隧道洞身开挖专项施工方案.docx
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隧道洞身开挖专项施工方案
白龙山隧道洞身开挖专项施工方案
一、工程简介
白龙山隧道位于六盘水市水城县玉舍乡，为分离式隧道全长4025m，最大埋深328m。
我标段为白龙山隧道后半段，都格段出口洞门型式为端墙式，右线起讫桩号K202+650-K204+675，全长2025m，出口段为曲线R-900，纵坡为-1.54%；左线起讫桩号ZK202+590-ZK204+600，全长2010m，出口段为曲线R-960，纵坡为-1.54%；隧道出口段，埋深14-53m，洞内加强支护，右线管棚长为28m，左线管棚长为40m，洞口边仰坡采用挂网锚喷防护。
白龙山隧道出口覆盖层为破残积碎石土层，岩体破碎，围岩为中风化灰岩，。
岩体呈碎裂状结构，透水性强，属较弱岩。
围岩无自稳能力，易坍塌，仰坡岩土稳定性差，易向下滑塌。
二、施工组织安排
1、施工前准备工作
施工前对图纸、资料等进行现场核对，并作补充调查，调查核对隧道所处的位置、地形、地貌、工程地质和水文地质、钻探图表、以及隧道进出口位置和其它相关工程的情况。
对图纸中发现的问题，立即反馈监理工程师和设计单位更正或确认。
施工前的平面复核和控制测量将由我单位精测队进行测量定位，施工中测量由隧道工程师、测量工程师组织测工操作，并由项目总工程师组织定期复测。
2、人员组织
计划安排2个隧道施工队，隧道施工队生活生产区均安排在隧道洞口附近，红线外侧，队伍生产区均设置一处钢筋加工区和喷射混凝土拌和站。
隧道施工队劳动力配置表
序号
工种
隧道1队
隧道2队
备注
1
开挖工
30
30
2
立架工
35
35
3
喷锚工
25
25
4
钢筋工
25
25
5
模板工
17
17
6
爆破工
4
4
7
混凝土工
20
20
8
机械工
15
15
9
焊工
12
12
10
电工
2
2
11
杂工
15
15
合计
200
200
3、机械设备配置
序号
机械设备名称
单位
数量
备注
1
混凝土输送泵
台
2
2
凿岩台车
台
2
3
凿岩风枪
台
34
另有4台备用
4
通风机
台
2
5
侧卸装载机
台
6
6
挖掘机
台
4
7
混凝土湿喷机
台
4
另有2台备用
8
空压机
台
10
9
发电机组
台
2
10
自卸汽车
台
14
11
加宽带衬砌台车
台
2
12
激光断面仪
台
2
13
锚杆机
台
6
另有2台备用
14
爬焊机
台
4
15
电焊机
台
10
另有2台备用
16
抽水泵
台
2
另有2台备用
4、隧道施工供电、供水、供风、通风排烟及施工排水
4．1供电
白龙山隧道出口为路基，地势较，施工方案从出口单向掘进，出口安装2台800KVA变压器。
隧道出口前期洞外安装800kVA变压器俩台，洞内低压电线截面积采用240mm2铝芯电线。
供出口至1200米处的施工用电，剩余740余米因低压供电线路铺设太长，洞外变压器所供电压产生电压降，电压线路损耗太大，若仍用现有的240㎜2铝芯电线送电，按照相关供电规范及施工经验，240㎜2三相线路供电半径不宜超过1.2km，为避免施工到1.3km以后，由于末端电压已达不到用电设备额定电压，导致大型用电设备由于电压低不能正常工作，延误工期。
为确保施工工期，采用高压电进洞，在洞内架设10kV高压电缆，专用洞室内安装变压器，以缩短低压供电距离，满足供电需求。
为防止停电故障影响施工，隧道施工队自备250KW发电机2台供停电用。
图2.1金山隧道出口高压进洞挂钩安装示意图
4.2供水
隧道掘进洞口山顶均设一个高位水池，供应施工用水，计划按200m3容积布置。
另外每个掘进洞口各安排1台高压125D多级水泵。
并配置备用抽水机。
确保施工水压不小于0.3MPa。
4.3供风
空压机配置：
掘进工作面采用风枪钻孔，主要用风为风枪钻孔、喷砼、打锚杆等。
每个工作面安排5台空压机，能够满足供风要求。
风管采用钢制可拆装的钢质管，主管上每隔300～500m分装闸阀。
4.4通风
根据隧道施工的实际情况，例如隧道何处设有紧急停车带，何处设有紧急通车道等，结合现有的实践经验，对隧道通风进行如下布局：
图2.2隧道通风方案图1
隧道通风方案如上图2.2所示，在隧道1洞口处安装两台射流通风机将洞外新鲜空气压入隧道中，若隧道开挖时，将两台对旋式轴流通风机安装在靠近开挖掌子面最近的一个横冲通之间的所有横冲通1、横冲通2、横冲通n均进行封闭处理，不让空气相互流动，这样整条隧道通风就近似为下图2.3所示：
图2.3隧道通风方案图2
若隧道过长，则在两台射流通风机及两台对旋式轴流通风机间安装一台引风机，以增加通风效果，具体的空气流动可分解为隧道撑子面一段，另外可分解为横冲通一段，隧道横冲道一段空气流动具体方式如下图2.4：
图2.4隧道空气流动图
根据动量守恒定律：
m1v1+m2v2=m3v3，m3v3+m4v4=m5v5
而依据能量守恒定律：
1/2m1v12+1/2m2v22=1/2m3v32，1/2m3v32+1/2m4v42=1/2m5v52
即m1v12+m2v22=m3v32，m3v32+m4v42=m5v52
所以此种通风方式的最终结果为两条隧道开挖撑子面到离撑子面最近一条横冲道段的空气都得到净化，其中一条隧道如上所述的隧道1，其空气一直保持新鲜干净，而另外一条隧道如上所述的隧道2，其空气一直较差，在隧道施工中，引风机的位置应当常移动（往撑子面前移动），为了加大空气的流动，提高空气的质量，在隧道2衬砌台车，靠撑子面一端前约为10m处安装一台对旋式轴流通风机，加大空气流动，将有毒气体迅速排出隧道2。
4.5排水
白龙山隧道属于顺坡施工，其顺坡积水由两侧水沟自然排出；施工作业面临时仰拱排水利用水泵将仰拱内积水排至排水沟处自然排出。
同时掌子面配备2台污水泵，防止掌子面出现涌水。
隧道反坡排水如图2.5所示。
图2.5隧道临时仰拱排水示意图
4.6洞内三管两线布置
图2.6三管两线布置示意图
三、施工方案及工艺
3.1施工方法
隧道按照“新奥法”原理组织施工，并根据工程地质、水文地质和不同围岩级别及周边环境选择相应施工工法，按全标段重点控制工期点，合理划分作业段，科学统筹，采取平行流水作业法施工。
暗洞段根据围岩情况，正洞Ⅲ级围岩施工方法以全断面为主，Ⅳ级围岩施工方法以台阶法和弧形导坑预留核心土法为主，Ⅴ级围岩一般段以三台阶七步作业法为主。
隧道开挖采用光面爆破，严格控制超欠挖，初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。
隧道开挖采用多功能作业台架配合风动凿岩机钻眼，实施光面爆破，光面爆破参数通过试验确定，并根据现场爆破效果不断进行调整，严格控制超欠挖。
隧道出碴采用挖掘机配合装载机装碴，大吨位自卸汽车运输。
隧道初期支护紧跟开挖及时施作，锚喷支护采用超前小导管和中空锚杆配合挂网喷砼施做；锚杆钻孔完毕后，要先进行清孔、注浆，再人工安装锚杆。
隧道喷射混凝土采用湿喷工艺施工，混凝土由混凝土拌和站集中拌和罐车运输，泵送入模。
施工将超前地质预报和监控量测纳入工序管理，施工过程中加强监控量测，仰拱超前、二次衬砌紧跟，以保证施工安全。
不良地质段坚持“早预报、预加固、弱爆破、强支护、紧封闭、快成环、勤量测、早衬砌、稳扎稳打、确保安全”的施工原则，组织施工。
浅埋及浅埋偏压地段除加强洞内监控外，同时加强地表监测，施工时遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的原则，注意对监控量测的数据进行分析、整理，发现异常情况及时反馈以便尽早提出处理方案。
3.2洞身施工
隧道施工遵循“弱爆破、短进尺、少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”的原则施工。
3.2.1洞身及附属洞室开挖方法
A.全断面法施工
全断面开挖法施工，配备多功能台架配合风钻进行钻孔作业，非电毫秒雷管、二号岩石乳化炸药光面爆破，全断面一次成型。
全断面开挖支护作业流程为：
超前地质预报→台架（车）、机具就位→全断面测量画线布眼→钻炮眼→装药爆破→清危排险→出渣→打锚杆→喷混凝土→稳定安全检查及监控量测→下一循环。
全断面法施工工艺流程图
采用挖掘机配合侧翻装载机装碴，自卸汽车运碴。
出碴完成后，先进行初喷砼，然后进行喷锚支护，支护紧跟开挖，以确保施工安全。
B.台阶法施工
台阶法开挖，见下施工工艺流程图。
上台阶采用多功能台架配合风钻打眼，下台阶采用风钻钻眼，实施光面爆破。
爆破后，上断面挖掘机扒碴，下断面采用挖掘机配合侧翻式装载机装碴，自卸汽车运输。
隧道开挖后及时施做锚、喷、网联合支护，下半断面开挖完仰拱施工紧跟。
台阶法施工工艺流程图
C.弧形导坑预留核心土法施工
隧道Ⅳ级围岩地段采用，弧形导坑预留核心土法开挖。
弧形导坑预留核心土法施工的上下台阶均采用人工风钻打眼，光面爆破，每循环开挖进尺不得超过两榀钢架。
爆破后，上断面采用挖掘机扒碴、下断面挖掘机配合侧翻式装载机装碴，自卸汽车运输。
隧道开挖后及时安装拱架施做锚、喷、网联合支护。
下半断面开挖后仰拱施工紧跟。
弧形导坑预留核心土法开挖示意图
D.三台阶七步法开挖
双线隧道Ⅴ级围岩深埋段及Ⅳ级围岩偏压段和浅埋段采用三台阶七步开挖法施工，尽量采用人工风镐配合长臂挖掘机开挖，侧翻式装载机装碴，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，每循环进尺不的超过0.6m。
E.双侧壁导坑法开挖
双侧壁导坑法开挖
双线隧道Ⅴ级围岩浅埋段均采用双侧壁导坑法施工。
双侧壁导坑施工时，将隧道分成六部，左右导坑间隔6～8m。
两侧壁导坑采用微台阶法开挖，剩余部分分四步开挖。
开挖中以人工配合挖掘机开挖为主，辅以控制爆破。
每个工序开挖循环进尺控制在0.6m，一般为一榀钢架间距，台阶长度3～5m。
采用PC78US-6型挖掘机配合小型装载机装碴，自卸汽车出碴。
双侧壁导坑法施工工序纵断面图
双侧壁导坑法施工工艺流程图
3.2.2隧道钻爆作业
当隧道围岩用风镐难以开挖时，为减少对围岩的扰动及降低振动强度，隧道Ⅲ级围岩采用预裂爆破结合光面爆破进行施工，V、IV级围岩松动控制爆破进行施工。
A.准备作业
1）根据围岩类别构造及现有的爆破器材，并依本施工队钻爆效果的分析资料，作出某一里程段的钻爆设计。
内容为炮眼（掏槽眼、临空眼、扩槽眼、掘进眼、内圈眼、周边眼、底板眼）布置深度、角度、装药量和装药结构，爆破顺序、导爆网路等。
a.爆破器材
主爆药采用爆炸性能、抗水性能、安全性能较好及环境污染小的2号岩石乳化炸药，规格为Φ32mm×250mm。
周边眼采用直径Φ25mm×250mm低爆速的光爆药卷。
装药结构为间隔装药，用竹片绑扎，导爆索传爆，根据围岩情况，对间隔距离和药量进行调整。
起爆材料采用1-20段的非电毫秒雷管起爆，塑料导爆管引爆，其中火雷管作为网络起爆用。
b.钻眼深度
钻眼深度综合考虑施工进度要求、钻机的效率、爆破有效进尺等因素确定。
掏槽眼比其它眼超深0.2m。
c.掏槽方式
根据洞内围岩的地质特性，Ⅱ、Ⅲ级围岩选用斜眼楔形掏槽法，Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用浅孔微振动直眼掏槽法。
d.光面爆破的主要参数
隧道开挖采用光面爆破，以减轻爆破对周边的扰动，控制超欠挖。
光面爆破的主要参数有周边眼的间距、光爆层的厚度、周边眼密集系数、周边眼的线装药密度等。
光面爆破参数通过试验确定，并根据现场爆破效果不
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