铁路工程隧道进洞及洞身开挖作业指导书.docx
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铁路工程隧道进洞及洞身开挖作业指导书
隧道进洞及洞身开挖
作
业
指
导
书
编制：
复核：
审批：
XX高速铁路项目经理部第一工区
年月日
隧道进洞及洞身开挖作业指导书
一、工程概况
隧道位于金寨县槐树湾乡境内，设计为双线，隧道名称按里程依次为松阳寨隧道、鹰嘴石隧道、红石庙隧道、尹湾隧道和许家湾隧道。
隧道净高为8.68m，净宽为12.82m，全线隧道围岩分别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类。
其中隧道洞口均为Ⅴ类围岩。
隧道口位于地下水位以上，部分位于浅埋段，较浅地段需明挖。
洞内岩质节理裂隙发育。
造成崩塌剥落等现象。
鉴于其环境特殊，地质复杂，设计对Ⅴ类围岩采用了22m-41m长管棚进行超前预注浆，使其整体受力，开挖中控制地表下沉，完成Ⅴ类围岩洞口及身段开挖的安全。
二、施工总原则
（一）洞口段施工要绝对保证“安全第一”的原则，要将100%的精力投入到每一个工序环节控制当中去，做到宁慢勿快，宁保守、勿盲进；
（二）尽量减少对山体的扰动，少一分扰动，多一分安全；
（三）安全第一，洞口段开挖及支护面临冬季施工，为防止今冬明春的冻融作用，初期支护应比设计加强。
（四）洞口及洞身段开挖采用预留核心土环形开挖法开挖，支护参数按设计图施工，遇到特殊情况及时通知监理并根据现场情况予以调整，施工中绝对禁止爆破。
三、施工总体方案
针对隧道的围岩特点，结合新奥法理论基础，确定本隧道掘进施工的基本原则为：
“预加固、短开挖、快封闭、强支护、勤量测”。
本隧道进洞采用套拱超前小管棚法进洞，洞身拟采取台阶分部开挖法施工，主要为“上部弧形导坑预留核心土七部开挖法”。
所谓“套拱法”就是在洞口段隧道洞身上下衬砌轮廓线以外，立模架灌注厚30~50cm的砼（或者钢筋混凝土），长度3~5m，嵌进山体0.5~1.0m，外露0.5~4.5m，以确保洞口段山体稳定，防止坍塌和洞顶危石伤人，确保施工安全，然后采用台阶法施工。
施工时，配合超前支护（锚杆、超前小导管）和钢架支护。
然后按设计要求进行洞身开挖支护。
施工中采用人工开挖（严禁爆破开挖），短开挖，强支护，衬砌紧跟，步步为营，稳扎稳打，以策安全。
（一）进洞施工方案
1、测量放样及边仰坡施工
（1）施工放样，测量人员沿隧道纵断面测出一系列里程点的地面高程，计算出该处地表标高到拱顶开挖轮廓线高程之差，在2.5~3.0m范围内时，即可基本确定该处为明暗洞交界里程，这样既能保证有足够覆盖层厚度，又能减少开挖量；注意根据现场实际情况，隧道上行线进口洞口较开挖平台差约6.0m，需反填黄土建筑施工平台。
反填黄土时应注意平台大小及密实度应满足施工作业的需要同时铺通通往平台的道路，以便于机械和人员的上下。
（2）确定该里程后，拨出该里程点的法线方向，打设骑马桩，控制开挖方向，然后从该里程自上而下进行边仰坡开挖，仰坡坡度为：
1:
0.50~1:
0.75，在仰坡范围之外设截水沟。
（3）仰坡可用机械开挖，人工修整，清除表层浮土、杂草并一次整修到位。
仰坡开挖到位后，及时进行锚喷防护，并在仰坡之上向外延伸做1.0~1.5m左右护顶，支护参数为：
Ф22砂浆锚杆，L=3.5m，1.2×1.2m梅花型布置，挂设20×20cm，ф8钢筋网，并喷射C25砼15cm厚。
2、洞口开挖
开挖采用明挖法，自上而下分层开挖，施工时采取挖掘机开挖，开挖到达设计标高以上30cm时，采取人工开挖，防止扰动原状土、减低基层强度。
3、套拱及超前施工支护
（1）在开挖面搭设作业平台，测量人员在开挖断面画出开挖五寸台，施工人员沿开挖轮廓线下5cm向外扩挖50cm宽30cm深沟槽，嵌入一榀Ⅰ20a钢拱架，并沿Ⅰ20a钢圆弧方向，每隔15~20cm汽割一Φ50圆孔，以利管棚打设（套拱拱架大样图见附图一）；
（2）按设计纵坡打设ф42×6小管棚，超前小导管外插角控制在3~5°，导管长6.0m，外露部分≥0.5m。
施工中采用人工风枪顶进，小管棚插好之后，外露部分50cm与钢拱架焊接牢固（小管棚布置图见附图二）；
（3）沿隧道轴线方向架立钢拱架，数量由现场而定，间距50cm，拱架间用Ф22连接放假筋焊接，间距1.0m（套拱施工侧面图见附图三）；
（4）沿钢拱架内沿挂板打设3m长50cm厚C25砼套拱，注意砼保护层预留5cm，左右钢拱架底脚部分采用托梁（托梁结构见附图四），每榀钢架两拱脚各增设4根ф50，L=4.0m，下倾角8°锁脚锚管，托梁采用C25砼，配筋如图、托梁长度应根据现场量测而定。
从而增强支撑，以便于安全开挖马口。
套拱砼浇筑时应注意拱圈外缘一定要圆顺、美观。
（二）明洞进暗洞
1、待砼达到设计强度之后，拆去临时支撑，采取预留核心土七步流水作业法开挖。
2、采用留核心土人工风镐环形开挖，核心土设置如图一，核心长度1.5m，每次进尺30cm，施做1.5m，Ⅰ20a钢架间距30cm，Ф22纵向联接筋@1.0m，ф8钢筋网片，格间距20×20cm，双层，开挖过程中，视情况对开挖面采用C25喷砼及时封闭，厚3~5cm。
核心土开挖后增设Ф22锁脚锚杆，L=4.0m每榀钢架左右各4根。
洞口段开挖长度应视具体情况施做完毕后，钢架间距拉大到设计长度50cm，其余参数同上。
（三）洞身段施工方案
1、施工方案
①不同围岩地段的开挖方法
本标隧道穿越地层围岩级别较多，针对不同的围岩，开挖方法不同。
不同地质地段采用的开挖方法及辅助支护措施见下表-1“隧道围岩开挖方法及辅助支护措施表”。
表-1隧道围岩开挖方法及辅助支护措施表
围岩
级别
辅助支护措施
施工方法
说明
Ⅴ
地表注浆加固，超常管棚预支护，初期支护采用工18钢架。
双侧壁导坑法
Ⅴ
CRD法
岩层接触带，岩性稍破碎，地下水发育
Ⅲ
台阶法
Ⅳ
超前锚杆预支护，初期支护采用工160格栅钢架。
CD法
断层破碎带,洞室稳定性差
Ⅳ
超前小导管注浆预支护，初期支护工16钢架。
CD法
岩体较破碎，地下水发育，为小涌水。
Ⅲ
台阶法
Ⅴ
超前小导管注浆预支付和超前长管棚预支护，初期支付采用工18钢架。
CRD法
Ⅴ
明挖法
②小导管超前支护施工工艺
在V级围岩地段除上项使用大管棚超前支护地段，部分采用超前小导管预支护。
结构松散、稳定性差的软弱围岩地段，采用超前小导管注浆予加固，使其达到支护掘进进尺范围内拱部围岩，有效地约束围岩在开挖的一定时间内不发生松弛坍塌，为大面积开挖与喷锚支护创造条件。
超前小导管尾端支撑在格栅拱架上。
在土质围岩中，采用螺旋钻钻孔；在石质围岩中，采用风钻钻孔。
小导管采用φ42mm钢管制作，长4.5m左右，间距50cm，外插角5～10°，管前端做成楔状，在管前部2.5～4m范围内按梅花形布置，钻φ6mm的注浆孔，以便钢管顶入地层后对围岩空隙注浆。
其注浆压力应不小于2MPa。
③超前锚杆支护施工工艺
V级围岩岩层较稳定地段采用超前砂浆锚杆支护，锚杆采用25螺纹钢，长3.5m，外插角10°～30°不等，环向间距40cm，粘接材料采用砂浆，尾端支撑于钢架上，纵向搭接长度1.5m。
采用风动凿岩机钻孔打入。
附图-2超前小导管注浆施工工艺流程图
.
2.洞身开挖工艺
洞身开挖流程如下图所示：
装药
清孔
钻孔
钻孔台车就位
测量放线
爆破
下一循环
喷锚支护
找顶刷邦
通风排烟
①台阶法开挖施工工艺
Ⅲ级围岩采用台阶法开挖，开挖高度分为二到三层，平行向前推进，降低各自的开挖高度，每个台阶开挖完毕后，及时施作初期支护，封闭围岩，控制其松弛变形的发展，达到受力平衡，使后续开挖在拱部的有效支护下进行。
详见图-3隧道V、IV级围岩台阶法施工
附图-3隧道Ⅴ、Ⅳ级围岩台阶法施工
②CD法施工工艺
隧道Ⅳ级围岩和部分Ⅲ级围岩设计采用CD开挖法，先由上至下分台阶开挖隧道单侧导坑，并及时施作导坑初期支护和临时支护，再按同样顺序开挖另一侧导坑，两侧导坑纵向错开长度根据现场地质情况并结合具体施工情况确定。
开挖完成后及时施作初期支护，使其封闭成环，确保结构的稳定。
土层采用人工开挖，岩层采用弱爆破开挖，挖掘机配合装载机装碴，自卸汽车运输。
③CRD法施工工艺
CRD法施工步骤分步图见上
施工工艺流程见图CRD法施工工艺流程图。
（1）、施工超前导管
1部与3部开挖之前，对拱部周边部位按设计交底施作超前导管进行超前支护。
（2）、开挖与支护
开挖：
1部先行开挖，随即依次开挖2部、3部、4部、5部、6部，采用人力及风镐开挖，架子车出土。
开挖循环进尺与设计钢架间距相同，即每次开挖进尺为一榀钢架距离。
（3）初期支护
按照设计支护参数及中壁、横隔墙、临时仰拱设计参数，每开挖分部开挖后及时施作周边、中壁、横隔墙（临时仰拱），使每分部及早封闭成环。
（4）拆除中隔墙，施工仰拱及隧底填充
临时仰拱施工超前永久仰拱6米后，紧靠设计仰拱端拆除中隔墙4~5米，施工永久仰拱及隧底填充混凝土，做到仰拱超前。
（5）二次衬砌
仰拱及填充达到一定强度后，根据量测数据监控，人工立模进行二次模注混凝土全断面衬砌施工。
混凝土采用输送泵泵送灌注。
5.1.3.4隧道光面爆破施工工艺
参数选择：
各级围岩全断面开挖钻爆设计详见“各级围岩钻爆设计图”。
光面爆破参数详见下页“光面爆破参数表”。
光面爆破参数表
爆破技术
围岩
类别
炮眼直径（mm）
周边孔间距E（cm）
周边孔抵抗线W（cm）
线装药密度（g/m）
装药直径（mm）
光面
爆破
中硬岩
40～50
55～65
60～80
350～400
20～25
软岩
40～50
40～55
50～65
300～400
20～25
周边炮眼装药结构：
周边炮眼采用间隔装药结构，φ42孔，小直径药卷间隔装药，具体装药结构详见下页“周边眼装药结构示意图”。
周边眼装药结构示意图
光面爆破技术措施：
提高测量放样精度，确保周边眼的定位误差在3cm以内；
周边眼钻孔精度的控制，周边眼钻孔误差在2cm以内；钻孔外插角控制在2°以内，控制每循环爆破进尺，确保眼底和孔口之间最大偏距不超过10cm；
根据本工程地质资料，进行论证和爆破试验，选择与本工程地质特性、围岩岩性相匹配的炸药品种，提高爆破效果；
通过爆破试验，选择合理的爆破参数：
根据围岩岩性，选择确定光面爆破和预裂爆破周边眼间距、抵抗线、不偶合装药结构、起爆顺序、堵塞长度等爆破参数，确定各主爆孔特别是掏槽眼的爆破参数，确保光面爆破、预裂爆破达到预期效果。
六、保证措施
（一）质量保证措施
1、建立健全质量管理组织机构
成立以项目经理为组长，总工程师为副组长，质检工程师、各业务部长、技术主管、施工队长、工班长为组员的质量领导小组，形成网络质量保证体系，实施工程质量管理工作。
2、坚持技术领先、方案合理的原则
施工方案对工程质量、进度、成本起着十分重要的作用，合理、可行的施工方案是工程质量保证的前提。
技术人员通过开展广泛的现场调查，认真审核设计文件，深刻领会规范，结合以往施工经验，确定施工方案，编制详实的施工组织设计。
对一些重要项目施工方案的制定，我们将请教专家指导。
3、严把材料关
材料质量的保证是工程质量保证的基础。
材料采购我部实行“政府采购”，严格执行招投标制、货比三家。
从对材料厂家的考核，到材料的进场、检验、标识都将建立一套完整的管理制度。
钢材、水泥等主要材料必须由业主提供。
从物资、试验、施工都有严密的质量监控体系，材料合格必须有可追溯性。
4、严格执行监理程序
从开工报告，到工序检查我们将严格执行监理程序，做到开工报告未经批准不开工，上道工序未经检查签证不进入下道工序，严格按照技术规范进行施工，重点控制隐蔽工程检查，实行全过程监控值班制度，各级技术人员、试验人员严格把关，与监理工程师密切配合，确保施工过程满足质量要求。
5、现场操做要严格按照施工工艺及规范要求施工，做到开工必优，一次成优，不得擅自降低工艺标准。
初期支护上导与中导、中导与下导衔接段要保证平顺美观。
6、加强现场管理力度。
做到材料堆放整齐，标识准确无误，现场整洁有序，掀起文明施工的良好氛围。
7、各级技术、质检人员要经常深入施工现场指导监督，从每道工序抓起，使工程质量始终处于受控状态。
（二）安全保证措施
1、针对本工程，我部将成立安全生产领导小组，由项目经理任组长，项目副经理任副组长；安全部为专职管理部门，下设专职安全员；各施工队设安全生产小分组，由施工队队长任小分组组长，小分组下设专职安全员。
建立健全安全生产组织，监督施工中安全生产，实施施工过程中安全管理职能。
2、人员配置
项目经理部设安全部，编制2人，各施工队分别配置2名安全员。
3、安全保证检查程序
施工中各施工队安全员在现场进行安全检查，发现问题，及时向项目部汇报，及时解决。
项目部安全领导小组定期对各施工队的工作进行检查，并帮助各施工队解决现场实际问题。
4、制定安全方针
安全第一，预防为主。
做到思想保证、组织保证和技术保证，确保施工中人身、设备的安全。
5、各责任区及施工队负责人要始终贯彻“安全第一，质量第一”的方针，切实抓好施工中的安全工作，实行全员，全方位，全过程质量、安全控制，实现标准化、规范化施工。
（三）进度保证措施
1、各分部应按月计划进行进度分解，按日考核,各分部指挥、主管工程师及风、水、电责任人要从每道工序抓起，坚持24小时技术干部值班制度，通过优化生产要素提高生产效率，加快施工进度。
2、项目部各业务部门及后勤保障要组织好各方面的工作，合理调配施工生产要素，统筹安排，确保施工现场正常有序地进行。
3、项目部坚持管理人员跟班作业制度。
坚持深入施工现场，发现问题及时处理，协调各工序间的施工矛盾，保质保量的完成每月计划。
4、施工队负责人要坚守工作岗位，上足劳力，严密组织管理，积极配合现场技术管理人员，抓好施工生产。
七、初期支护
本隧道初期支护包括RD25N中空锚杆、钢筋网、I20a型钢拱架、25#喷射混凝土等。
依据地质情况分别设置。
初期支护紧跟开挖面及时施作，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变位，防止围岩在短期内松弛剥落。
（一）RD25N中空注浆锚杆施工
本隧道Ⅰ、Ⅱ类围岩初期支护主要为RD25N中空注浆锚杆，Ⅰ类围岩锚杆长度为4.5m，间距1.0m；Ⅱ类围岩锚杆长度为4.0m，间距1.0m；均按梅花型布置，在停车带及交叉口段锚杆适当加长，增强支护能力。
1、施工工艺
在初喷砼后按设计间距及时施作径向RD25N中空注浆系统锚杆，然后注水泥浆。
2、锚杆的安装
（1）钻孔采用锚杆钻机钻孔，将锚杆推进至设计深度后，锚杆外露孔口长度为10~15cm。
（2）安装止浆塞、垫板和螺母。
（3）用注浆接头把锚杆尾端同注浆机连接。
3、锚杆的注浆
采用RD25N型锚杆专用注浆泵。
（1）检查RD25N型锚杆专用注浆泵及其零件是否齐备和正常，有关泵的操作程序应遵守RD25N型锚杆注浆泵操作手册。
（2）检查水泥和砂的粒径、比例、温度等是否符合规定，通常用筛子控制它们的粒径，砂的粒径为1.0mm，水泥与砂的比例为1:
0.5至1:
1。
（3）用高压风检查锚杆孔是否畅通，锚杆孔口返风即可。
（4）调节水流量计使砂浆水灰比至设计值为止，并记下流量刻度，从泵出口出来的砂浆，必须要摇匀，不能有断续不均现象。
（5）开动注浆泵，整个过程应连续灌注，不停顿，必须一次完成，观测到浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。
若注浆过程中，出现堵管现象，应及时清理锚杆、注浆软管及泵。
（6）当完成一根锚杆的注浆后，应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆；若停泵时间较长，在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆，以免堵孔。
注意：
整个注浆过程中，操作人员应配合密切，动作迅速。
（7）注浆过程中，应及时清洗接头，保证注浆过程的连续性。
（8）完成整个注浆后，应及时清洗及保养泵。
（9）在灰浆达到初始设计强度后，方可上紧垫板及螺母。
4、施工注意事项
（1）在软岩和土层中施作钻进式注浆锚杆时，需环向隔开一定距离隔孔钻进，否则会因向岩体注水太多可能导致岩面坍塌。
（2）水泥砂浆或CS双液浆应严格按配合比配制，并随拌随用，以免浆液在注浆管、泵中凝结。
（3）为保证注浆效果，止浆塞打入孔口不应小于10cm。
5、钢筋网安设
挂钢筋网在系统锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作。
钢筋网根据被支护岩面的实际起伏状铺设，并在初喷混凝土后进行，与被支护岩面间隙约4cm，钢筋网与钢筋网连接处、钢筋网与锚杆连接处点焊在一起，使钢筋网在喷射时不易晃动。
钢筋网在加工厂加工成片，在洞内再焊接起来形成整体。
6、钢架施工
钢拱架在洞外按设计加工成段，在洞内用螺栓连接成整体。
洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位锚杆焊接。
钢架之间设纵向连接筋，钢架间以喷射混凝土喷平。
钢架拱脚必须安放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，当钢架和围岩之间间隙过大时设置垫块，用喷射混凝土喷填。
1、现场制作加工
①钢拱架应按设计要求预先在洞外材料加工厂加工成型。
先将加工场地用15#混凝土硬化，按设计放出加工大样。
②放样时根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割的加工余量，要求尺寸准确，弧形圆顺。
③钢拱架加工后进行试拼，允许误差如下：
沿隧道周边轮廓误差不应大于3cm；钢拱架由拱部、边墙各单元钢构件拼装而成。
各单元用螺栓连接。
螺栓孔眼中心间误差不超过0.5cm；钢拱架平放时，平面翘曲应小于±2cm。
2、钢拱架架设工艺要求：
（1）为保证钢拱架置于稳固的地基上，施工中在钢拱架基脚部位预留0.15~0.2m原地基；架立钢拱架时挖槽就位，软弱地段在钢拱架基脚处设槽钢以增加基底承载力。
（2）钢拱架平面应垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°。
钢拱架的任何部位偏离铅垂面不应大于5cm。
（3）为保证钢拱架位置安设准确，隧道开挖时在钢拱架的各连接板处预留钢拱架连接板凹槽；两拱脚处和两边墙脚处预留安装钢拱架槽钢凹槽。
初喷混凝土时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（或槽钢）位置。
（4）钢拱架按设计位置安设，在安设过程中当钢拱架和初喷层之间有较大间隙应设骑马垫块，钢拱架与围岩（或垫块）接触间距不应大于50mm。
（5）为增强钢拱架的整体稳定性，将钢拱架与锚杆焊接在一起，从拱脚至拱腰须与8-2根锚杆焊接。
沿钢拱架设直径为Ф20的纵向连接钢筋，并按环向间距0.7m设置。
（6）为使钢拱架准确定位，钢拱架架设前均需预先打设定位锚杆。
锚杆一端与钢拱架焊接在一起，另一端锚入围岩中0.5~1m并用砂浆锚固，当钢拱架架设处有系统锚杆时尽量利用系统锚杆定位。
（7）钢拱架架立后尽快喷混凝土作业，并将钢拱架全部覆盖，使钢拱架与喷混凝土共同受力，喷射混凝土分层进行，每层厚度5-6cm左右，先从拱脚或墙脚处向上喷射，以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）不密实，造成强度不够，拱脚（墙脚）失稳。
7、喷射混凝土施工
喷射砼前的准备工作
1、受喷面的处理
（1）喷射支护前撬去表面危石和欠挖部分,清除围岩表面杂物,浮碴。
（2）遇表面有少量水时，加速凝剂，减少掺水量或不加水，强制堵水；水量大时，用草绳把股水围起来，连同草绳与钢管一起喷进去，形成永久性排水孔。
2、机电检查
（1）喷前进行电器和机械设备检查和试运转。
（2）在受喷面各种机械设备操作场所配备充足照明及通风设备。
（3）控制喷层厚度标志的设置
按照设计厚度利用原有部件如锚杆外露长度等，也可在岩面上打入短钢筋，标出刻度，做为标记。
3、骨料的堆存与质量控制
（1）粗骨料加入拌和前要再次过筛，以防超径骨料混入，造成堵管。
（2）细骨料应堆放在防雨料库，以控制含水量。
喷射混凝土骨料用强制式拌合机分次投料拌合，为减少回弹量，降低粉尘，提高一次喷层厚度，喷射混凝土采用TK-961型混凝土喷射机，湿式喷射作业。
初期支护喷射混凝土，一般分初喷和复喷二次进行。
初喷在开挖（或分部开挖）完成后立即进行，以尽早封闭暴露岩面，防止表层风化剥落。
复喷混凝土在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成初期支护整体受力，以抑制围岩变位。
钢架间用混凝土喷平，并有足够的保护层。
喷射混凝土分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不超过6m，一次喷射厚度控制在6cm以下，喷射时插入长度比设计厚度大5cm铁丝，每1~2m设一根，作为施工喷层厚度控制用，后一层喷射在前层混凝土终凝后进行，新喷射的混凝土按规定洒水养护。
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