆。

（3）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

2、

（1）弱爆破开挖②部。

（2）台阶周边部分初喷4cm厚混凝土；铺设钢筋网。

（3）接长钢架，并设锁脚锚杆。

（4）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

3、

（1）在滞后于②部一段距离后，弱爆破开挖③部。

（2）施作隧底喷混凝土。

4、

（1）灌筑Ⅳ部仰拱与边墙基础。

5、灌筑仰拱填充Ⅴ部至设计高度。

6、利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅵ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。

大拱脚台阶法施工工序纵断面（示意）

大拱脚台阶法施工工序平面（示意）

说明：

图中台阶长度L根据施工机具条件与围岩情况确定一般不大于30m。

四、钻爆法施工

钻爆开挖作业程序：

钻爆设计→测量布眼→按布眼钻孔→装药联线→起爆→通风除尘→排险撬顶→出碴。

i.钻爆设计

本隧道主要围岩为灰岩、硅质灰岩等。

详见图6.3.1《全断面开挖钻爆设计图》和图6.3.2《上下台阶法钻爆设计图》。

隧道开挖常用的炸药药卷直径有两种，每m重量见表6.1所示：

表6.1隧道开挖常用炸药每m重量一览表

药卷直径（mm）

32

35

线密度（kg/m）

0.78

0.96

全断面开挖时,各孔药量分布见图6.3.1《全断面开挖钻爆布置图》所示。

在Ⅱ级围岩全断面开挖、断面积117㎡时，每排炮爆破开挖长度3.3～3.5m，钻孔196个左右，炸药用量指标0.62～0.70kg/m3，一个循环炸药用量230～280kg，灰岩用药量选低值，硅质灰岩用药量选高值。

用于灰岩时，掏槽眼数量略有减少。

上下台阶炮孔布置见图6.3.2《上下台阶法钻爆设计图》。

在Ⅲ级围岩上下台阶开挖、断面积131㎡时，上台阶每循环进尺2.5m，钻孔136个左右，下台阶每循环进尺3.0m，钻孔44个。

其中上台阶断面掏槽眼20个，平均装药2.6kg；辅助眼80个，装药0.4kg；周边眼33个，装药0.4kg；底板眼3个，装药3.0kg。

下台阶辅助炮眼32个，装药1.6kg；周边眼12个，装药0.4kg。

炸药用量指标0.45～0.60kg/m3（硅质灰岩用药量较高）。

光面爆破参数主要参考《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214-2005）第6.3.6条光面爆破参数表，选用值如下表3.3所示：

表6.2光面爆破参数表

岩石类别

周边眼间距

（cm）

周边眼抵抗线

（cm）

相对间距

装药集中度

（kg/m）

硬岩

50

60

0.83

0.25

Ⅲ级围岩台阶法开挖钻爆炮眼布置图

ii.开挖作业

1、钻孔作业

（1）炮眼布置原则

掏槽眼：

正洞围岩采用斜眼掏槽。

周边眼：

根据光面爆破的周边眼间距，严格控制外插角以减少超欠挖。

内圈眼：

内圈眼所在位置在周边眼抵抗线的边缘，内圈眼的孔距稍大于周边眼抵抗线（w）。

辅助眼：

掘进炮眼，其炮孔间距，视岩石坚硬程度、装运手段、岩石破碎程度的要求等因素而定，一般取0.4～0.8m，岩石坚硬取小值，反之取大值。

底板眼：

底板眼沿开挖轮廓底线布置，并适当增加药量起翻碴作用，使爆落的岩碴翻松，便于装载设备装碴。

（2）钻孔标准：

达到准、直、平、齐。

准：

钻孔按设计布眼钻孔，当受节理、裂隙影响时稍稍移动孔位，但顶眼只能左右移动，帮眼只能上下移动，周边眼轮廓的放线误差控制在±1cm，眼口开眼误差：

Ⅱ级围岩可从轮廓线偏内3cm，周边眼外插角的角度以0.03的斜度外插，方向与轮廓线法线方向一致。

直：

直线段上，炮眼先钻上方标准孔，插上炮杆，使边墙孔在同一条垂线上。

平：

周边炮眼要相互平行。

齐：

各炮眼底落在垂直隧道轴线的同一平面上，掏槽眼加深10～20cm，钻孔深度根据掌子面的起伏“凸”加，“凹”减。

2、装药作业

清孔:

装药前用高压风清孔，吹干净孔内积水及碴粒。

装药:

装药前核对雷管段数，使之与设计相符，同时按钻爆设计的装药结构及药卷规格药量装药。

装药时，药装到孔底，起爆药包用炮棍缓慢送入，防止拉雷管或破损导爆管。

装药检查:

装药时，将雷管段数标于孔外导爆管上，由检查人员对雷管段数进行复核，确保准确无误，同时核对药卷规格及装药长度，使每孔装药符合设计要求，检查后做好记录。

堵塞:

所有炮眼装药后，用炮泥进行堵塞，其长度为30cm。

炮泥用机械加工，用炮棍顶进，堵塞做到封孔严密。

爆破作业

3、爆破顺序：

光面爆破：

掏槽眼→辅助眼→内圈眼→周边眼→底板眼。

连结网络:

连结时尽可能靠近眼孔，孔外网路尽量短，使连结整齐，便于直观检查网路。

连结系统尽量短，但不拉细、打结，避免导爆管、连结块受损坏等。

每个簇联或连结块内都有引爆雷管。

图6.3.3Ⅳ级围岩三台阶开挖钻爆设计图

隧道支护施工方法

一、小导管施工

横洞与正洞交叉段为Ⅴ级围岩地段，由于围岩软弱破碎，采用小导管超前支护,小导管支护参数，每环40根，环向间距为0.40m，纵向间距为1.6m，长度为3.5m。

1、超前小导管施工工艺图见下图。

施工准备

注浆孔孔位布置

洞外小导管加工

钻孔

清孔

注浆

导入双层小导管

结束

安止浆塞

注浆质量综合检查

浆液配制

格合

不合格

2、施工方法

采用风钻钻孔，用锤击或钻机将小导管顶入，注浆泵注浆。

3、施工技术措施

小导管的纵向搭接长度不小于设计，外插角满足规范要求，与线路中线方向大致平行。

孔位钻设偏差不超过10cm，孔眼长大于小导管长，钢管顶入长度不小于管长的90％，用高压风将管内砂石吹出。

注浆

小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口。

采用注浆泵注浆，注浆压力一般为0.2～0.3Mpa,注浆管连接好后,将配制好的水泥浆液倒入注浆泵储浆筒内,水泥浆液浓度为1:

1单液水泥浆，开动注浆泵，通过小导管向周边围岩压注水泥浆。

注浆按照由低到高隔孔预注或群孔注浆的方法进行。

单孔注浆时，首先以初压注浆，然后在终压下进行注浆并保持1～2min终压再卸荷，保证注浆量及扩散半径达到设计要求，达到超前加固的目的。

注浆过程中，对浆液应不停搅动，避免沉淀分层，影响浆液浓度。

二、锚杆施工

1、中空注浆锚杆施工

按设计要求，拱部要求使用φ22中空注浆锚杆，环纵间距为1.2m×1.0m，长度为4.0m，在开挖面上准确画出需施设的锚杆孔位。

钻孔方式同砂浆锚杆施工。

检查导管孔达到标准后，安装锚杆并按设计比例配浆，采用注浆机注浆，注浆压力符合设计要求；一般按单管达到设计注浆量作为结束标准。

当注浆压力达到设计终压不少于20分钟，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆，并保证锚杆孔浆液注满。

最后在综合检查判定注浆质量合格后，用专用螺帽将锚杆头封堵，以防浆液倒流管外。

施工准备

锚杆孔位布置

锚杆钻孔

注浆

戴杆头封堵帽

进入下道工序

浆液配制

不

合

格

合格

注浆质量综合检查

插入锚杆

中空注浆锚杆施工工艺流程图

2、砂浆锚杆施工

按设计要求，边墙锚杆采用φ22普通砂浆锚杆，环纵间距为1.2m×1.0m，长度为4.0m，砂浆锚杆采用风钻钻锚杆孔，锚杆钻孔利用台架施钻，按照设计间排距，尽可能垂直结构面打入，高压风吹孔。

再用风枪将锚杆送入孔内，并杆体位于孔位中央，用注浆泵将孔内注满早强砂浆，然后安装垫板，垫板必须用螺帽紧固在岩面上，增强锚杆与喷砼的综合支护作用。

锚杆尾端尽量焊接在拱架上，以便共同受力。

砂浆锚杆施工工艺框图见图

否

孔口处理

验收

固定锚杆

插入锚杆杆体

加工锚杆杆体

注浆准备

补孔

不合格

合格

测量定锚杆孔位

钻孔

清孔

验孔

填塞砂浆

进行下道工序

砂浆锚杆施工工艺流程图

边墙普通砂浆锚杆安装可用YT-28凿岩机前端自制的钎尾套将锚杆直接顶入围岩，或用大锤击入杆体，杆体完毕后用快硬水泥加堵塞孔口，按设计配合比进行注浆。

施工技术措施：

孔径要与锚杆直径相匹配，锚杆孔径应大于设计的锚杆直径15mm；孔深一般比锚杆稍长一些（10cm以上）；孔向应按设计方向钻进，垂直岩面；锚杆规格、长度、直径符合设计要求，锚杆杆体除锈除油。

3、钢筋网铺设

钢筋须经试验合格，使用前必须除锈，在洞外分片制作，安装时搭接长度不小于一个网格。

人工铺设贴近岩面，与锚杆和钢架绑扎连接（或点焊焊接）牢固。

钢筋网和钢架绑扎时，应绑在靠近岩面一侧，确保整体结构受力平衡。

喷混凝土时，减小喷头