50031 西岭隧道洞身开挖.docx
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50031西岭隧道洞身开挖
500隧道工程
500.3洞身开挖
500.3.1西岭隧道洞身开挖
洞身开挖施工按从出口到进口的顺序进行，左洞出口段洞顶覆盖层较薄，属于典型的偏压浅埋类型，地质条件较差，应首先进洞，左右洞进度相差25～30m。
本隧道围岩分Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级四种围岩，洞口段为浅埋亚粘土层，洞内洞顶及侧壁以全风化熔结凝灰岩、砂土状强风化熔结凝灰岩和碎块状强风化熔结凝灰岩为主，外履坡积亚粘土，拟洞口Ⅴ级围岩段采用CRD法单侧壁导坑法开挖，开挖方式采用人工开挖或弱爆破开挖，Ⅳ级采用上下台阶法施工，Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面施工，钻爆全部采用光面爆破。
500.3.1.1施工前提条件
现场已经进行了详细的调查研究，对设计图纸进行了会审和核对，隧道总体施工组织设计已经编制完毕。
洞身施工人员、设备机械已进场。
施工现场便道和临时设施、临时排水等已经完成。
水电风设施已经组织完成。
工程用有关建筑材料、爆破材料已经进场并进行了相关实验。
导线复测和水准测量已经完成并经现场监理工程师核对完毕。
500.3.1.2Ⅴ级围岩CRD单侧壁导坑法开挖
500.3.1.2.1施工工艺
图500-3-1：
单侧壁导坑开挖施工工序横断面示意图
图500-3-2：
单侧壁导坑开挖施工工序平面示意图
⑴开挖侧壁导坑左上断面：
洞口施工辅助措施施作完成并经检验合格后，进行左上断面的开挖，以风镐、挖掘机为主，人工配合整修，尽量不采用爆破，破碎围岩及软弱围岩地段采用弱爆破开挖，土石方由自卸车运至弃碴场。
开挖进尺控制在2榀钢拱架之内，以确保围岩结构稳定及施工安全。
⑵初期支护：
开挖完成后应立即进行导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，安装Φ22组合式锚杆挂钢筋网，架立型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚钢管，同时施作临时仰拱，复喷混凝土至设计厚度，必要时掌子面喷射5cm厚砼进行封闭；
⑶开挖侧壁导坑左下部分：
左上断面开挖进尺约3m之后开挖侧壁导坑左下部分，方法同⑴，同时拆除临时仰拱。
⑷左侧导坑下半断面初期支护：
开挖完成后应立即对导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，安装Φ22组合式锚杆挂钢筋网，接长型钢钢架和I18临时钢架，安设仰拱钢支撑并在拱脚位置钻设锁脚钢管，必要时可安设I18横撑（或施作卡口梁），复喷混凝土至设计厚度，必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面。
⑸开挖右侧导坑上半断面：
滞后于左下断面一段距离后进行右侧导坑上半断面的开挖，方法同⑴。
⑹右侧导坑上半断面初期支护：
开挖完成后应立即进行导坑周边的初期支护和临时支护，方法同⑵。
⑺开挖剩余部分；方法同⑴。
⑻剩余部分初期支护：
方法同⑷。
⑼拆除侧壁临时支护。
⑽灌注仰拱砼。
⑾铺设环向盲沟及防水板，整体灌注二衬砼。
500.3.1.2.2控制要点
⑴为确保施工安全，上导坑⑴、⑸部的开挖循环进尺控制为2榀钢架间距，下部⑶、⑺部的开挖可依据地质情况适当加大。
⑵中间支护系统的拆除：
中间支护系统的拆除时间应考虑其对后续工序的影响，通过围岩监控量测进行确定。
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。
同时要注意后续作业的及时跟进。
如围岩稳定条件满足设计要求，临时支撑可在仰拱混凝土浇筑前一次性拆除，一次拆除长度依据仰拱浇筑长度确定（一般为4～6m）。
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。
可采用风镐由上至下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土，以及临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土，临时钢构件采用气焊烧断。
500.3.1.3Ⅳ级围岩台阶法开挖
采用台阶法开挖，上台阶采用自制钻孔台车钻眼，下台阶采用掘进台车开挖。
图500-3-3：
台阶法施工工序横断面示意图
⑴施工超前锚杆：
使用气腿式凿岩机沿拱顶150°范围钻孔，安装Φ22水泥药卷锚杆，锚杆长为4m，环向间距60cm，纵向间距2m，外插角15°。
⑵开挖上断面：
超前辅助措施施作完成并经检验合格后，进行上断面的开挖，采用光面爆破，每循环进度控制在2.2～2.5m之间，土石方由自卸车运至弃碴场。
⑶上断面初期支护：
开挖完成后应立即对开挖断面进行初期支护，即初喷4cm厚混凝土，安装Φ22水泥药卷锚杆挂钢筋网，架立钢格栅，复喷混凝土至设计厚度。
⑷开挖下半断面：
上半断面开挖进行一段距离后可进行下半断面的开挖，方法同⑵。
⑸下部开挖：
开挖完成后应立即对开挖断面进行初期支护，即初喷4cm厚混凝土，挂钢筋网，架立钢格栅，复喷混凝土至设计厚度。
⑹灌注仰拱砼。
⑺铺设环向盲沟及防水板，整体灌注二衬砼。
500.3.1.4Ⅱ、Ⅲ级围岩全断面开挖
Ⅱ、Ⅲ级围岩，大部分处于隧道中部，覆盖层较厚，岩性为花岗岩，自稳能力强，整体性较好。
采用全断面光面爆破一次成型。
500-3-4：
全断面施工工序横断面示意图
⑴全断面爆破开挖：
采用光面爆破，每循环进度控制在3.2～3.5m之间，土石方由自卸车运至弃碴场。
⑵初期支护：
爆破开挖完成后，排除危石，初喷4cm厚混凝土，安装Φ22水泥药卷锚杆挂钢筋网，复喷混凝土至设计厚度。
⑶铺设环向盲沟及防水板，整体灌注二衬砼。
500.3.1.5钻爆方法
钻爆作业采用光面爆破，钻爆设计按光面爆破法进行设计。
⑴Ⅴ级围岩爆破方法
针对不同的围岩级别，具体实施的爆破方法为：
图500-3-5：
Ⅴ级围岩钻爆开挖地眼布置图
Ⅴ级围岩岩层风化破碎程度严重，自稳能力很差，采用CRD单侧壁导坑掘进，出口浅埋段为残坡积土以风镐、挖掘机为主，人工配合整修，遇孤石采用弱爆破进行挖除；破碎围岩及软弱围岩地段采用弱爆破开挖。
①由于围岩软弱，易于钻孔，光爆设计时沿开挖轮廓线布置一排紧密的空孔，隔2～3孔装药，相邻孔距取孔径的8～12倍，即孔径为30-50cm。
②根据围岩情况，取保护层厚度40～50cm为宜，厚度过大，保护层不易剥落，厚度过小，则起不到对设计轮廓的保护作用。
③由于围岩强度较低，为保证施工安全，每循环进尺控制在2榀钢拱架（0.8～1.4m）之内，钻眼深度比开挖深度0.2m。
④周边眼采用双导爆索装药结构，隔孔装药，眼间距E=0.3m，q=0.1Kg/m。
⑤炸药单耗按0.3～0.4Kg/m3。
⑥图示中1-5为爆破起爆顺序。
施工过程中做好地质预报告监控量测，以便及时调整参数。
⑵Ⅳ级围岩爆破方法
Ⅳ级围岩上下台阶开挖，拱部采用减轻地震动光爆；当围岩条件允许，下部可一次性挖完时，采用边墙部位预裂爆破方法。
图500-3-6：
Ⅳ级围岩炮眼布置图
①Ⅳ级围岩拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破设计。
②拱部采用斜眼复式掏槽，周边眼采用不耦合间隔装药结构。
③图中数字表示雷管起爆段数。
④施工中，应根据爆破效果及时修改爆破参数。
⑶Ⅱ、Ⅲ级围岩爆破方法
Ⅱ、Ⅲ级围岩采用全断面开挖方法，爆破设计见图
图500-3-7：
Ⅱ、Ⅲ级围岩全断面爆破设计图
⑷主要爆破参数的初步设计
爆破试验确定爆破参数
施工前首先要根据地质调查结果，选择有代表性的位置，采用利文斯顿爆破漏斗理论，进行现场爆破试验，提出爆破参数。
①周边眼:
周边眼光爆参数的选择：
包括周边眼间距E，炮眼密集系数m，最小抵抗线W，不耦合系数D，周边眼装药集中度q。
根据设计提供地质资料，结合我单位以往施工经验，本隧道初步设计周边眼光爆参数可按表选取。
周边眼光爆参数表表500-3-1
围岩级别
装药不耦合系数D
周边眼间距E（cm）
周边眼最小抵抗线W
相对距E/W
周边眼装药集中度（kg/m）
Ⅱ
1.2～1.50
45～60
60～80
0.80～1.00
0.25～0.40
Ⅲ、Ⅳ
1.50～2.00
35～50
50～70
0.80～1.00
0.15～0.25
Ⅴ
2.00～2.50
20～40
40～60
0.50～0.80
0.07～0.12
注:
表中Q系按2号岩石硝铵炸药计算,采用其他炸药时换算系数K按下式计算:
K=1/2（2号岩石炸药猛度/换算炸药猛度+2号岩石炸药爆力/换算炸药爆力）。
周边眼装药结构：
本隧道周边眼爆破均采用不耦合装药结构。
其中Ⅴ级围岩采用双传爆线装药结构，Ⅲ、Ⅳ类围岩采用竹片、传爆线、小直径药卷间隔装药结构。
破碎地段，周边眼采用钻密眼，人为切开一条缝不装药或隔孔装药措施。
②掏槽眼
宜选用复式楔型掏槽，单侧掏槽眼的行间距及列间距应控制在30cm内，并采用分段起爆方式。
③炮眼布置方式：
周边眼、内圈眼环形布孔，掘进眼采用线性布孔方式。
④装药量计算：
先根据周边眼的装药集中度和掏槽眼的装药长度进行周边眼和掏槽眼的药量计算，其他炮眼按式（2-1）计算，按式（2-2）复核，科学进行药量分配。
单眼装药量计算公式q=k·a·w·L·λ式（2-1）
总装药量计算公式Q=k·L·S式（2-2）
式中K一单位炸药消耗量，0.72～1.27kg/m3
a一炮眼间距，m；
w一炮眼爆破方向的抵抗线，m；
L一炮眼深度，m；
S—开挖断面积，m2。
炮眼部位系数，按表500-3-2、表500-3-3选取。
软弱围岩炮眼部位系数表表500-3-2
炮眼
部位
掏槽
炮眼
扩槽
炮眼
掘进
槽下
掘进
槽侧
掘进
槽上
内圈
炮眼
二台
炮眼
底板
炮眼
λ
2～3
1.5～2
1～1.2
1
0.8～1
0.8～1预0.5～0.8光
1.2～1.5
1.5～2
硬岩、中硬岩炮眼部位系数表表500-3-3
炮眼
部位
掏槽
炮眼
扩槽
炮眼
掘进
槽下
掘进
槽侧
掘进
槽上
内圈
炮眼
二台
炮眼
底板
炮眼
λ
10～20
1.2
1
0．95
0.9
0.85
1.05
0．6
⑤起爆顺序安排：
预裂爆破时先预裂后掏槽，然后扩槽、掘进眼、二台眼、内圈眼；光面爆破从掏槽眼开始，由内向外，最后是周边光面爆破。
⑸减轻地震动爆破措施
采用微震光面爆破，减轻地震动影响，减小对围岩的扰动，是保证本隧道软弱围岩施工安全的重要措施，其施做要点是：
①密打眼，少装药，并根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量。
计算式为：
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Ⅴ=5cm/s；
R—爆破安全距离，m；
K—地形、地质影响系数；a一衰减系数。
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。
②加强爆破震动地震波测试。
③合理安排段间隔时差：
为避免爆破震动波形叠加，降低爆破震动强度，毫秒雷管跳段使用，段间隔时差控带在100ms左右。
④根据以往施工经验，爆破产生大振速部位通常为：
掏槽爆破、底板或底角爆破、周边光面（预裂）爆破，为此，采用的手段一是采用楔形复式掏槽技术；二是根据计算单响起爆药量，将底板眼、周边眼等，分段进行起爆。
⑹光面爆破施工程序及作业标准
为保证光爆施工实行程序化、标准化作业，我们制定了以下光爆作业程序及作业标准，施工工艺流程详见表5。
炮眼、眼痕率在85%～90%以上。
①放样布眼
钻眼前，用激光准直仪定向，经纬仪、水平仪、钢尺相配合，测量人员用红油漆准确给出开挖断面的中线和轮廓线，标出炮眼位置，其误差不超过5cm（距开挖面每50米埋设一个中线桩，每100米设一个临时水准点）。
②定位开眼
采用风动凿岩机钻眼，其轴线与隧道轴线要保持平行。
就位后按炮眼布置图正对钻孔。
对于掏槽眼和周边边眼的钻眼精度要求比其它眼要高，开眼误差控制在5cm以内。
③钻眼
按照不同孔位，将钻工定点定位。
钻工要熟悉炮眼布置图，要能熟练的操作凿岩机械，特别是钻周边眼，一定要由有较丰富经验的老钻工司钻，有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角（眼深3m时，外插角＜3度；眼深5m时，外插角2度），使两茬炮交界处台阶不大于10cm。
同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底落在同一平面上。
④清孔
装药前，用炮钩和高压风将炮眼内石屑刮出吹净。
⑤装药
装药需分片分组，按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要“对号入座”，要定人、定位、定段别，不得乱装药。
所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。
⑥联结起爆网路
按设计的联接网络实施。
起爆网路为复式网路，以保证起爆的可靠性和准确性。
联结时要注意：
导爆索的连接方向和连接点的牢固性；导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，网路联好后，要有专人负责检查。
⑦非点炮人员撤离安全区后才能引爆。
爆破后，如有瞎炮，要进行专门处理，并及时检查光爆效果，分析原因，调整爆破设计。
⑧爆破完成后采用装载机配合挖掘机挖、装，自卸车运的方式，将洞身土石方运至指定弃土场。
500.3.1.6质量要求
500.3.1.6.1开挖预留沉降量与光面爆破控制标准
开挖轮廓线预留变形量表500-3-4
围岩级别
Ⅴ
Ⅳ
Ⅲ
预留变形量（cm）
7～10
5～7
3～5
序号
项目
硬岩
中硬岩
软岩
1
平均线怕超挖量（cm）
10
15
10
2
最大线怕超挖量（cm）
20
20
15
3
两炮衔接台阶最大尺寸（cm）
10
10
10
4
残眼率（%）
≥90
≥75
≥55
5
局部欠挖量（cm）
5
5
5
6
炮眼利用率（%）
90
95
100
光面爆破炮眼痕迹保存率表500-3-5
500.3.1.6.2洞身开挖实测项目
表500-3-6
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
权值
1△
拱
部
超
挖
（mm）
破碎岩、土
（Ⅴ、Ⅵ级围岩）
平均100，最大150
水准仪或断面仪：
每20一个断面
3
中硬岩、软岩
（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩）
平均150，最大200
硬岩
（Ⅰ级围岩）
平均100，最大200
2
边
墙
超
挖
（mm）
每侧
+100，-0
尺量：
每20m检查一处
2
全宽
+200，-0
3
仰拱、隧底超挖（mm）
平均100，最大250
水准仪：
每20m检查3处
1
外观鉴定：
洞顶无浮石。
钢筋网支护实测项目表500-3-7
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法或频率
权值
1△
网格尺寸（mm）
±10
尺量：
每50m2检查2个网眼
3
2
钢筋保护层厚（mm）
≥10
凿孔检查：
每20m检查5点
2
3
与受喷岩面的间隙（mm）
≤30
尺量：
每20m检查10点
2
4
网的长、宽（mm）
±10
尺量
1
外观鉴定：
钢筋网与锚杆或其它固定装置连接牢固，喷射混凝土时不得晃动。
喷射混凝土支护实测项目表500-3-8
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法或频率
权值
1
喷射混凝土强度
（Mpa）
在合格标准内
按附录E检查
3
2△
喷层厚度
（mm）
平均厚度≥设计厚度；检查点的60%≥设计厚度；最小厚度≥0.5设计厚度且大于50
凿孔法或雷达检测仪：
每10m检查一个断面，每3m检查一个点
3
3△
空洞检测
无空洞、无杂物
凿孔法或雷达检测仪：
每10m检查一个断面，每3m检查一个点
3
外观鉴定：
无漏喷、离鼓、裂缝、钢筋网外露现象
锚杆支护实测项目表500-3-9
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法或频率
权值
1
锚杆数量（根）
不小于设计
按分项工程统计
3
2△
锚杆拔力（KN）
28d拔力平均值≥设计值，最小拔力≥0.9设计值
按锚杆数1%且不小于3根做拔力试验
2
3
孔位
±50
尺量：
检查锚杆数的10%
2
4
钻孔深度（mm）
±50
尺量：
检查锚杆数的10%
2
5
孔径（mm）
符合设计要求
尺量：
检查锚杆数的10%
2
外观鉴定：
钻孔方向应尽量与围岩和岩层主要结构垂直，锚杆垫板与岩面紧贴。
钢支撑支护实测项目表500-3-10
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法或频率
权值
1△
安装间距（mm）
50
尺量：
每榀检查
3
2
保护层厚度（mm）
≥20
凿孔检查：
每榀自拱顶每3m检查一点
2
3
倾斜度（mm）
±2
测量仪器检查每榀斜度
1
4
安装偏差
（mm）
横向
±50
尺量：
每榀检查
1
竖向
不低于设计标高
5
拼装偏差（mm）
±3
尺量：
每榀检查
1
外观鉴定：
无污秽、无锈蚀和假焊，安装时基底无虚渣及杂物。
接头连接牢固。
500.3.1.7安全文明
⑴隧道施工中必须密切注意围岩及地下水等的变化情况，当施工方法或支护结构不适应于实际围岩状态时，必须采取应急措施，并经批准后及时采用合适的施工方法或支护结构。
⑵洞内作业应做到工序衔接，工区分明，各作业工序无相互干挠，通道畅通。
⑶隧道开挖作业应合理安排支护等其他工序的顺序。
软弱围岩施工必须先护后挖，初期支护紧跟开挖面；铺底作业应及时跟进，保证道路情况良好。
⑷应保持洞内平整，铺底工序应尽可能先行，做到排水通畅，洞内、洞外无积水，不泥泞。
⑸钻眼
①钻眼前，应首先检查工作面是否处于安全状态，灯光照明是否良好，支护、顶板及两帮是否牢固，有无松动的岩石，如有松动的岩石应及时支护或清除；检查加固操作平台，确保钻眼作业平台不变形不垮塌。
②凿岩机钻眼时，必须采取湿式凿岩机或带有捕尘器的凿岩机。
③使用支架的风钻钻眼时，应将支架安置稳妥。
④钻凿各类眼时，应精心注意不同眼的超深量，即掏槽眼深、辅助眼深、二圈眼深、周边眼深，超深量应由爆破断面大小、岩性等确定，均应在爆破设计说明书中注明，严禁在残眼中继续钻眼。
⑤进洞施工人员必须戴安全帽、防护手套、穿工作服；电工和电钻工还应绝缘鞋和戴绝缘手套。
⑥大型钻孔台车进出洞经过的路段和临时台架，要认真检查安全限界，并派专人指挥，就位后不得倾斜。
⑹爆破
①每日放炮时间和次数，应据施工条件明确规定，装药离放炮时间不大于30min。
②遇有下列情况时严禁装药爆破：
照明不足；工作面岩石破碎尚未支护；发现流沙、流泥未经妥善处理；可能有大量溶洞及高压水涌出的地段。
③火花起爆时，一个爆破工一次点爆不宜超过5个。
有水地段内不得使用火花爆破，药卷应有防水套管工作用防水炸药。
④洞内爆破不得使用TNT、苦味酸、黑色火药等产生大量有害气体的炸药。
⑤爆破后必须经过通风排烟，且其相距时间不得少于15min，并经过以下各项检查和妥善处理后，其他工作人员才准进入工作面。
一是检查有无瞎炮及可疑现象；二是检查有无残余炸药或雷管；三是检查顶板、两帮有无松动石块；四是检查支护有无损坏与变形。
⑥有瞎炮时必须由原爆破人员按规定办理。
⑦装炮时严禁火种，严禁装药打眼同时进行，无关人员与机具等均撤至安全地点。
⑧隧道双向开挖接近25m贯通时，两端施工应加强联系，统一指挥，并采取浅眼低药量，控制爆破。
当两开挖面间的距离剩下15m时，应改为单向开挖，并将人员机具撤走，在安全距离处设立警告标志，直到贯通为止。
⑨爆破器材的加工，应在远离洞口50m外的加工房中进行。
⑺装渣与运输
①运输车辆不得人料混装。
洞内运输车辆必须限速行驶。
洞内倒车与转向，必须开灯、鸣笛；洞口、平交道口和狭窄的施工场地，应设置“缓行”标志，必要时宜安排人员指挥交通。
②进入隧道的机械车辆，必须选用有净化装置的柴油机。
通风状况良好时，方可采用汽油机械车辆。
③机械装渣作业应设专人指挥，严格按操作规程进行。
装渣不得高于车厢，装渣时，装渣机与运渣车之间不得有人，并不得损坏已有的支护及临时设备。
④洞外卸渣线应妥善布置，卸渣点路面应保持4%的上坡，在渣堆边缘内80cm处必须设置挡木及标志；卸渣时有专人指挥卸渣、平整；卸渣场地应修筑排水设施和其他防护工程，确保地表径流不致冲蚀弃渣堆。
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