隧道开挖施工作业指导书凿岩台车.docx
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隧道开挖施工作业指导书凿岩台车
新建衢州至宁德铁路浙江段站前工程
QNZJZQ-Ⅳ标隧道工程
编号：
QNZJZQ4-SDGC-2016
隧道开挖施工作业指导书
（凿岩台车）
单位：
中铁隧道集团有限公司
衢宁铁路浙江段Ⅳ标项目经理部
编制：
审核：
批准：
二〇一六年一月一日发布二〇一六年一月十五日实施
衢宁铁路浙江段（Ⅳ标）隧道工程
凿岩台车开挖施工作业指导书
1.适用范围
适用于衢宁铁路浙江段（Ⅳ标）隧道凿岩台车开挖施工。
2.作业准备
2.1内业技术准备
开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案。
对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗技术培训，考核合格后持证上岗。
2.2外业技术准备
进行线路复测及导线网加密布设的测量，进行现场地形地貌的踏勘，施工作业层中所涉及的各种外部技术数据搜集，为施工技术方案的比选提供依据。
3.技术要求
超前地质预报：
采用地质超前预测预报系统对前方围岩进行超前探测，分析围岩的各种性能指标，以确定合理的施工方案。
测量放样：
由测量组按照钻爆设计图，用全站仪在掌子面用红色油漆精确的画出隧道中线、开挖轮廓线及钻孔位置。
钻爆设计：
隧道开挖前，根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆破材料等进行钻爆设计。
其内容为：
炮眼的布置、深度、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方式和爆破顺序，钻眼机具和钻眼要求等。
钻爆设计图应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济技术指标及必要的说明。
4.施工程序与工艺流程
4.1施工程序
施工准备→围岩处理→测量放样→凿岩台车钻孔→装药、爆破→安全处理及出碴→下道工序
4.2工艺流程
凿岩台车开挖施工工艺流程见图4-1。
图4-1施工工艺流程图
5.施工要求
5.1施工准备
（1）技术准备
①审查设计图纸，熟悉相关资料。
检查图纸是否齐全，图纸本身有无错误和矛盾，设计内容与施工条件能否一致，各工种之间搭接配合是否有问题等。
②搜集资料，摸清情况。
搜集当地的自然条件资料和技术经验资料；深入实地摸清施工现场情况。
（2）施工现场准备
①建立测量控制网点。
按照总平面图要求布置测量点，设置永久件的经纬坐标桩及水平桩、组成测量控制网。
②搞好“三通一平”。
修建场区主要运输干道。
接通用电线路，布置生产供水管网和现场排水系统。
③做好炸药、雷管等物资计划工作，保证施工材料供给。
5.2施工工艺
隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩施工采用三臂凿岩台车，全断面水压光面爆破施工方法，循环进尺宜控制在3.2～3.6m。
施工工艺流程及施工工序见图5-1。
图5-1凿岩台车全断面法开挖施工工艺及流程图
5.3爆破方式选择
爆破方式采用水压光面爆破。
水压爆破是在常规爆破的基础上进行装药结构的创新和改革，即采用与光面爆破相同的设计、药量计算、起爆方法和起爆技术，仅在装药结构、孔口封堵环节有所区别。
水压爆破是在炮眼中按照钻爆的设计位置装入水袋，然后用专门的炮泥机生产炮泥回填堵塞。
由于炮眼中有水，因水具有压缩性极小、变形能低、热能损失小等特性，在水中传播的水激波能够按照水的“液压”作用，较均匀的、几乎无损失地把能量传递到围岩中。
在水激波做功的同时，被爆炸气体冲击压缩的高压水挤入爆生裂隙中，形成“水楔”，这种“水楔”的尖劈作用加剧了裂隙的延伸和扩展，使破碎块度更均匀；同时，炮眼中的水在高温高压下被雾化，吸收了爆生气体中的粉尘，起到了雾化降尘的作用，大大降低了粉尘对环境的污染，改善了洞内空气质量。
水压爆破施工有着显著的“三提高、两减少、一保护”的作用，主要表现在：
提高循环进尺；提高光面爆破效果；提高炸药利用率；减少洞碴大块率；振动速度降低，减少对周边围岩扰动；粉尘含量降低，保护作业人员身心健康。
水压爆破设备及材料加工：
（1）炮泥制作
炮泥采用112M-4型炮泥机制作而成，主要成分为土、砂和水，土以不含小碎石的粘土为佳，配合比为：
7.5:
1:
1.5。
炮泥配料采用磅秤称重，混合料按照配合比拌制均匀，软化1～2小时后，装入炮泥机的进料仓，开动电钮开始生产，将其制作成直径32mm，长20cm的炮泥节。
炮泥制作过程见图5-2。
.
图5-2炮泥制作
加工完成的炮泥放置时间不宜太长，宜在使用前1～2小时制作，制作完成后的炮泥应及时覆盖保湿。
炮泥机操作方便，两人1小时可制作炮泥400～500个。
（2）水袋
水袋由KPS-60型水袋自动封装机生产而成。
工作原理：
采用高压泵式容积法计量方式进行灌装，由凸轮机构完成水袋自动热合封口。
具体操作：
接通电源启动机器、预热封口机待温度上升后试封2-3次，达到密封效果后进行正常生产。
该封装机每次制作水袋3个直径32mm，长200mm的水袋，充满后自动封口，而后将成品水袋装箱。
如图5-3所示。
图5-3水袋机封口机及水袋制作
生产效率：
水袋机整机功率0.68KW，电源为交流220V，1小时可以生产500～600个水袋。
5.4钻爆设计
（1）一般规定
①隧道开挖应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具和爆炸材料等进行钻爆设计。
施工中应根据爆破效果不断调整爆破参数。
②钻爆设计的内容应包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼、底板眼）的布置、深度、斜率和数目，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，钻眼机具和钻眼要求，主要技术经济指标及必要的说明。
③炮眼布置
根据我集团以往爆破经验，并结合现场爆破效果情况，炮眼布置应符合下列规定：
a掏槽区应布置在断面的中下方，并偏离中心线1.5～1.8m，设置在中线的左侧和右侧，距底板线1.5～1.8m。
如遇围岩较硬时，为增加掏槽效果，创造较大临空面，增加小掏心眼，小掏心眼偏离中心线1.3～1.5m，设置在中线的左侧和右侧，间距可适当增大。
b辅助眼应交错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间。
c周边眼与辅助眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽眼应加深20cm。
d扩槽眼、辅助眼、底板眼，均应比掏槽眼、周边眼间距大一些，而比掘进眼适当地加密。
（2）掏槽眼布置
掏槽型式采用楔形掏槽，见图5-4。
5-4楔形掏槽眼
（3）爆破设计及参数选择
隧道的爆破作业，采用水压光面爆破技术，爆破参数应通过试验确定，有关参数可参照表5-1选用，施工中根据爆破效果不断优化爆破参数。
表5-1光面爆破参数
岩石类别
周边眼间距
E（cm）
周边眼抵抗线W（cm）
相对距离E/W
装药集中度
q（kg/m）
硬岩
50～60
55～75
0.8～0.85
0.30～0.40
较硬岩
40～55
50～60
0.8～0.85
0.20～0.30
软质岩
30～45
45～60
0.75～0.8
0.07～0.12
（4）装药结构
周边眼：
采用水袋、2号岩石乳化炸药、塑料导爆索、非电毫米雷管（间隔3个孔设置）间隔装药结构；
掏槽眼、辅助眼等：
采用水袋、2号岩石乳化炸药、非电毫米雷管间隔装药。
水压爆破装药结构见图5-5。
图5-5周边眼间隔装药示意图
图5-6其余炮眼连续装药示意图
图5-7水压爆破装药结构示意图
（5）非电毫米雷管合理段落间隔时间的选择
根据测试得到的实际质点振动速度曲线波形图及现场爆破效果表明：
每段间隔时差大于50ms时，波形基本上无叠加现象。
每段起爆间隔时间又不宜太长，否则能量不能互相利用，后段爆破不能补充前段爆破的破碎作用和抛掷作用。
掏槽爆破段间隔时间为50～75ms，后续炮眼的爆破段落间隔时间受爆破器材条件限制，只能逐段进行安排，段与段间隔时间大的达到200～300ms。
根据衢宁铁路（Ⅳ）标试验段爆破效果，非电毫米雷管选择：
1、3、5、7、9、11、13、15段。
（6）Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖爆破设计图
①Ⅱ级围岩全断面法施工爆破设计结构见图5-8。
5-8（a）Ⅱ级围岩施工爆破设计
5-8（b）Ⅱ级围岩施工爆破设计图
②Ⅲ级围岩施工爆破设计、装药结构见图5-9。
5-9（a）Ⅲ级围岩施工爆破设计图
5-9（b）Ⅲ级围岩施工爆破设计图
（7）Ⅱ、Ⅲ级围岩爆破参数表和主要经济技术指标见下表5-2、表5-3。
表5-2Ⅱ级围岩全断面爆破设计参数表（凿岩台车）
全断面
炮眼名称
眼数（个）
眼长（m）
药卷规格（mm/个）
每孔药卷个数
每孔药重（kg）
共计药量（kg）
雷管段别
备注
掏槽眼
10
3.95
Φ=32mm,L=200mm
14
2.8
28
1
连续
扩槽眼
12
3.61
Φ=32mm,L=200mm
12
2.4
28.8
3
连续
10
3.53
Φ=32mm,L=200mm
10
2
20
5
连续
辅助眼
3
3.5
Φ=32mm,L=200mm
8
1.6
4.8
7
连续
14
3.5
Φ=32mm,L=200mm
8
1.6
22.4
9
连续
内圈眼
22
3.5
Φ=32mm,L=200mm
8
1.6
35.2
11
连续
周边眼
53
3.5
Φ=32mm,L=200mm
5
1
53
13
间隔
底板眼
11
3.5
Φ=32mm,L=200mm
10
2
22
15
连续
合计
135
214.2
循环开挖进尺3.5m，断面56.01m³，炸药单耗1.09Kg/m³
表5-3Ⅲ级围岩全断面爆破设计参数表（凿岩台车）
全断面+仰拱
炮眼名称
眼数（个）
眼长（m）
药卷规格（mm/个）
每孔药卷个数
每孔药重（kg）
共计药量（kg）
雷管段别
备注
掏槽眼
10
3.95
Φ=32mm,L=200mm
14
2.8
28
1
连续
扩槽眼
12
3.61
Φ=32mm,L=200mm
12
2.4
28.8
3
连续
10
3.53
Φ=32mm,L=200mm
10
2
20
5
连续
辅助眼
10
3.5
Φ=32mm,L=200mm
8
1.6
16
7
连续
13
3.5
Φ=32mm,L=200mm
8
1.6
20.8
9
连续
内圈眼
22
3.5
Φ=32mm,L=200mm
8
1.6
35.2
11
连续
周边眼
53
3.5
Φ=32mm,L=200mm
5
1
53
13
间隔
底板眼
11
3.5
Φ=32mm,L=200mm
10
2
22
15
连续
合计
141
223.8
循环开挖进尺3.5m，断面62.15m³，炸药单耗1.03Kg/m³
5.5钻爆作业
水压光面爆破受多种因素影响，包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素，爆破参数进行现场设计动态调整。
同一类围岩经试爆取得的技术参数，做为初步依据，每一循环爆破作业都要根据上一循环爆破效果，以及本循环围岩特征进行适当调整，选择一组最佳技术参数。
上一循环是下一循环的预设计和试爆破。
光面爆破工艺流程见图5-10。
钻爆作业整个钻孔过程，可分为:
准备→测量放样→钻眼→装药→联线、爆破。
（1）准备：
凿岩台车工作前，做到“四查”，即：
查支撑是否牢固；查管路与接头有无漏油、漏水和漏气现象；查各部操作杆、控制装置是否灵敏；查仪表是否处于正常状态。
在确保“四查”满足无异常后，由作业人员用专业找顶工具对掌子面围岩进行找顶，消除危石。
（2）测量放样：
利用凿岩台车作业平台按照钻爆设计图在掌子面用红油漆画出各炮孔位置及中线。
测量放样见图5-11、5-12。
为提高测量放样效率，节约工序时间，每名测量人员配备一台对讲机，掌子面画线人员配备专用耳机。
图5-11测量放样
图5-12周边眼及掏槽眼放样
（3）钻眼
钻眼：
凿岩台车开口时缓慢推进，并特别注意钻杆方向与隧道中线的夹角是否符合设计外插角。
凿岩台车钻孔见图5-13。
图5-13凿岩台车钻眼
拔杆：
在整体性较好的石质中缓慢拔出钻杆；如遇破碎岩石卡钻时，应慢慢来回推进，使之拔出；如拔杆困难，在靠近该钻位重新钻眼，使之拔出。
移位钻孔：
钻好一个炮孔进行下一炮孔钻进时，要做到“准、顺、平、齐”。
准：
按周边孔参数要求，孔位要选准；
顺：
侧墙孔孔口要顺开挖轮廓线布置，使孔底均位于开挖允许的超欠范围内；
平：
各炮眼相互平行（孔口和孔底距相等）；
齐：
孔底要落在同一平面上，爆出的断面要整齐，便于下一循环作业。
（4）装药
装药前采用PVC管通孔，确认孔深满足要求，而后按水压爆破装药结构进行装药。
周边眼采用间隔装药,眼底部分适当增加药量,导爆索连接；其它炮眼采用连续装药,全部采用反向起爆装药结构。
装药自上而下进行,雷管“对号入座”,装药后所有炮眼应堵塞炮泥,堵塞长度≥30cm。
炸药、水袋及炮泥见图5-14。
图5-14装填过程
（5）联线、起爆
按炮孔爆破设计装药量装药联线，塑料导爆管起爆网络联接采用复式联接网路，炮孔孔口采用炮泥堵塞，在检查无误，人员、设备撤离至安全区域、完成安全警戒后由专业爆破工起爆，起爆联线网络见图5-15。
图5-15起爆联线网络图
5.6爆破成型效果
图5-16爆破成型效果
5.7凿岩台车养护
（1）检查有无漏油，在每个班工做前,检查所有部件,所有螺栓是否有松动,如有必须紧固。
（2）清洗台车，尤其是凿岩机，推进梁部分。
（3）检查所有油（液压油，发动机机油，柴油，润滑油,空压机油等）油位。
（4）整车打黄油，尤其是推进梁，大臂，凿岩机部分。
（5）推进梁上面的两个转杆的橡胶导套过大后就必须更换。
（6）要经常检查进水虑网，为了减少水中杂质。
（7）每个班在启动发动机前必须给油箱放水，必要时更换液压油。
（8）检查电气部分线路有无松动。
（9）检查电压电流，各液压表的等数据有无异常。
6.劳动组织
（1）劳动力组织方式：
采用架子队组织模式。
（2）施工人员结合试验段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
表6-1每个作业面人员配置表
序号
工种
数量
1
生产负责人
1人
2
技术主管
1人
3
专职安全员
1人
4
工班长
2人
5
技术员
3人
6
测量
3人
7
量测
2人
8
钻爆工
6人
9
机械工
3人
10
普工
6人
7.材料要求
雷管采用1、3、5、7、9、11、13、15段非电毫秒雷管，炸药采用2#岩石乳化炸药，直径32cm，每节长20cm。
爆破材料采用1～15段非电毫秒雷管和塑料导爆管起爆，周边眼采用低爆速（3000-3200m/s）、低密度（0.85-1.05g/cm3）、高爆力、传爆性好的小直径2号岩石软化炸药（φ32mm直径），富水地段采用乳化炸药，炮泥堵塞，导爆管复式网路联接，各部一次起爆。
表7-1每个作业面开挖材料配置
序号
名称
规格或型号
数量
1
钻头
76/T38
3个
2
钻杆
Φ48
3根
3
液压油
27-3395
200kg
4
电缆
16SQ565/0.19mm
100m
5
水管
DN50
150m
8.设备机具配置
表8-1每个作业面隧道钻爆机械配置
序号
名称
型号
数量
1
三臂凿岩台车
Sika-PM500PC
1台
2
挖掘机
SY205C-9
1台
3
装载机
装载机
2台
4
自卸汽车
自卸车
6辆
5
24m自行式移动栈桥
Sika-PM500PC
1台
6
注浆机
ZX-6
1台
9．质量控制及检验
9.1质量控制
（1）隧道开挖控制注意事项
严格控制隧道超欠挖，开挖允许值见表5-1。
表9-1隧道凿岩台车开挖允许超挖值（cm）
围岩级别
开挖部位
Ⅰ
Ⅱ、Ⅲ
Ⅳ、Ⅴ
拱部
线性超挖
10
15
10
最大超挖
15
25
15
边墙线性超挖
10
10
10
仰拱、
隧底
线性超挖
10
最大超挖
25
注：
①本表适用于凿岩台车全断面开挖。
②
。
③最大超挖值是指最大超挖处至设计开挖轮廓切线的垂直距离。
④表列数值不包括测量贯通误差、施工误差。
如采用预留支撑沉落量时，不再计超挖值。
⑤超过表中所列数值的部分按局部坍塌或塌落处理。
隧道开挖应少欠少超，当围岩完整、石质坚硬时，允许岩石个别突出部分侵入衬砌（每m2不大于0.1m2、高度不大于5cm）。
拱脚和墙脚以上1m范围内严禁欠挖。
①隧道开挖轮廓线应以衬砌设计轮廓线为基准，考虑围岩变形量、施工误差和测量贯通误差等因素适当加大。
施工中应严格控制超欠挖。
②洞身开挖轮廓线预留围岩变形量，应根据围岩级别、隧道宽度、隧道埋深、施工方法和支护情况采用设计及工程类比法确定。
如设计没有提出明确要求，可按下表选取。
③隧道开挖预留变形量见表9-2。
表9-2隧道预留变形量设置（cm）
围岩级别
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
预留变形量（cm）
0～2
1～3
3～8
8～10
④开挖前应进行超前地质预报，开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩监控量测，及时反馈量测信息，做好施工方法的调整预报以指导施工。
超前地质预报和围岩监控量测均纳入工序管理。
（2）加强对技术及施工人员的培训，提高全体参建人员的安全、质量意识。
（3）严格按照设计文件规定的开挖方法进行施工，否则应按照变更程序申请改变施工方案。
（4）在隧道开挖前，对隧道地表中线附近范围进行勘察，对地表冲沟、深井、滑塌、陷穴、地表附着物等情况进行统计，并按里程桩号逐一登记、拍照，施工中应加强监控量测工作，严格按设计方案施工，确保隧道安全、顺利通过。
（5）每循环进行测量放样，严格控制超欠挖。
定期对测量控制点进行检查、复核，避免由于隧底下沉、上鼓、不均匀变形及人工或机械碰撞等原因对控制点的损害。
（6）开挖后应按设计要求的量测项目及频率进行围岩量测，及时反馈量测信息。
（7）隧道开挖中，应在每次开挖后及时观察、描述围岩裂隙结构状况、岩体软硬程度、出水量大小，核对设计情况，判断围岩的稳定性。
9.2质量检验
（1）隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。
检验数量：
施工单位每一开挖循环检查一次；
检验方法：
采用仪器测量。
（2）隧道开挖应严格控制欠挖。
当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。
拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖。
检验数量：
施工单位每一开挖循环检查一次。
检验方法：
施工单位采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对。
（3）洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。
检验数量：
施工每一开挖循环检查一次。
检验方法：
施工单位进行工程地质观察和描述。
（4）光面爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置，钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。
掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。
周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖轮廓线15cm。
检验数量：
施工单位每一开挖循环检查全部掏槽眼和周边眼。
检查方法：
测量。
（5）光面爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。
检验数量：
施工单位每一开挖循环检查一次。
检验方法：
对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。
（6）沟槽开挖位置、基底高程应符合设计要求，靠边墙的沟槽应与边墙基础同时开挖、一次成型。
检验数量：
施工单位每一开挖循环检查一次。
检验方法：
观察、仪器测量。
10．安全及环保要求
10.1安全要求
（1）超前地质预报发现与设计情况不符的不良地质，立即停止施工，组织设计单位、业主单位、监理单位重新勘探地质情况，确定新的施工方案后方可继续施工。
（2）爆破后发现存在盲炮时，现场安全员、技术员应立即定出警戒范围，将所有人员、设备撤离到安全区域内，处理盲炮时无关人员不准许进入警戒区，现场安全员、技术员组织安排爆破员，根据现场实际情况，对盲炮进行安全处理。
（3）现场施工严格按照施工安全步距控制施工进度，杜绝安全步距超标施工。
（4）施工区域设置警示标准，严禁非工作人员出入。
（5）如果洞内有害气体超标，施工人员禁止入洞。
（6）爆破作业时，要有专人指挥。
所有人员撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。
（7）对软弱破碎，不稳定围岩实施多钻眼，少装药，短进尺，多循环，强支护，早封闭的原则，以减少对围岩的扰动。
（8）开挖成型后要及时进行初喷混凝土封闭开挖面，防止围岩风化。
初期支护和临时支护要及时施作，控制围岩的初期变形量，提高隧道围岩的自稳能力。
（9）严格按照机械设备的操作规程合理使用施工机械。
对各种机械设备要定期进行检查，保证机械设备在正常状况下工作。
（10）规范施工用电管理。
要做到“一机、一闸、一保护”，进洞电缆都要采用绝缘电缆线架空进洞。
（11）要保证工作区的照明亮度满足施工规范要求。
（12）隧道内加强通风，在有粉尘的作业环境中作业，除洒水和通风外，作业人员还必须配备劳保防护用品。
10.2环保要求
（1）加强设备养护，减少设备漏油施工机械的废油废水，采用隔油池等有效措施加以处理，不得超标排放。
（2）弃土场要先挡护后弃碴，防止泥沙冲刷污染农田、河流。
（3）洞内外施工场地修筑临时排水设施保证排水畅通。
工地废水排放前先经沉淀池沉淀，并采取必要的净化措施处理达标后方可排放。
有害物质定点存放并按照有关规定处理。
（4）洞内爆破后要进行洒水除尘或采取必要的设备除尘，严格控制洞内空气中微小颗粒的含量符合有关规定要求。
（5）运输可能产生粉尘的车辆配备挡板及棚布，防止粉尘飞扬，减少对生产人员和当地居民造成危害，必要时对运输道路进行洒水。
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