隧道全断面开挖工程施工设计方案.docx
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隧道全断面开挖工程施工设计方案
xx高速公路二期工程
隧道全断面开挖施工方案
中交路桥北方工程有限公司
xx高速xx标项目经理部
xx年xx月xx日
一、编制依据
1.1、xx高速公路二期工程xx合同段两阶段施工图设计图纸，总监办下发的文件和要求。
1.2、《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）
1.3、《公路工程施工安全技术规范》（JTJ076-95）
1.4、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
1.5、《公路工程国内招标文件范本》（2003年版）。
1.6、现场踏勘及调查了解的施工环境、条件等。
1.7、xx省高速公路《隧道施工标准化指南（试行）》。
二、工程概况
xx隧道位于xx境内，为双向六车道分离式隧道。
隧道洞身位于平曲线上，左洞位于R=1120米曲线上，右洞位于R=1110米曲线上。
左右洞均部分洞身位于超高段，左洞横坡为4%~2%，右洞横坡为-4%~2%。
左洞进口桩号为ZKxx+xxx，左洞出口桩号为ZKxx+xxx，长x米，纵坡采用-1.563%、+0.563%；右洞进口桩号为YKxx+xxx，右洞出口桩号为YKxx+xxx，长x米，纵坡采用-1.555%、+0.577%。
隧道建筑界限：
行车道宽度为3×3.75m，左侧向宽度为0.5m，右测向宽度为1.0m，左侧设检修道宽0.75m，右侧设检修道宽1.0m，净高5m。
本隧道的Ⅰ级、Ⅱ级围岩采用全断面光面爆破的方法掘进；围岩为微风化花岗岩，坚硬岩，完整或较完整，围岩稳定。
本隧道区地表水不发育，地下水主要为风化带网状孔隙裂隙水和基岩裂隙水，多呈潮湿或点滴状出水，无溶岩、涌水等不良地质。
三、施工方案
开挖支护按新奥法原理组织施工。
根据设计及现场施工实际条件，本隧道的Ⅰ级、Ⅱ级围岩采用全断面光面爆破的方法掘进。
开挖施工采用YZ28型气腿式凿岩机配合自制开挖台车钻爆开挖。
1、施工准备
1.1、导线控制点、水平基点已布设，轴线放样和标高测量满足施工要求。
1.2、围岩周边收敛仪、精密水准仪等监控量测仪器齐全，洞口监控量测点已布设，量测数据反馈信息满足开挖正常作业要求。
1.3、钻孔台车、出渣运输车辆等各项机械设备性能良好可靠，可满足施工需要。
1.4、供电、供水、供风及排水等辅助作业能满足施工需要。
1.5、对施工队伍进行技术交底。
2、钻爆设计
2.1、爆破材料
采用非电毫秒雷管（1～20段），炸药采用2号岩石硝铵炸药和2号乳化炸药，规格为φ32×20cm药卷。
周边眼用2号乳化炸药，间隔装药，其它眼均用2号岩石硝铵炸药，连续装药。
起爆系统采用导爆管传爆，以集束为主的混合联接引爆网络。
2.2、非电微差起爆网络设计
爆破震动与同段起爆的炸药量密切相关，采用非电微差起爆技术，不但控制单段雷管的起爆药量，又能有效地控制每段雷管间的起爆时间，使爆破震动波形不叠加。
这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果，又能消除爆破震动的有害效应。
网络起爆采用孔内微差的方式，选用1～20段非电毫秒雷管，段差控制在50～80ms。
2.3、掏槽形式及装药结构设计
“有无进尺看掏槽”，隧道爆破的掏槽眼是爆破成败的关键，为减少钻眼数量，加快施工进度，掏槽设计均采用楔形掏槽形式。
2.3.1、掏槽形式设计如下图：
2.3.2、装药结构设计：
为更好地达到光爆效果，周边眼采用不耦合间隔装药结构。
其余炮眼采用连续装药。
如下图所示：
2.3、钻爆参数
2.3.1、炮眼深度L，孔径d
本隧道全断面掘进深度初步设计为3.5米，炮眼深度3.7米，掏槽眼加深10%。
孔径d使用钻头为42mm，确定d=42mm。
2.3.2、炮眼布置
炮眼布置根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10%。
辅助眼、内圈眼、底板眼均比掏槽眼、周边眼稀一些，而与掘进眼相比，适当加密，扩槽眼的作用是将槽腔进一步扩大，为后续的爆破提供良好的临空面条件；为保证爆破效果，扩槽眼适当加密。
内圈眼装药量过大或过于集中，均会引起围岩的破坏，因此必须适当加密，使炸药量能在内圈眼带均匀分布，减小围岩的爆破破坏。
扩槽、掘进眼的爆破，有部分岩碴被抛出开挖面以外，还有部分岩碴堆积在底板上，增加了底板眼爆破的负荷，为克服这一现象及保证底部的爆破效果，底板眼也适当加密。
它们的间距或抵抗线一般为掘进眼的80%左右。
掘进眼一般均匀布置，采用环形布置形式，周边眼参数经验计算式：
周边眼间距E=（8～18）d（d为炮眼直径）cm
抵抗线W=（1.0～1.5）Ecm
抵抗线均小于同排炮眼间距，常为炮眼间距的80%～100%，根据公式及经验本隧道的Ⅰ、Ⅱ级围岩取E=60cm，W=75cm；各炮眼参数如下：
周边眼参数表
围岩类别
周边眼间距（cm）
周边眼抵抗线W（cm）
相对距离E/W
装药集中度（kg/m）
Ⅰ、Ⅱ级围岩
60
75
0.8
0.30
内圈眼间距75cm；
掘进眼间距90~100cm
底板眼间距60cm；围岩整体性较好段可取65cm，炮眼布置图按60cm布置，可根据情况调整；
掏槽眼间距90cm；
辅助眼间距110cm。
2.3.3、药量计算
（1）总炸药量的计算
Q=KLS
式中Q—一次爆破总装药量；
K—单位岩石爆破炸药消耗量，Kg/m3；
L—炮眼深度，m；
S—断面积，m2；
炸药分配完后，按装药卷或半药卷的档次进行调整，以便于装药施工。
（2）单眼装药量的计算
隧道爆破，炮眼所在部位不同，所起的作用是不同的。
掏槽眼要求抛掷；掘进眼只要求松动，而在掏槽部位的两侧与其上下各部份的炮眼要求又不一样，侧部要求松动，上部要求弱松动，下部要求加强松动，周边眼要求光面爆破，底板眼则要用抛掷爆破的药量，所以各部位炮眼的装药量是不同的。
硬岩炮眼药量的分配：
周边眼的线装药密集度系数一般为q=0.2～0.4Kg/m，本设计取0.3Kg/m。
掏槽眼的装药，其长度约为炮眼深度的90%～95%。
其它眼的装药量按下式计算
q=KaWLλ
式中；q—单眼装药量
K—炸药单耗，kg/m3
W—抵抗线，cm；
a—炮眼间距，m;
L—炮眼深度，m；
λ—炮眼所在部位系数，参见下表；
其它炮眼的装药长度参照软弱围岩药量分配公式，但炮眼所在部位系数λ按下表选取；
炮眼部位系数
掏槽
扩槽
掘进
槽下
掘进
槽侧
掘进
槽上
内圈
底板
周边
λ
1～2
1.2
1.00
0.95
0.90
0.85
1.05
0.6
最后再根据施工出发，将炸药量调整为半卷或整卷量。
根据公式及经验得Ⅰ、Ⅱ级围岩段各孔装药量见装药量计算表。
2.3.4、炮眼布置图及装药量表
以上布置图和装药量计算表按Ⅰ级围岩Z1型复合支护构造的-4%横坡设计，其他不同横坡段及Ⅱ级围岩Z2型复合支护构造稍做调整。
3、钻爆施工
3.1、测量放样布眼
中线、水平控制点布设：
为便于检查开挖断面的尺寸及形状，在施工中设置控制点。
中线施工控制点在直线地段每10米设一个，曲线地段每5米设一个，中线控制点应设在拱顶处，水平施工控制点每10米设一个。
中线、水平基点布设：
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。
钻眼前定出开挖断面中线、水平线，用红油漆准确绘出开挖断面轮廓线，并标出炮眼位置，经检查合格后方可钻眼。
3.2、定位开眼
采用人工搭建施工平台配多台风动凿岩机钻眼，其轴线与隧道要保持平行。
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内。
3.3、钻眼
按照不同孔位，将钻工定点定位。
钻工需熟悉炮眼布置图，能熟练的操作凿岩机械，特别是钻周边眼，要由有较丰富经验的老钻工开钻，有专人指挥，确保周边眼有准确的外插角，使两茬炮交界处台阶不大于15cm。
同时，根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。
施工时控制好炮眼的角度、深度、密度，使之符合设计要求，是保证光爆质量的关键之一，为此，需符合下列精度要求：
①掏槽眼：
眼口间距误差和眼底间距误差不大于5cm。
②辅助眼：
眼口排距、行距误差均不大于5cm。
③周边眼：
沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不大于5cm；眼底不超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm；眼深误差不宜大于100mm。
④内圈炮眼至周边眼的排距误差不大于5cm，炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼宜采用相同的斜率。
⑤当开挖面凹凸较大时，按实际情况调整炮眼深度，并相应调整药量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底在同一垂直面上。
3.4、清孔及成孔检查
钻眼完成后，严格成孔检查。
按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼重钻，经检查合格后才能装药爆破；装药前，用高压风、水将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净。
3.5、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。
3.6、联结起爆网路
按设计的联结网络实施。
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联结点的牢固性；导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数相同；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。
3.7、引爆
非点炮人员撤离安全区后才能引爆。
爆破后，如有瞎炮，进行专门处理，并及时检查厚度光爆效果，分析原因，调整爆破设计。
3.8、出碴
隧道出碴采用无轨运输方式,根据现场施工条件及弃渣场距离，本工程配斗容3m3装载机两台装碴,挖机清底，10吨自卸汽车6台运输。
4、爆破施工控制要点
4.1、采用光面爆破技术和微震控制爆破技术，严格控制装药量，以减小对围岩的扰动，控制超欠挖，控制洞碴粒径以利于挖堀装载机装碴。
4.2、隧道开挖每个循环都进行施工测量，控制开挖断面，在掌子面上用红油漆画出隧道开挖轮廓线及炮眼位置，误差不超过5cm。
并采用激光准直仪控制开挖方向。
4.3、钻眼按设计方案进行。
钻眼时掘进眼保持与隧道轴线平行，除底眼外，其它炮眼口比眼底5cm，以便钻孔时的岩粉自然流出，周边眼外插角控制3°～4°以内。
掏槽眼严禁互相打穿相交，眼底比其它炮眼深20cm。
4.4、装药前炮眼用高压风吹干净，检查炮眼数量。
装药时，专人分好段别，按爆破设计顺序装药，装药作业分组分片进行，定人定位，确保装药作业有序进行，防止雷管段别混乱，影响爆破效果。
每眼装药后用炮泥堵塞。
4.5、起爆采用复式网络、非电起爆系统，联接时，每组控制在12根以内；联接雷管使用相同的段别，且使用低段别的雷管。
雷管联接好后有专人检查，检查雷管的连接质量及是否有漏联的雷管，检查无误后起爆。
4.6、开挖过程中注意观察围岩的变化情况及爆破效果，及时调整钻爆设计参数。
4.7、控制隧道底超欠挖，保证隧道开挖轮廓圆顺。
及时排除隧道内的积水，减少积水浸泡围岩。
5、通风
本隧道左线长xxm，右线长xxm，通风距离较长，根据本工程实际情况，采用压入式通风。
选用x台SDF（B）NO12.5型双级轴流风机分别左右线供风，该型号风机高通风能力为1550～2912m3/min，风压1378～5355Pa，功率110×2KW。
开挖洞身深度超过200米开始通风，大于500米时左再增设一台风机。
风管采用高强度、低摩擦阻力的新型风管和密封性好操作方便的拉链式接头。
四、施工质量要求标准
1、隧道洞身开挖时严格控制爆破震动；开挖轮廓要预留支撑沉落量，并利用量测反馈信息及时调整。
2、严格控制欠挖，当石质坚硬完整并确认不影响衬砌结构和强度时，允许岩石个别凸出部分（1m2不大于0.1m2）凸入衬砌断面；拱脚、墙脚以上1米内严禁欠挖。
3、实测项目
项次
检查项目
规定值或允许差
检查方法和频率
1
拱部超挖（mm）
硬岩
（Ⅰ、Ⅱ级围岩）
平均100，最大200
激光断面仪：
每20米抽一个断面，测点间距≤1米。
2
边墙超挖（mm）
每侧
+100，-0
全宽
+200，-0
3
边墙、仰拱、隧底超挖（mm）
平均100，最大250
水准仪：
每20米检查3处
五、机械设备及人员配备
机械设备及人员配备见下表：
项目
型号
单位
数量
备注
开挖作业班
人
x
熟练工人
支护作业班
人
x
熟练工人
开挖台车
自制
x
空压机
22M3
台
x
性能良好
凿岩机
YZ-28
台
x
全新
风镐
台
x
全新
挖掘机
CAT320
台
x
性能良好
装载机
ZL50-II
台
x
性能良好
自卸汽车
10t
辆
x
性能良好
六、质量、安全、环保和职业健康保证措施
1、质量保证措施
1.1、建立完善的质量管理体系及质量保证体系
项目成立以项目经理和总工程师为核心的TQC领导小组，建立严格的质量承包责任制，同经济挂钩，加强对工程质量的全面管理的指导。
建立质量检查机构，制定严格的工程质量内部监理制度，严格执行自检、互检与专业检查相结合的质量“三检”制度和工前试验、工中检查、工后检测的试验工作制度。
质量工程师行使质量一票否决权，项目经理、总工程师对质量工作全权负责。
1.2、严格实行质量责任制
实行项目经理、总工、各级技术人员及工班负责人对工程质量负相应责任，层层签订质量终身责任书，做到责任落实到位、责任落实到人，从而提高全员的质量意识。
坚决做到奖优罚劣，规范化施工，实行持证上岗。
使各级参建人员在实施组织指挥施工中始终坚持“质量第一”的方针，确保工程质量。
1.2.1、实行施工质量责任挂牌制，注明管理者、操作者，谁施工谁负责。
1.2.2、严格材料采购，检验制度，无检验材料严禁进入全体工程。
1.2.3、坚持施工过程的三检制度，做到“检查上道工序，做好未班工序，服务下道工序”。
1.2.4、工序间实行质量否决制，确保每道工序100%合格。
1.3、施工控制中的技术保证
1.3.1、施工前，施工技术负责人组织技术人员和施工管理人员仔细阅读设计文件，了解设计意图，明确施工技术重点、难点，进行技术交底。
1.3.2、严格测量放线工作，测量要求准确，放线及时，做到正确指导施工。
1.3.3、严格按设计边线布置周边线，控制一次起爆药量，控制开挖深度，减小超挖量和炸药对围岩的挠动破坏。
2．安全保证措施
2.1、建立安全保证体系
项目设立安全管理机构，建立现场安全监督、检查小组，针对工序特点，进行安全交底，严格执行项目经理部安全保证体系的有关规定，经理部与每个作业人员签订安全生产责任书。
2.2、安全教育和培训
2.2.1、对新进场的工人进行安全生产的教育和培训，考核合格后，方准许其进入操作岗位。
2.2.2、对爆破等特殊工种的工人，进行专门的安全操作培训。
持证上岗。
2.2.3、在采用新工艺、新方法、新设备或调换工作岗位时，对工人进行新操作方法和新工作岗位的安全教育。
2.2.4、设立每周一次的安全活动日，在班前班后会上检查安全生产的活动情况，并对职工进行经常性的安全教育和安全宣传活动。
2.3、落实安全责任制，制定安全管理的各项规章制度
建立健全各项安全生产的规章和管理制度，体现“全员管理、安全第一”的基本思想，明确安全生产责任，做到职责分明，各负其责。
施工中除操作人员本身加强各种安全措施外，经理部也将加大检查力度，搞好各方面的协调工作，坚决杜绝各种事故的发生。
严格执行施工安全操作规程。
2.4、各项安全技术措施
2.4.1、施工操作人员进入现场时必须佩戴安全帽，电工、电焊工必须穿绝缘鞋。
电源接线连接必须规范。
2.4.2、现场施工配置专职安全员，负责现场的安全管理工作，并建立安全保证体系。
2.4.3、对各种施工机具要定期进行检查和维修保养，以保证使用的安全，所有施工机械由专人负责，其他人不得擅自操作。
2.4.4、在设备显著位置悬挂操作规程牌，规程牌上标明机械名称、型号种类、操作方法、保养要求、安全注意事项及特殊要求等。
2.4.5、装药与钻孔不得平行作业；爆破作业和爆破器材加工人员严禁穿着化纤衣物。
进行爆破时，所有人员撤离现场。
2.4.6、装药前应检查爆破工作面附近的支护是否牢固；炮眼内的泥浆，石粉应吹洗干净；刚打好的炮眼热度过高，不得立即装药。
发现流砂、流泥未经妥善处理，或可能有大量溶洞涌水时，严禁装药爆破。
2.4.7、装炮时应使用木质炮棍装药，严禁火种。
无关人员与机具等均应撤至安全地点。
2.4.8、为防止炮烟中毒和药包迟爆事故，爆破后，爆破员按规定的等待时间进入爆破地点。
当发现“盲炮”时，必须由原爆破人员按规定处理。
3、环保和职业健康保证措施
3.1、建立健全管理组织机构。
工地成立以项目经理为组长，各业务部室和生产班组为成员的文明施工和环保管理组织机构。
3.2、加强教育宣传工作，提高全体职工的文明施工和环保意识。
3.3、制定各项规章制度，并加强检查和监督。
3.4、加强文明施工管理，合理布置施工场地，合理放置各种施工设施。
3.5、建立通风岗位责任制和奖惩制度，制定施工通风管理细则，明确岗位职责、技术标准和安全操作规程，实施与通风质量挂钩并定期兑现的奖惩办法，增强管路班组的责任心。
3.6、加强机械废气净化，减少污染源。
尽可能使用低污染的机械设备，
3.7、在施工区和生活区设置污水处理系统，不将有害物质和未经处理的施工废水直接排放。
并备有临时的污水汇集沉淀设施（见图），过滤施工、生活排水。
3.8、对空压机、柴油机等安装防漏油设施，对机壳进行覆盖围护，对油料库、库房地、墙面做防渗漏处理，避免漏油污染。
隧道洞口污水处理示意图
七、施工进度计划及保证措施
1、工期目标
根据隧道洞身的工程特点及地质状况,拟按下表计划施工：
序号
桩号
计划施工时间
备注
1
ZK4+702～ZK4+737
2008.3.5-2008.3.15
2
ZK4+850～ZK4+938
2008.4.5-2008.4.20
3
ZK5+060～ZK5+120
2008.5.10-2008.5.20
4
ZK5+214～ZK5+254.5
2008.6.15-2008.6.20
5
ZK5+382～ZK5+472
2008.7.10-2008.7.20
6
YK4+710～YK4+737
2008.3.10-2008.3.20
7
YK4+905～YK5+228
2008.4.10-2008.5.15
8
YK5+415～YK5+550
2008.6.10-2008.6.25
9
ZK4+737～ZK4+850
2008.3.15-2008.4.5
10
ZK5+295.5～ZK5+382
2008.6.25-2008.7.10
11
YK4+737～YK4+905
2008.3.20-2008.4.10
12
YK5+228～YK5+239.5
2008.5.15-2008.5.17
13
YK5+280.5～YK5+415
2008.5.25-2008.6.10
实际施工时间视围岩水文、地质情况变化而确定。
2、工期保证措施
2.1、实行动态网络管理，及时调整劳力、机械、确保工程按时完工。
2.2、做好材料、机械设备的各项保障工作，它们是完成工期的物质保证；同时狠抓施工管理，做到文明、科学、安全施工，这是保证工期的软件措施。
2.3、根据施工计划，下达日计划、旬施工进度计划、月施工进度计划，以日进度保旬进度，以旬进度保月进度，一旦发现滞后现象，及时、果断地采取弥补措施。
2.4、加强施工生产调度，合理地安排各项目、各工种、各工序，排除一切干扰，合理安排机械设备、施工材料、人力，最大限度地发挥各职能部门的作用。
2.5、积极开展劳动竞赛，挖掘施工人员内部潜力，高效完成自己的工作。
2.6、通过教育、学习，以提高工人的技术及操作水平，进而加快工程进度，确保工期。
2.7、搞好内部经济责任制，提高工作效率。
完善奖惩制度，落实好按劳分配的原则。
实行不同形式的计件工资、计时工资、承包工资，以经济为杠杆，充分发挥施工人员积极性和主动性，提高生产效率，提前工期有奖，延误工期受罚。
八、施工平面布置图
见附图。
附图1：
全断面光面爆破施工工艺流程图
附图2
质量保证体系图
附图3
安全保证体系图
附图4
环境保证体系图
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