1隧道开挖作业指导书.docx

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1隧道开挖作业指导书

施工作业指导书

编号：

ZNTJ21BS-1

隧道开挖

编制：

复核：

批准：

中铁十四局集团山西中南部铁路通道

ZNTJ-21标项目经理部

二O一O年十一月

隧道开挖作业指导书

根据山西中南部铁路通道山东段隧道断面、地质情况，本线采用开挖方法主要有：

全断面法、台阶法、三台阶法、三台阶临时仰拱法、CRD法。

1.全断面法施工工艺

1.1全断面法施工工艺流程见图1。

　图1全断面法施工工艺流程

1.2施工方法

1.2.1、根据实际情况,Ⅲ级较好围岩采用全断面光面爆破法施工。

采用自制钻孔作业台架钻孔,湿喷混凝土施工。

挖掘机配合装载机装碴,自卸车出碴.施工中合理调整工序,实行“钻爆、装碴、运输、支护”平行作业,特别强调,一般情况每循环进行一次初期支护,至少每开挖2个循环进行初期支护,绝不允许初支距掌子面超过10米。

1.2.2、光面爆破施工工艺

1.2.2.1工艺流程

严格控制装药量及按照光面爆破设计施工，减少炮轰波对围岩的扰动，达到爱护围岩的目的。

采用钻孔台架为主，辅以人工风动凿岩机钻眼，非电毫秒雷管微差起爆。

见图2光面爆破设计流程图。

光面爆破受多种因素影响，包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素，现场围岩地质结构千变万化，爆破参数进行现场设计动态调整。

同一类围岩经试爆取得的技术参数，做为初步依据，每一循环爆破作业都要由有经验的爆破工程师根据上一循环爆破效果，以及本循环围岩特征进行适当调整，选择一组最佳技术参数。

上一循环是下一循环的预设计和试爆破。

1.2.2.2工艺要点

钻爆采用多功能凿岩台架为平台。

使用风动凿岩机钻孔作业：

固定人员司钻，固定部位孔眼，利用凿岩台车1层台架进行拱部周边眼及辅助眼钻孔，严格控制外插角和周边眼间距；利用2层台架司钻中部炮眼；利用3层台架司钻下部炮眼。

在拱部周边眼钻孔完毕后，利用平台进行装药联线作业。

整个钻孔过程，可分为准备、定位、开口、拔杆、移位五步。

准备：

开工前准备工作做到“四查”。

即：

查风动凿岩机各零部件；查水电及管路连接部位是否牢固；查钻头钻杆等配件是否备全；查易耗材料、器材是否有充分的备用量。

定位：

在掌子面画出各炮孔位置及中线和高程十字线，确定钻孔范围，并明确钻孔先后次序。

开口：

用风动凿岩机开口时缓慢推进，并特别注意钻臂方向与隧道中线的夹角是否符合设计外插角。

拔杆：

在整体性好的石质可中速较慢拔出；如遇破碎岩石卡钎时，应慢慢来回推进，使之拔出；如拔杆困难，再靠近该钻位重新钻眼，使之拔出。

移位钻孔：

钻好一个炮孔进行下一炮孔钻进时，要做到“准、顺、平、齐”。

准：

按周边孔参数要求，孔位要选准；顺：

侧墙孔孔口要顺开挖轮廓线布置，使孔底均位于开挖允许的超欠范围内；平：

各炮眼相互平行（孔口和孔底距相等）；齐：

孔底要落在同一平面上，爆出的断面要整齐，便于下一循环作业。

保证钻孔质量措施：

光爆钻孔时，由爆破设计技术员统一指挥协调行动，认真实行定人、定位、定机、定质、定量的“五定”岗位责任制；分区按顺序钻孔，避免相互干扰、碰撞、拥挤；固定钻孔班，以便熟练技术，掌握规律，提高钻孔的速度和准确性。

按各断面炮孔爆破设计装药量装药联线，周边眼采用φ25mm小直径药卷不隅合装药方式，其余炮眼采用连续装药，富水地段采用乳化防水炸药，掏槽眼采用复式楔形掏槽。

爆破材料采用1～17段非电毫秒雷管和塑料导爆管起爆，周边眼采用低爆速、低密度、高爆力、传爆性好的小直径2号岩石硝铵炸药（φ25mm直径），富水地段采用乳化炸药，厂制炮泥堵塞，导爆管复式网路联接，各部一次起爆。

围岩光面爆破通过不断的进尺,不断来调整、优化。

1.3光面爆破质量标准

1.3.1、开挖

1.3.1.1主控项目

1）隧道开挖断面的中线、高程必须符合设计要求,每次开挖后采用断面仪进行测量检查一次,并与设计轮廓线进行比较,

2）隧道开挖严格控制欠挖。

当围岩完整、石质坚硬时,岩石个别突出部分（每lm2不大于0.12）侵入衬砌应小于5cm。

拱脚和墙脚以上lm内严禁欠挖,采用自动断面仪测量周边轮廓断面,绘断面图与设计断面核对。

每一开挖循环检查一次。

3）洞身开挖中,在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的岩土成分、地下水情况、软弱夹层、地质构造、裂隙和破碎程度,核对设计地质情况,判断围岩稳定性,每一开挖循环检查一次,并填写掌子面地质素描资料。

4）光面爆破或预裂爆破钻眼前,应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置。

钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。

掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。

周边眼有间距允许偏差为5cm。

外插角应符合钻爆设计要求,眼底不应超出开挖断面轮廓线15cm。

每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼;

5）隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求,隧底范围石质硬时,岩石个别突出部分（每lm2大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。

用仪器测量底部高程,用断面仪测量周边轮廓断面,绘断面图与设计断面核对。

6）隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。

当需要进行加固

处理时,应符合设计要求。

1.3.1.2一般项目

1）光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率,硬岩不应小于80%,中硬岩不应小于60%,并在开挖轮廓面上均匀分布。

每一爆破开挖循环检查一次,对照钻爆设计资料,观察、计数检验炮眼痕迹保存率。

2）水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求，靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖，一次成型。

每开挖循环检查一次，采用观察、仪器测量。

2二台阶法

施工顺序：

上半断面开挖→上半断面支护→下半断面开挖→下半断面支护→仰拱、填充→拱墙衬砌。

二台阶法施工工艺图图3

开挖方法：

采用多功能作业台架风动凿岩机钻眼，光面爆破。

台阶长30m，每循环进尺2.5～3.0m。

施工步序见图4。

图4隧道开挖施工工艺框图

3.三台阶法施工工艺

施工流程：

⑴a利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。

b弱爆破开挖①部。

c施作①部导坑周边的初期支护，立即喷4.0cm厚混凝土，架立I18临时钢架，喷射15cm厚临时仰拱混凝土。

d钻设系统锚杆后喷射混凝土至设计厚度。

⑵a在滞后①部一段距离后，弱爆破开挖③部，施作③部导坑周边的初期支护，立即喷4.0cm厚混凝土，架立I20临时钢架，同时架立I18临时钢架，喷射15cm厚临时仰拱混凝土。

d钻设系统锚杆后喷射混凝土至设计厚度。

⑶a在滞后③部一段距离后，弱爆破开挖⑤部，施作⑤部导坑周边的初期支护，立即喷4.0cm厚混凝土，架立I20临时钢架。

d钻设系统锚杆后喷射混凝土至设计厚度。

⑷弱爆破开挖⑦部。

⑸灌注⑧部仰拱及隧道底部填充（仰拱和隧道底部填充分开施作），预留核心土的开挖时间。

⑹根据监控量测结果分析，初期直呼稳定后，利用台车一次性浇筑⑨部衬砌。

三台阶法施工工艺图图5

4.三台阶临时仰拱法施工工艺

由于本段双线铁路隧道的开挖断面大而且多为软岩，围岩变形甚至坍塌。

为确保施工安全，采用安全性、可靠性、稳定性好，能够较好控制围岩变形，及时封闭成环的三台阶法开挖。

（1）工艺流程:

三台阶临时仰拱法施工工艺流程如下图6所示：

（2）、主要施工程序

三台阶法施工时，将整个断面分成三个分部，按顺序开挖，其施工程序见下图7所示：

三台阶临时仰拱法开挖程序图图7

⑴a：

利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。

b：

弱爆破开挖①部。

c：

施作①部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立工18临时支架，喷射15cm厚临时仰拱混凝土。

d：

钻设系统锚杆厚复喷混凝土至设计厚度。

⑵a：

在滞后①部一段距离后，弱爆破开挖③部。

b：

施作③部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土架立工20初支钢架，同时架立工18临时钢架，喷射15cm厚临时仰拱混凝土。

d：

钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

⑶a：

在滞后③部一段距离后，弱爆破开挖⑤部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚混凝土架立工20初支钢架。

d：

钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

弱爆破开挖⑦部。

⑸灌注⑧部仰拱即隧道底部填充（仰拱和隧道底部填充应分次施作），预留核心土的挖出时间。

⑹根据监控测量结果分析，带初期支护收敛稳定后，利用衬砌模板台车一次性浇注⑨部衬砌。

5.CRD法施工工艺

1）具体开挖方法，其具体施工工序如图8。

2）施工要点

（1）为确保施工安全，上部导坑开挖循环进尺控制为1榀钢架间距（0.6～0.75m），下部开挖可依据地质情况适当加大，仰拱一次开挖长度依据监控量测结果、地质情况综合确定，一般不宜大于6m。

（2）中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响，当围岩变形达到设计允许的范围之内，并在严格考证拆除的安全性之后，方可拆除。

中隔壁混凝土拆除时，要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。

（3）中隔壁的拆除应滞后于仰拱。

（4）应配备适合导坑开挖的小型机械设备，提高导坑开挖效率。

CRD法开挖程序图图8

6初期支护

开挖法的初期支护由喷射混凝土、锚杆（管）、钢筋网和钢架等组成,各部分联合受力,初期支护应在开挖后立即施作,以保护围岩的自然承载力,其施工工艺流程见图9。

图9初期支护施工工艺流程

6.1初喷混凝土封闭岩面技术要求：

6.l.1初喷混凝土应在开挖后立即进行。

6.1.2用高压风自上而下吹净岩面,埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉。

6.1.3工作面滴水或淋水时,宜采用钻孔埋管做好引排水。

大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能,也可采用干啧形式快速封闭渗水岩面。

6.1.4喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求。

6.1.5喷射作业应分段分片依次进行,喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行,应避免上部喷射回弹料虚掩拱（墙）脚;先找平凹洼部分,后喷射凸出部分,各部平顺连接。

喷头应与受喷面垂直,喷嘴口至受喷面距离宜保持在1.0～2.0m,沿水平方向以螺旋形划圈移动。

6.2系统锚杆（管）、钢筋网施作应符合下列要求：

6.2.1初喷混凝土后应及时施作锚杆,锚杆必须设置垫板。

岩石隧道拱部系统锚杆必须带排气装置,采取沿锚杆孔进浆的施工工艺;黄土隧道系统锚杆按设计要求选用。

6.2.2钢筋网可采用为￠8或￠6的HPB235钢制作,网格尺寸宜采用20cmx20cm～25cmx25cm,搭接长度应为1～2个网格,网片间采用焊接方式连接。

6.2.3钢筋网随受喷面起伏铺设,其间隙不应大于3cm,钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固,且钢筋保护层厚度不应小于4cm。

6.3安装钢架应符合下列要求:

6.3.1拱部单元安装工序:

放样确定钢架基脚位置→施作定位锚杆→架设钢架→布设纵向连接筋。

6.3.2墙部单元安装工序:

墙脚部位铺设槽钢垫板一施作定位锚杆一对应拱部单元架设墙部钢架单元一布设纵向连接筋。

拱、墙部钢架单元宜采用栓接的方式连接。

6.3.3加强钢架拱（墙）脚锁脚锚杆（管）施工,各台阶每单元钢架拱（墙）脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角300打设4根或4根以上锁脚锚杆（管）,锁脚锚杆（管）与钢架牢固焊接,锁脚锚杆直径不应小于22mm,锁脚锚管直径不应小于42mm,长度不得小于3.5m,以控制基脚变形。

6.4施工注意事项及要求:

6.4.1钢架拱（墙）脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢,以保证钢架基础稳固。

安装前应清除基脚下的虚碴、虚土及杂物,

6.4.2钢架安装允许偏差:

钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过士5cm,垂直度允许偏差为士2°。

6.4.3钢架应与纵向连接筋、锁脚锚杆焊接牢固,以增强钢架的整体稳定性。

6.4.4锁脚锚杆施工应作为施工质量控制的重点,锁脚锚杆尾部宜加工成“L”型.钢架连接板应采用栓接牢固连接。

6.4.5钢架和初喷混凝土间有较大间隙时,每隔2m应采用骑马或楔形垫块顶紧;钢架与围岩的间隙不应大于5cm.

6.4.6喷射混凝土厚度应符合设计要求,二次复喷混凝土应分层喷射,每层厚宜为5～6cm.喷射混凝土表面应平顺,无空鼓、裂缝、松酥,平整度宜采用2m靠尺检查,允许偏差为侧壁5cm、拱部7cm。

7仰拱施工

7.1隧底开挖应采用全幅分段施工,上面铺设仰拱栈桥,每循环开挖长度宜控制在2～3m。

当仰拱施工滞后下部台阶开挖面30～40m时,应停止前方工作面开挖或短距离跳槽进行隧底开挖。

7.2隧底开挖后,应及时清除虚碴、杂物、泥浆、积水,立即初喷3～5cm厚混凝土封闭岩面,按照设计要求安装仰拱钢架,复喷射混凝土至设计厚度,使初期支护及时闭合成环。

7.3仰拱应超前拱墙衬砌,每循环浇筑长度宜为4～6m,仰拱应采用浮放模板支架成型。

仰拱混凝土应分段全幅浇筑,一次成型,不留纵向施工缝,仰拱施工缝和变形缝应设置止水带。

仰拱表面应平顺,不积水.

7.4仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑,浇筑前应清除仰拱表面的杂物和积水,连续浇筑,一次成型,不留纵向施工缝,填充混凝土强度达到5MP后允许行人通行,达到设计强度的100%后允许车辆通行。

仰拱填充表面坡度应符合设计要求,应平顺、排水通畅、不积水。

8施工控制要点

8.1隧道进洞前应做好洞顶及洞口防排水系统.洞顶及洞口排水沟应铺砌,用砂浆抹面,防止地表水及施工用水下渗,影响结构安全。

8.2、三台阶七步开挖法与弧形导坑预留核心土法施工应做好工序衔接,工序安排应紧凑,尽量减少围岩暴露时间,避免因长时间暴露引起围岩失稳。

8.3初期支护应及时封闭成环,全断面初期支护闭合时间宜控制在15d左右。

8.4仰拱应超前施作,仰拱距上台阶开挖工作面宜控制在30～40m。

铺设防水板、二次衬砌等后续工作应及时进行。

8.5二次衬砌距仰拱宜保持2倍以上衬砌循环作业长度,但不得大于50m。

8.6在满足作业空间和台阶稳定的前提下,应尽量缩短台阶长度,核心土长度应控制在3～5m,宽度宜为隧道开挖宽度的l/3～1/2.

8.7三台阶七步开挖法与弧形导坑预留核心发土法施工应严格控制开挖长度,根据围岩地质情况,合理确定循环进尺,每次开挖长度不得超过1.5m;开挖后立即初喷3-5cm混凝土,以减少围岩暴露时间。

8.8严格按设计要求施作超前支护,控制好超前支护外插角,严格按注浆工艺加固地层,保证隧道开挖在超前支护的保护下施工。

8.9隧道周边部位应预留30cm人工开挖,其余部位宜采用机械挖局部需要爆破时,必须采用弱爆破,不得超挖,施工时应严格制装药量,减少对围岩的扰动。

8.10中、下台阶左、右侧开挖应错开,严禁对开,左右侧错开离宜为2～3m。

8.11钢架应严格按设计及规范要求加工制作和架设。

钢架应架在坚实基面上,严禁拱（墙）脚悬空或采用虚碴回填。

钢架应与锁胸锚杆（管）焊接牢固。

8.12隧道超挖部位必须回填密实,严禁初期支护背后存在空洞。

必要时初期支护背后应进行充填注浆,保证初期支护与围岩密贴。

8.13施工过程中可采用增加拱（墙）脚锁脚锚杆（管）、增设钢架拱（墙）脚部位纵向连接筋、扩大拱（墙）脚初期支护基础及增设拱（墙）脚槽钢垫板等增强拱（墙）脚承载力等措施控制变形。

8.14应加强监控量测工作,根据量测结果,及时调整支护参数,确定二次衬砌施作时间,进行信息化施工管理。

8.15应完善洞内临时防排水系统,严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流,防止基底承载力降低。

当地层含水量大时,上台阶另挖工作面附近宜开挖横向水沟,将水引至隧道中部或两侧排水沟排出洞外,必要时应配合井点降水等措施,降低地下水位至隧道仰拱以下,确保施工顺利进行,反坡施工时,应设置集水坑将水集中抽排。

9.铁建设【2010】120号

为进一步加强软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工技术措施，确保软弱围岩及不良地质铁路隧道施工安全，针对当前隧道施工存在的突出问题，现对软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工提出如下技术规定，请认真贯彻执行。

以前所发有关规定、规范与此有矛盾的，以本规定为准。

一、洞口工程

1、隧道洞口应严格执行“早进晚出”原则。

加强洞口段超前支护和边仰坡防护设计，埋深较浅的隧道洞口段应采用明洞或半明半暗法进洞。

2、隧道洞口边仰坡工程应自上而下逐级开挖支护，及时完成洞口边仰坡加固、防护及防排水工程。

3、隧道洞口应按设计完成超前支护后，方可开始正洞的施工。

洞口段应及时形成封闭结构，严禁采用长台阶施工。

二、超前地质预报

1、施工图阶段经评估为高风险和极高风险的软弱围岩及不良地质隧道，超前地质预报的责任主体单位为设计单位，其超前地质预报工作由设计单位负责组织实施。

其他隧道超前地质预报的责任主体单位为施工单位，超前地质预报由施工单位专业人员实施。

2、岩溶及富水破碎层隧道，超前地质预报应采用以水平钻探为主的综合方法。

3、软弱围岩及不良地质隧道应由设计单位进行专项超前地质预报设计，及时收集分析预报资料，完善设计方案并指导施工。

三、隧道开挖

1、隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩地段、隧道浅埋、下穿建筑物及邻近既有线地段施工开挖应按照《爆破安全规程》采用控制爆破，或采用非爆破方法。

2、软弱围岩隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级地段采用台阶法施工时，应符合以下规定：

（1）上台阶每循环开挖支护进尺Ⅴ、Ⅵ级围岩不应大于1榀钢架间距，Ⅳ级围岩不得大于2榀钢架间距。

（2）边墙每循环开挖支护不得大于2榀。

（3）仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环开挖进尺不得大于3m。

（4）隧道开挖后初期支护应及时施作并封闭成环，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩封闭位置距离掌子面不得大于35m。

四、初期支护

1、双线Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道采用台阶法施工时，必须设置锁脚锚杆（管）等控制拱（墙）脚位移的措施。

双线Ⅴ级围岩隧道采用台阶法施工时应设置横向临时支撑或临时仰拱，临时支撑采用型钢，纵向每2榀设1处。

2、初期支护钢架应工厂化制造，出厂前必须进行检验、试拼装。

当采用格栅钢拱架时，应采用八字结格栅拱架。

3、喷混凝土应采用湿喷工艺，特殊地质条件下可另行设计。

五、监控量测

1、隧道监控量测应按现行《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）的规定建立等级管理、信息反馈和报告制度。

2、隧道监控量测应作为关键工序纳入现场施工组织。

监控量测必须设置专职人员并经培训后上岗。

对周边建筑物可能产生严重影响的城市铁路隧道，应实施第三方监测。

3、隧道拱顶下沉和净空变化的量测断面间距：

Ⅳ级围岩不得大于10m、Ⅴ级围岩不得大于5m.

4、隧道浅埋、下穿建筑物地段，地表必须设置监测网点并实施监测。

5、当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂停掘进，并及时分析原因，采取处理措施。

6、当采用接触量测时，测点挂钩应做成闭合三角形，保证牢固不变形。

六、二次衬砌

软弱围岩及不良地质铁路隧道的二次衬砌应及时施作，二次衬砌距掌子面的距离：

Ⅳ级围岩不得大于90m，Ⅴ、Ⅵ级围岩不得大于70m。

二〇一〇年七月二十八日