隧道开挖与支护技术交底.docx
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隧道开挖与支护技术交底
太行山高速公路邯郸段项目五标段
施工技术交底书
交底日期：
2017年5月20日编号：
THSGS-HD-5-SD-GC-002
交底单位
太行山高速公路邯郸段项目五标段工程部
交底人
接收单位
被交底人
交底名称
东坡隧道开挖与支护技术交底
审核人
1、工程概述
1.1概述
东坡隧道林州端出口左幅暗洞桩号ZK41+724，右幅暗洞桩号K41+754；先行洞为林州端右幅，后行洞林州端左幅，其中左幅后进洞处里程段洞身开挖与支护部分采用小净距隧道。
该技术交底涵盖隧道自林州端右幅进暗洞起，包括隧道开挖及支护各项交底；主要交底内容为洞身开挖、初期支护、仰拱及二衬、防排水工程等。
1.2重要参数
东坡隧道五标段施工段左右幅主要参数见下表
表1：
东坡隧道林州端左幅段参数汇总
表2：
东坡隧道林州端右幅段参数汇总
注:
本表一式3份（交底人1份,接收人1份,工程部存档1份）
太行山高速公路邯郸段项目五标段
施工技术交底书
交底日期：
2017年5月20日编号：
THSGS-HD-5-SD-GC-002
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太行山高速公路邯郸段项目五标段工程部
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交底名称
东坡隧道开挖与支护技术交底
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2、洞身开挖
隧道采用钻爆法施工，开挖采用光面爆破，尽量是隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中，以充分利用围岩自身承载力。
东坡隧道为特长隧道，采用10.25m净宽断面，我标段主要围岩级别为V级和IV级。
分离式隧道V级围岩采用拱部环形留核心土开挖法施工，IV级围岩采用上下台阶开挖法施工；小净距隧道先行洞采用与分离式隧道相应围岩相同的开挖法施工。
后行洞V级围岩采用单侧壁导坑法施工。
后行洞IV级围岩粗预留核心土开挖法施工。
2.1V级围岩开挖作业
对于Ⅴ级围岩洞口加强段及小间距隧道Ⅴ级围岩后行洞，施工开挖应做好超前支护，采用单侧壁导坑法施工，为减少爆破对中间岩柱的扰动，左右线施工导坑均设置在靠中间岩柱一侧，单侧壁导洞及导洞外侧洞室均采用上下断面法开挖。
导洞与导洞外侧洞室掌子面间距控制在10～15m，上、下台阶间距控制在3～5m。
围岩软弱地段施工以机械开挖为主，辅以人工手持小型机具配合修边。
部分需爆破地段采用人工手持风钻成孔，浅孔弱爆破方式进行。
应做到分部、依序进行，见图1单侧壁导洞施工工序图。
图1单侧壁导洞施工工序图
注:
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太行山高速公路邯郸段项目五标段
施工技术交底书
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东坡隧道开挖与支护技术交底
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施工工序：
第一步：
导洞上断面施工
开挖导洞上断面10部（Ⅸ部大管棚或超前注浆小导管已完成），每循环进尺不大于架立2榀钢架距离。
导洞上断面Ⅺ部初期支护（初喷砼、安设锚杆、挂钢筋网、立钢拱架、喷砼至设计厚度）。
第二步：
导洞下断面施工
开挖导洞下断面12部（Ⅸ部大管棚或超前注浆小导管已完成），每循环进尺2～3m。
导洞ⅩⅢ部边墙及仰拱初期支护。
第三步：
主洞上断面施工
开挖主洞上断面14部，每循环进尺不大于架立2榀钢架距离。
主洞上断面部ⅩⅤ初期支护。
第四步：
主洞下断面施工
开挖主洞下断面16部，每循环进尺不大于2m。
主洞ⅩⅦ部边墙及仰拱初期支护。
此时初期支护封闭成环。
第五步：
拆除中隔壁。
第六步：
洞仰拱浇筑
第七步：
施作防水层，全断面模筑二次衬砌砼
先行洞与后行洞应保证足够的安全距离，掌子面错开距离应大于2B（B为隧道开挖宽度）。
为避免后行洞爆破震动使先行洞二次衬砌产生裂纹，在浇筑的衬砌混凝土强度未达到设计强度的70%以前，后行洞的爆破在先行洞靠中间岩柱侧壁引起的震动速度宜小于6cm/s。
先行洞二次衬砌落后于后行洞初期支护（落地成环后）1倍开挖宽度B以上。
对于Ⅴ级围岩段先行洞，施工开挖应做好超前支护，采用拱部环形留核心土开挖法的方法开挖，上、下台阶间距不应大于15m。
上断面采用多功能台架，人工持风钻成孔，爆破开挖。
应做到分部、依序进行，见图2“台阶法预留核心土”工法施工步序图.
第一步：
开挖上弧形1部（超前小导管已完成），每循环开挖进尺控制在2m左右，开挖成形后施作Ⅱ部的初期支护。
开挖时在中心部位留核心土，待支护结束后下一循环开挖。
第二步：
当1部开挖进行约5～10m后进行3部开挖，随后进行第4部开挖和Ⅴ部的初期支护，每循环开挖进尺控制在100cm～150cm之间。
第4部开挖及Ⅴ部的初期支护，左右侧应交错进行，错开距离2～3榀拱架。
第三步：
当4部开挖进行约5～10m后进行6部开挖，施作Ⅶ部的初期支护，封闭成环。
图2“拱部环形留核心土开挖法”工法施工步序图见下页。
注:
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图2“拱部环形留核心土开挖法土”工法施工步序图
2.2IV级围岩开挖作业
对于Ⅳ级围岩段，施工开挖应做好超前支护，采用上下台阶法开挖，上、下台阶间距不应大于20m，上台阶高度宜为2.5m。
施工方法：
先开挖上半断面，待开挖至一定长度后，再开挖下半断面，上、下断面同时并进。
施工顺序：
①上台阶开挖；②上台阶初期支护；③下台阶开挖；④下台阶初期支护；⑤全断面二次衬砌。
施工要求：
（1）台阶不宜多分层，上下台阶之间的距离尽可能满足机械设备正常作业。
（2）施工应先护后挖，宜采用超前锚杆或超前小导管辅助施工措施，（详见表1，表2）开挖采用光面爆破，控制超欠挖。
（3）初期支护紧跟开挖面。
上台阶施工时，钢架底脚宜设缩脚锚杆，控制其下沉和变形。
下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度标准值的70%后开挖。
（4）隧道两侧的沟槽及铺底部分，应和下台阶一次开挖成型。
（5）台阶长度不宜过长，应尽快安排仰拱闭合，以改善初期支护受力条件。
注:
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东坡隧道开挖与支护技术交底
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2.3钻爆设计
2.3.1设计原则
（1）为减少对围岩尤其是中间岩柱的扰动，钻爆方案采用浅眼分区爆破的方法组织施工，Ⅴ级围岩掘进眼钻孔深度控制在0.8～1.5m以内，Ⅳ级围岩掘进眼钻孔深度控制在2～3m以内，爆破分区采用先中部掏槽，再掘进眼，最后周边眼爆破的顺序施工。
从控制爆破规模、掘进深度等方面降低爆破振动速度对周围建筑物的影响。
（2）根据设计图中对岩石以及相关的技术评价，作为本次爆破方案控制单段最大药量的依据。
爆破设计参考《爆破安全规程》（GB6722—2014）和《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）的相关要求。
（3）钻爆作业均采用微差起爆方法，并根据保护物到爆点的不同距离，严格按实测振动规律控制单段最大药量和一次起爆规模。
（4）为确保爆破作业人员的安全，准确控制爆破时间。
本方案采用孔内非电雷管，孔外电雷管击爆的电与非电混合式起爆网路。
（5）根据本工程以及地方的特点，孔中的炸药采用乳化炸药。
（6）爆破作业严格实行定人员、定岗位、定安全责任的制度，并严格执行爆破器材专运和回收制度。
爆破前应先预警，清理洞内人员，保证爆破前洞内人员完全撤离。
并做好安全警戒工作。
2.3.2Ⅳ级围岩钻爆
1、起爆网络设计
爆破振动与同段起爆的炸药量密切相关，采用非电毫秒雷管微差起爆技术，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，使爆破振动波不叠加。
这样既能保证岩石破碎达到理想爆破效果，又能消除爆破振动的有害效应。
隧道采用孔内同段、孔外微差的起爆网络，在掏槽眼、辅助眼、底眼及周边眼中，起爆药量较大段别雷管间隔时差不小于20ms，起爆雷管采用国产系列非电毫秒雷管，这样可以使爆破振动速度降低30%。
2、掏槽形式
隧道爆破的掏槽眼是爆破成败的关键，也是产生最大振动速度的部位，考虑到隧道的开挖断面较大，所以开挖掏槽形式为楔形掏槽（斜掏），布置形式为长方形，二级掏槽。
3、炮眼布置
周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置。
辅助炮眼应交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间。
周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼应加深10～20cm。
4、光面爆破效果技术保证措施
①周边轮廓线和炮眼的放样宜采用隧道激光断面仪或其他类似的仪器，尽量减少人工操作。
周边轮廓线的放样允许误差应为±2cm。
②周边眼间距与抵抗线的相对距离要合理，通常减小周边眼间距，爆破后轮廓成形好。
③装药结构：
周边眼采用间隔装药并使用导爆索作为传爆线，直径为采用25mm炸药加竹片绑扎的串状装药结构。
其它炮眼采用连续装药，药卷为32mm，全部采用反向起爆装药结构。
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东坡隧道开挖与支护技术交底
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在一般情况下，周边眼的堵塞长度不少于20cm，其它炮眼堵塞长度不少于30cm。
其装药结构见图3炮眼布置图。
图3炮眼布置图
2.3.3V级围岩钻爆
根据本隧道设计图纸，V级围岩采用拱部环形留核心土开挖法，后行洞Ⅴ级围岩采用单侧壁导坑台阶法施工。
1、施工注意事项：
a、施工中应短开挖，强支护，及时封闭初期支护，做到步步为营，稳扎稳打。
b、施工时应采用人工开挖、风镐开挖，配合挖掘机开挖和微振爆破，尽量减少对围岩的扰动。
c、必要时，侧壁导坑上断面应采用喷射混凝土及时封闭，以保证开挖面的稳定。
d、隧道开挖每循环进尺必须控制在1米以内，并根据隧道监控量测情况在必要时以核心土为基础，设置扇形支撑。
e、施工时，应加强监控量测工作，及时反馈，根据反馈信息指导施工和修改设计。
开挖主要以机械开挖为主，人工风镐配合修整成形，局部需爆破地段采用风钻钻孔进行弱爆破，开挖方法为预留核心土开挖，管棚超前支护，开挖上部三分之一环形开挖，进行上部支护，开挖边墙，支护边墙，开挖核心土，下部开挖，下部支护，开挖进尺1m，开挖、支护过程中量测紧跟及时反馈，以调整支护参数，衬砌前拆除临时支护。
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3、初期支护
初期支护施工工艺流程图如图4隧道初期支护工艺流程图。
图4隧道初期支护工艺流程图
3.1拱架安装
东坡隧道钢支撑参数见表3东坡隧道钢支撑参数表。
表3东坡隧道钢支撑参数表
支护形式
钢拱架形式
纵向间距（cm）
XS5b2+
I20b工字钢拱架
50
XS5b/XS5b2
I20b工字钢拱架
75
XS5a2
I18b工字钢拱架
75
SJ4
I18b工字钢拱架
75
SC4+
I18b工字钢拱架
75
S4a1/S4a2
I14工字钢拱架
100
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初喷完成后，及时进行钢拱架架立。
各单元钢架采用连接钢板、M20螺栓（S8.8级）固定，钢架纵向采用HRB400Φ22钢筋连接。
按设计加工好各单元型钢钢架后，组织试拼，检查钢架尺寸及轮廓是否合格。
架立垂直度不超过2°，拱脚位置与设计之间的误差不超过±5cm。
1.钢拱架制作
钢拱架采用冷弯机进行弯制，弯制时应注意钢拱架尺寸，保证尺寸准确。
钢拱架需要接长时，应先对焊，然后在焊缝位置加设加强钢板，钢板和工字钢焊接采用满焊。
钢拱架接长时，接长长度不小于1m，且顶拱90°范围内不得设接口。
钢拱架制作完成后，应在拼装大样台上进行试拼。
先在大样台上进行放样，用红油漆描出大样，然后按单元顺序拼装工字钢，要求拼装线性误差不超过3cm，翘曲度不超过2cm。
2.钢拱架运输
钢拱架加工好后应采用农用车分段运输至安设地点，严禁组装好后运输。
运输过程中应采取相应措施，防止颠簸造成工字钢变形。
3.钢拱架安装
拱架安装时，应先保证拱架脚底无虚渣，保证受力稳固。
钢拱架应从下而上安装，采用机械吊装，人工配合，单元与单元连接采用M22*65螺（S8.8级）栓连接，螺栓必须拧紧固，保证连接钢板密贴。
安装完成后，立即采用Φ22螺纹钢筋将相邻两榀钢拱架连接，连接钢筋环向间距为1m（内外侧交错布置），与钢拱架焊接牢固。
4.打设锁脚锚杆
在施工过程中需加强对钢架安装以后的监控量测，必要时采取有效措施进行加固，以防止拱部钢架下沉。
具体措施如下：
①强对钢架的锁脚固定措施
由于采用分部开挖方法，拱部钢架安装后，钢架暂时不能全断面封闭成环，拱部钢架必须采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收，钢架锁脚采用两根L=4m的Φ42注浆小导管进行锚固，每榀钢拱架两拱脚处各打设2根，方向和洞壁夹角为15°向下打设，共4根。
锚杆完成后，应和钢拱架焊接牢固。
②加设钢架基础连接纵梁，扩大开挖底脚，防止钢架悬空
为防止钢架下沉，在拱部钢架底脚采用混凝土预制垫块，，以增加钢架底脚的承力面积。
视现场实际围岩情况，如采用混凝土垫块不能满足要求，可采用槽钢整体铺底，以增大受力面积，减小压强。
③及时喷射混凝土进行覆盖
钢架安装完成后，及时施工C25喷射混凝土，喷射砼时应分层、分段进行，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，钢架与围岩间的混凝土保护层厚度不应小于40mm，临空一侧不应小于20mm。
④防止施工过程中的碰撞和损坏
机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏，因此，要派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。
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3.2.锚杆施工
1.锚杆支护参数见表4东坡隧道锚杆支护参数表。
表4东坡隧道锚杆支护参数表
支护形式
锚杆形式
锚杆长度（m）
纵向间距（cm）
环向间距（cm）
每环根数（根）
XS5b2+
RD25N型普通中空注浆锚杆
4
50
100
19
EX25N型涨壳式可预应力中空锚杆
6
50
100
6.5
XS5b
RD25N型普通中空注浆锚杆
4
75
100
19
RD25N型普通中空注浆锚杆
5.5
75
100
6.5
XS5b2
RD25N型普通中空注浆锚杆
4
75
100
19
RD25N型普通中空注浆锚杆
5.5
75
100
6.5
XS5a
RD25N型普通中空注浆锚杆
4
75
100
18.5
RD25N型普通中空注浆锚杆
5.5
75
100
6.5
SJ4
φ22锚杆早强砂浆锚杆
3.5
75
100
28.5
SC4+
φ22锚杆早强砂浆锚杆
3.0
75
100
24.5
S4a1/S4a2
φ22锚杆早强砂浆锚杆
3.0
100
100
24.5
2.锚杆施工
（1）钻孔
锚杆在钢拱架安装完成后采用风钻成孔，钻孔时确保孔口岩面整平，并且使钻孔方向与岩层层理呈大角度方向。
锚杆在刚拱架两侧呈梅花形交错布置。
（2）清孔
锚杆安装前，应检查锚杆孔孔位、孔深、垂直度、孔径、方向，必须合格。
同时应用高压风清孔，使孔干净无积水、残渣。
（3）锚杆安装
锚杆从钢架两侧穿过，并用专用顶头顶进，顶进钻孔长度≮90%锚杆长度。
锚杆外壁与孔岩壁间隙采用胶泥堵塞严密，安装止浆塞、锚垫板。
注意保护中空注浆锚杆管口不受损变形，外露10～15cm，以便与注浆管路连接。
锚杆施工后，七天之内不得悬挂重物或扰动。
（4）注浆：
按设计要求配制1：
1水泥浆液，注浆时，孔口初始压力控制在0.5～1.0Mpa，终止压力控制在2.0Mpa。
注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。
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3.3钢筋网施工
1.钢筋网片制作
钢筋网采用HPB300φ8钢筋（圆钢）制作，网格尺寸20×20cm。
根据拱架间距、锚杆布设情况及搭接长度，确定钢筋网片的尺寸，在洞外加工成半成品后运入洞内安装。
2.半成品存放
制作成型的钢筋网片必须轻抬轻放，避免摔地产生变形。
钢筋网片半成品应远离加工场地，堆放在指定的成品堆放场地上。
存放和运输过程中要避免潮湿的环境，防止锈蚀、污染和变形。
3.挂网
挂网在初喷混凝土和锚杆施作后进行，网片应紧贴初喷混凝土面，铺设应平整，采用人工挂网。
钢筋网应随受喷岩面起伏铺设。
网片搭接长度不小于一个网格尺寸，且不小于30d（d为钢筋直径）。
4.绑扎
网片挂设完毕后，将网片之间的接头以及网片钢筋与锚杆头、纵向链接钢筋等绑扎牢固。
避免网片超出喷射混凝土面及喷射混凝土时网片晃动。
3.4喷砼作业
1.场地准备
喷射混凝土料在洞外采用拌和机拌制方式，使用罐车运输至洞内工作面，然后给料于喷砼机。
同时设晴雨表，掌握砂石材料的含水率，及时调整施工配合比。
2.清理工作面
喷射混凝土前，认真检查开挖断面尺寸，欠挖应予以凿除，修整断面，清理浮石及拱脚的虚渣等。
3.喷射混凝土作业
（1）.洞身喷射混凝土强度等级为C25，采用1台湿喷机进行喷射砼。
喷砼厚度为：
Ⅴ级浅埋段26cm，Ⅴ级深埋段24cm，Ⅳ级深埋段20cm。
（2）.喷射混凝土作业采用分段、分片、分层进行，分段长度不宜大于4m。
喷射砼时先将低洼处大致喷平，再自下而上分段、分层、往复喷射。
①喷射混凝土分段施工时，上次喷混凝土应预留斜面，斜面宽度为200～300mm，斜面上需用压力水冲洗润湿后再进行喷射混凝土。
②分片喷射要自下而上进行，并先喷钢架与壁面间混凝土，再喷两钢架之间混凝土。
边墙喷混凝土从墙角开始向上喷射，使回弹料不致裹入后喷层。
③分层喷射时，后一层喷砼在前一层混凝土终凝后进行，若终凝1小时后再进行喷射时，先用风水清洗喷层表面，一次喷混凝土的厚度以喷混凝土不滑移不坠落为度，既不能因厚度太大而影响喷混凝土的粘结力和凝聚力，也不能太薄而增加回弹量，边墙一次喷射混凝土厚度控制在7-10cm，拱部控制在5-6cm，并保持喷层厚度均匀，顶部喷射混凝土时，为避免产生堕落现象，两次间隔时间宜为2-4小时。
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（3）.喷射速度要适当，以利于混凝土的压实。
风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土的强度。
因此在开机后要注意观察风压，风压达到0.5MPa后，才能打开送料阀门，并据喷嘴出料情况调整风压。
一般工作风压：
边墙0.3-0.5MPa，拱部0.4-0.65MPa。
（4）.喷射砼时使喷嘴与受喷面应保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°。
以使获得最大压实度和最小回弹量。
喷嘴与受喷面距离宜为1.5-2.0m；喷嘴应连续，缓慢作横向环行移动，一圈压半圈，喷射手所画的环形圈，横向40-60cm，环向高15-20cm，若受喷面被钢架、钢筋网覆盖时，可将喷嘴稍加偏斜，但不宜小于70°。
如喷嘴与受喷面的角度太小，会增加回弹量，影响喷混凝土的质量。
4.施工控制要点
（1）．喷射混凝土原材料检验合格后才能使用，严格控制拌合料的水灰比。
喷射混凝土的坍落度宜控制在18～22cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。
喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率和实际配合比。
喷射混凝土的回弹率：
拱部不大于25%，边墙不大于15%。
（2）．喷射混凝土拌合料随拌随用，停放时间不得大于30min。
（3）．必须在隧道开挖后及时进行施作。
喷射混凝土严禁选用具有潜在碱活性骨料。
喷混凝土厚度应预埋厚度控制标志，严格控制喷射砼的厚度。
（4）．喷射前应仔细检查喷射面，如有松动土块应及时处理。
喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。
（5）．喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况，可用锤敲击检查。
同时测量其平整度和断面，并将此断面与开挖断面对比，确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。
当有空鼓、脱壳时，应及时凿除，冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。
（6）．在喷射侧壁下部时，需将上半断面喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。
（7）．经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现问题及时处理。
管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能进行处理。
（8）．喷射砼完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒和风阀，然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。
（9）．喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场应有防冻保暖措施；作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C；在结冰的层面上不得进行喷射混凝土作业；混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。
（10）喷射混凝土
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