隧道工程.docx
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隧道工程
隧道工程
第一节总体施工方案
隧道施工按照新奥法原理组织。
软岩地段施工始终坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、紧衬砌”的原则。
在施工中积极推广应用国内外隧道施工新技术、新工艺，投入大型施工机械设备，组成钻、爆、挖、装、运、锚、衬等机械化作业线；喷砼采用湿喷机，降低回弹量和粉尘；砼衬砌全部采用液压钢模衬砌台车和泵送砼作业，施工中进行超前地质预报，采用先进的量测、探测技术取得围岩状态参数，通过对数据的分析和处理，及时反馈信息指导施工。
新奥法施工程序见流程图1．1。
I、II类围岩地段采用短台阶法施工。
上台阶在钻进式注浆锚杆超前预支护下，采用弧形导坑预留核心土法施工，中、下台阶实行左右侧槽相错式开挖，喷锚网、钢架初期支护。
III类围岩地段采用正台阶法开挖，喷锚网、钢架初期支护；对弱水、贫水、围岩整体性较好地段采用全断面法开挖。
IV、V类围岩地段采用全断面法开挖，一般地段设局部钢筋网喷锚支护，富水地带拱部设钢筋网喷锚支护。
钻爆采用两或三臂液压钻孔台车，塑料导爆管毫秒雷管微差爆破开挖，周边轮廓采用光面爆破技术。
有轨运输采用ITC312H挖装机装碴，大吨位内燃机车或电瓶车牵引梭式矿车出碴；无轨运输采用ITC312H挖装机装碴，VOLOVA20自卸车出碴。
喷砼采用TK－961湿喷机配机械手作业；全断面液压钢模衬砌台车、泵送砼灌注二次衬砌砼。
砼全部采用自动计量拌合站生产，输送罐车运输。
通风采用大功率风机、大管径软管压入式通风，独头掘进距离超过1000m的长隧道采用压入式和压出式混合通风方式。
第二节洞口开挖
一、开挖
洞口段采用分层开挖，施工机械以CAT320L挖掘机为主；洞口场地用装载机辅以推土机整平压实；遇坚硬石质地层人工钻眼爆破，运输采用自卸车，挖方弃往指定的弃土场。
洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，合理布置供风、供水、供电设施、材料存放及加工场地、机械停放场地。
洞口施工程序见流程图1.2。
洞口段为Ⅳ类及以上围岩时，在洞口边仰坡及支护施作完毕后，即可直接进洞。
为确保施工安全，一般采用正台阶法或超短台阶法进洞，上部开挖超前3～5m，掘进10～20m后，先在洞口段全断面衬砌8～10m，然后采用全断面施工方法。
如围岩整体性好则可直接采用全断面施工方法。
洞口段为Ⅲ类及以下围岩时，采用“套拱法”进洞。
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、小导管及大小管棚）和钢架支护。
然后按设计要求进行洞身开挖支护。
洞口浅埋地段避开雨季施工，施工中采用人工开挖（必要时放小炮），短开挖，强支护，衬砌紧跟，步步为营，稳扎稳打，以策安全。
二、边仰坡施工
截水沟施作完毕后进行边仰坡开挖，按设计坡度一次整修到位，并分层进行边仰坡防护，以防围岩风化，雨水渗透而坍塌。
围岩破碎部位增设网喷，以稳定边仰坡。
刷坡防护到路基面标高。
三、洞门修筑
隧道洞门在进洞施工正常后，结合地形地质及考虑洞口美化等条件，安排在雨季前施工。
洞门施工应与不少于5m的洞内拱墙衬砌同时灌注施工，连成整体。
图1.1新奥法施工程序框图
图1.2洞口施工程序框图
第三节洞身开挖与支护
一、上部弧形导坑预留核心法施工
㈠施工工序
I类围岩、Ⅱ类围岩和洞口Ⅲ类围岩地段，采用上部弧形导坑预留核心法施工。
上部弧形导坑预留核心法施工程序见图1.3,施工工序见图1.4a、1.4b。
图1.3上部弧形导坑预留核心法施工程序框图
㈡施工方法
I类围岩地段采用超短台阶法施工，台阶长度控制在5m以内。
在钻进式注浆锚杆超前预支护下，上台阶采用弧形导坑预留核心土法开挖，以人工风镐开挖为主。
开挖后及时喷砼封闭岩面及核心土，及早施作拱部喷锚网、钢架初期支护，喷砼采用湿喷工艺。
图1.4a单线隧道上弧导预留核心法施工示意图
图1.4b双线隧道上弧导预留核心法施工示意图
开挖上部弧形导坑时，同时开挖中台阶或中、下台阶，循环进尺相同。
开挖后立即喷砼封闭岩面，及时施作边墙喷锚网、钢架初期支护。
左右侧槽不能对称开挖，须错开2~3m。
每循环进尺0.6~1.2m。
为提高工效，上台阶开挖出碴采用CAT320挖掘机扒碴到下台阶，由ITC-312H隧道挖装机装碴。
施工中认真进行围岩量测工作，根据围岩变化，及时调整初期支护参数。
Ⅱ、Ⅲ类围岩均采用短台阶法施工，首先施作拱墙初期支护，然后施作砼仰拱，最后全断面施作模筑砼二次衬砌；台阶长度5m。
Ⅱ类围岩地段在钻进式注浆锚杆超前预支护下，上台阶采用弧形导坑预留核心土法开挖，以人工风镐开挖为主。
开挖后及时喷砼封闭岩面，及早施作拱部喷锚网、钢架初期支护，喷砼采用湿喷工艺。
为提高工效，上台阶开挖出碴利用CAT320挖掘机将碴扒到下台阶，由ITC-312H挖装机出碴。
上部弧形导坑预留核心掘进喷锚作业循环时间见图1.5。
上部弧形导坑预留核心喷锚作业循环时间图（单线）
图1.5
工序
作业时间（min）
循环时间（min）
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
660
测量放线
30
超前支护
90
开挖
120
初喷
60
出碴
90
架钢架、挂网、打锚杆
120
喷砼
120
上部弧形导坑预留核心喷锚作业循环时间图（双线）
图1.5
工序
作业时间
（min）
循环时间（min）
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
660
720
测量放线
30
超前支护
90
开挖
120
初喷
60
出碴
120
架格栅、挂网、打锚杆
150
喷砼
150
二、正台阶法施工
洞身Ⅲ类围岩地段采用正台阶法施工，上台阶开挖采用YT-24凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。
每循环进尺1.2～2.4m。
上下台阶由CAT320挖掘机和ITC-312H挖装机装碴，施工中合理调整工序，实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。
隧道开挖后及时施作喷锚支护，下半断面开挖后仰拱施工紧跟。
正台阶法掘进喷锚作业循环时间见图1.6。
三、全断面法施工
Ⅳ、Ⅴ类围岩地段采用全断面法光面爆破施工，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。
每循环进尺2.8～4.6m。
Ⅳ类围岩开挖采用H－178两臂或三臂液压钻孔台车钻眼，初期支护采用芬兰产H530锚杆台车施作锚杆，湿喷机进行喷砼作业。
洞内作业供电采用630KVA可移动变压器、10KV高压进洞。
砼衬砌采用全断面液压钢模衬砌台车、泵送砼作业。
全断面法掘进作业循环时间见图1.7。
施工程序见图1.8。
III类围岩台阶法施工循环作业时间图（单线）
图1。
6
工序
作业时间
（min）
循环时间（min）
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
660
720
测量放线
30
开挖
180
初喷
60
出碴
120
架格栅、挂网、打锚杆
180
喷砼
150
正台阶法掘进喷锚作业循环时间图（双线）
图1.6
工序
作业时间（min）
循环时间（min）
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
660
720
780
测量放线
60
开挖
150
初喷
90
出碴
150
架钢架、挂网、打锚杆
180
喷砼
150
全断面法掘进作业循环时间图（单线）
图1.7
工序
作业时间（min）
循环时间（min）
60
120
180
240
300
360
420
480
540
测量放线
30
钻眼
180
装药
60
水幕降尘通风
60
清危喷砼
60
出碴
150
全断面掘进施工作业循环时间图（双线）
图1。
7
工序
作业时间（min）
循环时间（min）
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
660
测量放线
30
钻眼
180
装药
90
通风
60
清危初喷
60
出碴
180
复喷砼
60
在全断面爆破作业中，采用水幕降尘，确保作业面粉尘含量达到标准。
施工中采用“W”型水幕降尘器喷雾降尘。
每个爆破作业面共设两道水幕降尘，距离掌子面分别为20m和40m；每道共设4个水幕降尘器，左右边墙各1个，基底2个；在爆破工点炮后离开时逐组启动喷水系统，开始水幕降尘作业。
装碴作业面和倒运碴场，人工配合专用洒水器洒水降尘，确保施工环境良好。
装载机装碴时，人工配合专用洒水器洒水降尘，确保作业面环境良好。
四、光面爆破
根据围岩走向、层厚、石质等地质情况及支护施工方法，设定爆破方法如下：
㈠Ⅲ类围岩采用正台阶法掘进。
爆破器材选用2#岩石硝铵炸药、塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。
正台阶炮孔布置、雷管段别布置、爆破网络布置见正台阶炮眼布置图1.9、1.9a；Ⅲ类围岩断面开挖药量分配表见表1.1；Ⅲ类围岩断面主要技术经济指标见表1.2。
㈡Ⅳ、Ⅴ类围岩采用全断面法掘进，坚硬岩石施工加强掏槽爆破，控制周边光爆孔，确保无超欠挖。
爆破器材选用2#岩石硝铵炸药，塑料导爆管非电起爆系统毫秒微差有序起爆。
全断面炮孔布置、雷管段别布置、爆破网络布置见全断面炮眼布置图1.10、1.10a、1.10b。
Ⅲ类围岩正台阶光面爆破炮眼药量分配表（单线）
表1.1
序号
上下台阶
炮眼
分类
炮眼数
雷管
段数
炮眼
长度
炮眼装药量
每孔
药卷数
单孔
装药量
合计
药量
个
段
cm
卷/孔
Kg/孔
Kg
1
上
台
阶
掏槽眼
4
1
165
7
1.10
4.40
2
4
3
285
13
2.03
8.12
3
扩槽眼
9
5
250
11.5
1.80
16.20
4
内圈眼
10
7
250
11.5
1.80
18.00
5
周边眼
23
9
260
11×∮25
1.21
27.83
6
底板眼
6
11
260
12.5
1.90
11.40
7
合计
56
85.95
8
下
半
断
面
掘进眼
5
2
250
11.5
1.80
9.00
9
4
4
250
11.5
1.80
7.20
10
6
6
250
11.5
1.80
10.80
11
周边眼
10
8
260
11×∮25
1.21
12.10
12
底眼
5
10
260
12.0
1.90
9.50
13
合计
30
48.60
合计
134.55
III类围岩全断面光面爆破炮眼药量分配表（双线）
表1.1
序号
炮眼分类
炮眼数
（个）
雷管段数
（段）
炮眼深度
（cm）
炮眼装药量
每孔药卷数
（卷/孔）
单孔装药量
（Kg/孔）
合计药量
（Kg）
1
中空眼
1
310
2
掏槽眼
2
1
310
7
3.50
7.00
3
2
3
310
7
3.50
7.00
4
4
5
310
7
3.50
14.00
6
扩槽眼
6
7
300
7
3.50
21.00
7
辅助眼
12
9
300
6
3.00
36.00
8
18
10
300
6
3.00
54.00
9
11
11
300
6
3.00
33.00
10
11
12
300
6
3.00
33.00
11
10
13
300
6
3.00
30.00
12
内圈眼
40
14
300
1
3.00
120.00
13
周边眼
53
15
300
9.25×12
小药卷
1.32
69.96
14
底板眼
25
15
320
7
3.50
87.50
15
合计
195
512.46
Ⅲ类围岩正台阶光面爆破主要经济技术指标（单线）
表1.2
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面积
m2
52.12
2
预计每循环进尺
m
2.50
3
每循环爆破石方
m3
130.30
4
炮眼总数
个
86.00
5
钻孔总数
m
217.40
6
雷管用量
发
100.00
7
炸药用量
Kg
134.55
8
比钻眼数
个/m2
1.65
9
比钻眼量
m/m3
1.67
10
比装药量
Kg/m3
1.03
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
0.77
12
预计炮眼利用率
%
96%
III类围岩全断面光面爆破主要经济技术指标（双线）
表1。
2
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面积
m2
97.94
2
预计每循环进尺
m
2.90
3
每循环爆破石方
m3
284.00
4
炮眼总数
个
194.00
5
钻孔总数
m
639.70
6
雷管用量
发
226.00
7
炸药用量
Kg
512.46
8
比钻眼数
个/m2
1.98
9
比钻眼量
m/m3
2.25
10
比装药量
Kg/m3
1.80
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
0.80
12
预计炮眼利用率
%
97%
Ⅳ、Ⅴ类围岩采用两臂或三臂钻孔台车钻孔时，其光面爆破设计如下：
钻爆采用平行直眼掏槽方法，中部设大直径中空孔，中空孔直径为102mm。
2#岩石硝铵炸药；遇水采用乳胶炸药，不偶合系数为1.14～1.20。
1、爆破参数选择
⑴掏槽眼型式选择及其装药参数
⑵周边眼孔距E的选择
周边孔间距一般为0.3～0.65m，本设计取E=0.6m。
⑶抵抗线W的选择
W=E/MM为周边孔密集系数，一般取0.7～0.9，本设计M取0.8，
W=0.6/0.8=0.75。
⑷炮孔深度L的选择
初步设计循环进尺不低于3.5m，故周边孔L=3.6m，掘进主炮孔L=3.6m，掏槽孔底板眼采用L＝3.6m。
2、爆破材料采用15段系列塑料导爆管毫秒雷管。
周边孔采用传爆线竹片。
小直径间隔装药，孔外网路采用复式网路联接，全断面一次起爆。
3、爆破药量分配
全断面开挖药量分配见表1.3。
4、各断面光爆主要技术经济指标表
全断面光爆主要技术经济指标见表1.4。
IV类围岩全断面光面爆破炮眼药量分配表（单线）
表1.3
序号
炮眼分类
炮眼数
（个）
雷管
段数
（段）
炮眼深度
（cm）
炮眼装药量
每孔
药卷数
（卷/孔）
单孔
装药量
（Kg/孔）
合计
药量
（Kg）
1
掏槽眼
4
2
360
16．5
2.60
10.40
2
4
4
360
16．5
2.60
10.40
3
扩槽眼
8
6
350
16
2.50
20.00
4
辅助眼
10
8
350
16
2.50
25.00
5
6
10
350
16
2.50
15.00
6
内圈眼
20
12
350
16
2.50
50.00
7
周边眼
33
14
360
8
1.25
41.25
8
底板眼
9
14
360
16．5
2.60
23.40
9
合计
94
195.45
IV-V类围岩全断面光面爆破炮眼药量分配表（双线）
表1.3
序号
炮眼分类
炮眼数
（个）
雷管段数
（段）
炮眼深度
（cm）
炮眼装药量
每孔药卷数
（卷/孔）
单孔装
药量
（Kg/孔）
合计
药量
（Kg）
1
中空眼
3
515
2
掏槽眼
6
1
515
12
6.0
36.0
3
6
3
515
12
6.0
36.0
5
4
5
515
12
6.0
24.0
8
扩槽眼
4
7
500
11
5.5
22.0
9
辅助眼
9
9
500
11
5.5
49.5
10
8
11
500
11
5.5
44.0
11
9
12
500
11
5.5
49.5
12
19
13
500
11
5.5
104.5
13
内圈眼
39
14
500
10
5.0
195.0
14
周边眼
39
15
500
11×∮32
1.1
66.3
15
底板眼
17
15
520
12
6.0
102.0
16
合计
165
728.8
IV类围岩全断面光面爆破主要经济技术指标（单线）
表1.4
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面积
m2
41.52
2
预计每循环进尺
m
3.50
3
每循环爆破石方
m3
145.32
4
炮眼总数
个
94.00
5
钻孔总数
m
334.00
6
雷管用量
发
112.00
7
炸药用量
Kg
195.45
8
比钻眼数
个/m2
2.26
9
比钻眼量
m/m3
2.30
10
比装药量
Kg/m3
1.34
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
0.77
12
预计炮眼利用率
%
96%
IV-V类围岩全断面光面爆破主要经济技术指标（双线）
表1.4
序号
项目
单位
数量
1
开挖断面积
m2
83.03
2
预计每循环进尺
m
4.80
3
每循环爆破石方
m3
398.50
4
炮眼总数
个
165.00
5
钻孔总数
m
830.95
6
雷管用量
发
180.00
7
炸药用量
Kg
728.80
8
比钻眼数
个/m2
2.02
9
比钻眼量
m/m3
0.997
10
比装药量
Kg/m3
1.83
11
单位体积岩体耗雷管量
发/m3
0.216
12
预计炮眼利用率
%
96%
5、光爆钻孔的技术与技巧要求
⑴严密组织
光爆钻孔时，应统一指挥协调行动，认真实行定人、定位、定机、定质、定量的“五定”岗位责任制。
分区按顺序钻孔，避免相互干扰、碰撞、拥挤和窝工。
刷帮压顶钻孔时，最好固定钻孔班，以便熟练技术，掌握规律，提高钻孔的速度和准确性。
⑵钻孔方法步骤
整个钻孔过程中，可分为准备、定位、开口、拔杆、移位五步。
①准备
开工前准备工作做到“四查”。
即：
查钻机及两个钻臂的运转及钻机油管各部件；查风水电及管路连接部位是否牢固；查钻头钻杆等配件是否备全；查消耗较多的器材是否有充分的余量。
②定位
先由测量班在掌子面画出各炮孔位置及在隧道掌子面画出中线十字线，作业班将钻机范围定下来，并将钻孔先后次序分配明确。
③开口
开口时慢慢推进，并特别注意钻臂的方向与隧道中线的夹角是否符合设计外插角。
④拔杆
遇整体性好的石质可中速慢慢拔出，如遇破碎岩石卡钎时，应慢慢来回推进，使之拔出，如拔不出，再靠近钻孔重新打眼，使之拔出。
图1.9单线Ⅲ类围岩正台阶开挖炮眼布置及起爆顺序图
图1.9a双线Ⅲ类围岩全断面光面爆破炮眼布置及起爆顺序图
图1.10单线Ⅳ类围岩全断面开挖炮眼布置及起爆顺序图
图1.10a双线Ⅳ、Ⅴ类围岩全断面光面爆破炮孔布置及起爆顺序图
图1.10bⅢⅣⅤ类围岩全断面光面爆破起爆网络图
⑤移位
钻好一个炮孔进行第二个炮
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