信定洞身开挖.docx
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信定洞身开挖
赣定高速公路信丰至定南段B8-1标
东
坑
隧
道
洞
身
开
挖.
作
业
指
导
书
编制：
钱小三
审核：
胡兴福
批准：
熊庆华
中铁四局四公司信定项目经理部
二00二年九月
一、工程概况
东坑隧道设计为上下行分离式单面坡直线隧道，左洞长728m，右线692m，总长1420m，按新奥法原理进行设计。
其中明洞21m，
、
类围岩177m，
类围岩232m，
、
类围岩990m。
隧道地属丘陵地貌，岩性以白垩系上统赣州组陆相红色粗碎屑岩为主，区内共有三条断裂构造，东坑隧道地下水主要为基岩裂隙水，赋存于构造裂隙中。
一、施工准备
本隧道右线进口设计有8m，出口有7m明洞段。
左线出口设计有6m明洞段。
明洞处于Ⅰ、Ⅱ类围岩地质段，强度低，节理发育，稳定性差；采用路堑式明挖施工；自卸汽车配合挖掘机，预裂弱爆破施工。
开挖前，按设计位置及仰、边坡坡度，测设边、仰坡边线以及洞顶截、排水沟位置，预先挖好截、排水沟并沿设计开挖边线1.0米外与边沟连通。
边仰坡开挖自上而下作业，及时施作洞口路基段排水沟工程，使仰坡顶、边坡顶排水、截水设施与路堑排水系统相通。
二、洞身开挖作业施工方法
1.洞口段和Ⅰ、Ⅱ类围岩地段施工
洞口段围岩较破碎，覆盖层薄，围岩稳定性较差地质属Ⅰ、Ⅱ类，是施工的薄弱环节。
当明洞按设计开挖到位后，进行边仰坡加固施工，并在进洞之前先施工超前小导管，超前小管采用φ42热轧无缝钢管，钢管长4m，管壁四周钻四排φ6mm孔，尾部焊接φ8加劲箍，纵向相邻两排锚杆应有不小于100cm的搭接长度，尾部焊于钢支撑上，环向间距40cm。
方法是：
使用锚固工程钻机沿洞身的纵向开挖轮廓线以外，以5～10°外插角钻孔，穿入φ42mm超前小导管，注浆加固围岩，先护后挖。
待超前支护完毕后，以短台阶法进行上、下部开挖，采用人工配合机械开挖，必要时使用风镐辅以钻爆。
洞口段和Ⅰ、Ⅱ类围岩地段台阶法施工上断面分三步：
一、开挖上导弧形导坑，开挖高度距离拱顶2～3米，采取弱爆破，循环进尺控制在0.5m左右，中央留取核心土。
二、爆破作业完成后，派人工清渣，初喷3～4cm砼后，立即架立I16型钢支撑，挂布刚筋网，进行锚喷支护。
三、开挖清除中央核心土，但至少保留中央核心土4～6米。
施工流程：
测量放线→注浆导管超前支护→上台阶机械开挖，（必要时风镐钻爆开挖）→初喷砼→打入Φ22药包锚杆→挂网→再喷砼→出碴→安装工字钢架→纵向连接钢筋（将其与钢架、锚杆焊连在一起）→喷射砼至设计要求厚度→下台阶开挖支护（仰拱开挖）
下台阶施工，为尽量减少对上导施工的影响，分两次，一次一半，每次进持3～4米，及时支护。
应特别注意I16钢架组拼符合设计要求，位置正确，不偏斜，同时应形成闭合支撑，连接整体承受围岩压力。
2.Ⅲ类围岩地段施工
采用短台阶法开挖,台阶长度不少于30m。
超前支护采用Φ22mm超前锚杆，开挖采用光面控制爆破，上断面一次性开挖，每3～4密进行初期支护一次，下断面开挖同Ⅰ、Ⅱ围岩施工方法相同，机械出碴。
施工流程为：
测量放线→打设超前锚杆→上台阶钻爆开挖→初喷砼→安装Φ22mm药包锚杆并挂钢筋网→出碴→安装钢格栅→纵向钢筋、锚杆与钢架之间焊连→复喷至设计要求厚度→下台阶开挖支护
3.Ⅳ、Ⅴ类围岩地段施工
Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖采用全断面法，每循环进尺平均2.8～3.0m。
施工流程为：
测量放线→钻孔→装药→爆破→通风→找顶→初期支护→出碴→安装Φ22mm药包锚杆→挂网→复喷至设计要求厚度
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩地段采用台阶法施工，Ⅳ、Ⅴ类围岩采用全断面法施工，见开挖示意图：
、
四、钻爆设计
爆整体方案：
运用光面爆破技术控制开挖断面，减少对围岩的扰动，严格控制超欠挖。
针对隧道各类围岩及不同施工方法分别作出炮眼布置，钻孔直径均为40mm，炮眼深度随围岩类别而不同。
Ⅰ类围岩0.5～0.8m，Ⅱ类围岩0.8~1.0m，Ⅲ类围岩1.1~1.4m，Ⅳ、Ⅴ类围岩3m左右，掏槽眼，掘进眼，周边眼分段起爆。
1、钻爆计算与选定
①炮眼孔径d=42mm，采用直径42mm钻头。
②光爆不偶合系数D
D=dk/di=（1-α）（ρ0/[бc]1/r+α
取D=1.5
③
周边眼间距E：
E=54.2976kp·di
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩E取40cm，Ⅳ、Ⅴ类围岩取50cm。
④光爆眼抵抗线W：
根据经验m=E/W=0.6~1.0效果最佳，本隧道地质情况决定，E/W=0.8，即可。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩w取50cm，Ⅳ、Ⅴ类围岩取65～70cm
⑤单孔装药量q
周边眼：
q=1/4πdi2·β·L·ρ0
其它眼：
q=k·a·w·L·λ
⑥孔距a：
满足a=（12~20d），取a=80cm。
选择爆破参数采用公式法与工程类比法结合考虑，具体数据参见钻爆设计图与装药参数表，各参数应在实际施工中进行调整优化。
2、起爆网路
采用孔内微差控制爆破，火雷管起爆导爆索网路。
微差时间用1~15段非电毫秒雷管控制，起爆顺序为：
掏槽眼→扩槽眼→掘进眼→内圈眼→周边眼。
3、主要技术经济指标
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类围岩技术经济指标
项目
预计进尺（m）
炮眼总数（个）
钻眼总延米（个）
雷管用量（个）
炸药用量（kg）
比钻眼数（个/m2）
比钻
眼量（m/m3）
比装药量（kg/m3）
雷管单耗发（发/m3）
上部指标
1.5
98
149.7
97
59.8
2.93
2.98
1.19
1.93
下部指标
1.5
119
178.5
119
69.3
1.66
1.66
0.99
1.10
Ⅳ、Ⅴ类围岩技术经济指标
项目
预计进尺（m）
炮眼总数（个）
钻眼总延米（个）
雷管用量（个）
炸药用量（kg）
比钻眼数（个/m2）
比钻眼量（m/m3）
比装药量（kg/m3）
雷管单耗发（发/m3）
指标
2.5
170
453.6
170
265.3
2.14
2.28
1.33
0.85
I、II、III类围岩钻爆设计装药参数表
断面
炮眼名称
钻眼参数
眼数
毫秒雷管
装药长
装药系数
单眼装药量
段药量
眼深（m）
抵抗线（m）
间距（m）
（个）
（段）
发
（m）
%
Φ32药量
Φ40药量
（kg）
上半段面
掏槽
1.８
1
掏槽
１..7
０.３
4
1
4
1
59
1.25
5
掏槽
1.7
0.25
2
3
2
1
59
1.25
2.5
掏槽
1.7
0.25
2
5
2
1
59
1.25
2.5
掏槽
1.7
0.4
4
6
4
1
59
1.25
5
扩槽
1.5
0.45
4
7
4
0.6
40
0.75
3
掘进
1.5
8
8
8
0.6
40
0.75
6
掘进
1.5
8
9
8
0.6
40
0.75
6
底板
1.5
14
11
14
0.6
40
0.75
10.5
内圈
1.5
0.87
14
13
14
0.4
27
0.5
8.5
内圈底
1.5
2
13
2
0.6
40
0.75
周边
1.5
0.6
0.44
33
15
33
0.4
27
0.3
10.8
周边角
1.5
2
15
2
0.6
40
0.45
合计
98
97
59.8
下半段面
一排
1.5
0.8
1
9
1
9
0.4
27
0.5
4.5
二排
1.5
0.8
1
11
3
11
0.4
27
0.5
5.5
三排
1.5
0.8
1
9
5
9
0.6
40
0.75
6.75
四排
1.5
0.8
1
10
7
10
0.6
40
0.75
7.5
五排
1.5
0.8
1
9
9
9
0.6
40
0.75
6.75
六排
1.5
0.8
1
10
10
10
0.6
40
0.75
7.5
七排
1.5
0.8
1
7
11
7
0.8
53
1
7
底板
1.5
0.78
0.67
16
13
16
0.8
53
0.6
9.6
内圈
1.5
0.87
14
14
14
0.4
27
0.5
7
周边
1.5
0.61
0.44
24
15
24
0.4
27
7.2
合计
119
119
69.3
IV、V类围岩钻爆设计装药参数表
炮眼名称
炮眼数量
钻眼参数
毫秒雷管
单眼装药量
段药量
（个）
眼深（m）
抵抗线（m）
间距（m）
（段）
发
（kg）
（kg）
掏槽眼
4
1.4
1.4
1
4
5
掏槽眼
4
2.9
2.7
2
4
4
10
掏槽眼
4
2.7
3.4
3
2
4
9
扩槽眼
4
2.7
4.2
4
2
4
9
扩槽眼
4
2.7
5.3
5
4
4
9
掘进眼
21
2.7
0.8
0.8
6
4
21
31.5
掘进眼
25
2.7
0.8
0.8
8
8
25
37.5
掘进眼
15
2.7
0.8
0.8
10
8
15
22.5
底板眼
12
2.7
0.8
0.8
12
14
12
24
内圈眼
31
2.7
0.8
0.8
13
14
31
46.5
底板角眼
5
2.5
0.72
0.67
14
2
5
10
周边眼
41
2.7
0.7
0.6
15
33
41
51.3
合计
170
97
170
五、施工通风
采用软管道压入式通风，洞口外10～30m安装110KW通风机，风管直径φ1.0m聚丙烯风带，确保通风效果良好。
六、施工供电及照明
在进洞端左洞左侧及出口端右洞右侧设置配电房，分别安设500KVA变压器各二台，即进出口端变电能力均为1000KVA。
供电线路采用三相四线制，供电电压为400/230V，满足洞内动力机械及照明。
洞内各工作面采用36V低电压。
七、劳动力组织
劳动力安排表（每作业面）
工种
人数
附注
凿岩工
40
凿岩
爆破工
6
联线装药
装载机司机
2
挖装
汽车司机
6
运渣
测工
3
测量
修理工
3
电工
2
找顶工
3
寻找与触撬危石
初期支护
15
立架、挂网、喷锚
八、机械设备配备
机械设备配备表（每洞口）
设备名称
型号
数量
规格
空压机
4L-20/8
3台
120KW
空压机
W-7/10
1台
10m3
凿岩机
YT-28
20台
凿岩台架
自加工
1台
侧卸式装载机
CZA-50
2辆
2.0m3
自卸车
8辆
5t
通风机
BW150
1台
2×37KW
发电机
GK50
1部
250KW
抽水机
4台
九、监控测量
按照设计文件，本隧道必测项目为洞外观测、地表下沉量测、洞顶下沉量测与净空收敛量测。
量测后应及时对现场量测数据绘制时态曲线和空间关系曲线，当位移时间—曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律。
各预埋点应牢固可靠，易于识别并妥善保护，现场监控量测应按量测计划认真组织施工，并与其它施工环节紧密配合，不得中断工作。
十、光爆质量控制
钻孔控制
（1）定位
在眼孔选定后，作业班长应将钻机范围定下来，并将穿孔的先后次序分配明确。
（2）、开口
首先选好开口位置，刨掉浮碴，根据断面的方向确定支架的角度。
使钻杆与开口处断面垂直，当开出3～5cm时，再调整钻孔，保持设计上规定的角度。
（3）、穿进
穿进中应充分发挥支架的作用，以加快进度。
操作时，支架应尽量的放大角度加强推力。
（4）、利用偏斜角控制错台
偏斜角度的大小，可根据孔的深度加以调整，使孔底落在设计轮廓线以外10cm以内。
偏斜角应尽量减小，一般为3～5°。
（5）、利用长钻杆控制错台
为了减小周边孔的倾斜角度，控制错台，无论是浅孔还是深孔，都应尽量利用长杆钻孔，并且使钻机紧贴岩壁，尽量缩小周边孔与毛洞幅员线的距离。
十一、安全控制措施
1、建立安全生产责任制，经理部及各项目队设专职安全检查员，做好安全生产管理和监督，以及安全技术交底工作。
2、定期展开安全教育，坚持班前安全讲话，周一安全活动，月安全检查制度，发现问题，专人负责处理。
3、树立安全第一思想，严格按安全操作规程施工。
4、隧道开挖爆破后，应由专职人员找顶，防止落石。
采用人工找顶时，至少配2名反应快的找顶工，先查清危石位置后方可进行，并时刻注意松动石块下落方向。
危石没有清除完毕，其他人员不得进入工作面。
5、施工爆破人员必须由持有“爆破证”人员担任，爆破后20分钟方准进入工作面，经检查认为安全后方可施工。
瞎炮要由有经验的爆破工处理，处理完毕后才允许其他人进入现场。
6、严格爆破器材的审批、领用、加工的管理，做到按当天需用量领取，多余量送回炸药库。
火工品操作与运输按另行交底的《爆破安全管理》执行。
7、所有机电设备及施工机械必须由专人保管、专人操作，并在机械旁挂置操作警示牌，严禁违章操作。
施工用电线路必须按技术标准架设，各种电器设备应安装漏电保安器。
8、洞内三管二线应按规范要求布置，洞内外搭设的承重平台、脚手架必须经检验合格后方可使用。
9、隧道洞口地段地质较差，要高度重视洞口附近可能出现的坍塌滑现象，提前做好洞内外截排水工作，雨季施工要加大观察力度。
10、高度重视洞内初期支护，开挖后及时进行初期支护，及早发挥围岩自身力。
11、加强现场监控量测，特别是拱顶下沉、围岩收敛、底板变形、地表下沉等，及时量测记录，通过数据分析，进行判断及采取对策。
12、必须有防止开挖坍塌的措施，施工时要派专人查看地质变化，发施工现场佩戴安全帽，高空作业佩戴安全带、防滑鞋，主要关口必须挂有安全标语或安全警告牌。
13、洞内要有充足的照明，除成洞地段可设220V电源外，其它作业地段照明均应设36V安全灯，动力线用橡胶绝缘电缆，并挂在衬砌或围岩上，高度符合有关规定。
14、特种作业人员必须持证上岗，并严格按相关规程操作。
15、加强监控量测，用数据指导施工。
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