隧洞开挖施工作业指导书.docx

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隧洞开挖施工作业指导书

隧洞开挖施工作业指导书

XW/QM09-09

发放编号：

文件持有人：

受控状态：

水电十四局小湾分局编制

二零零零年十月

1.目的

对隧洞开挖施工进行规范,并提供作业指导。

2.适用范围

适用于小湾电站左岸坝顶公路隧洞及相关施工支洞的开挖工程。

3.技术标准、资料

a）《公路隧道施工技术规范》

b）《公路工程技术标准》

c）开挖施工图纸及相关技术文件

d）主要材料出厂质量证明书

4.相关部门及作业班组职责

技术部根据工程情况及时处理存在的技术问题，并做好变更以指导施工。

质安部根据施工进度情况监督及检查施工质量。

开挖队应严格按照施工工艺进行施工，施工中遇到的异常情况及时通知监理工程师，以便及早采取措施。

5.作业流程和控制要点

5.1原材料的检验和贮存

a）隧道开挖施工中所用的钢筋的种类、钢号和直径，必须符合图纸的规定。

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋的化学成份和力学性能、工艺性能应符合GB1499-91的规定。

Ⅰ级钢筋的化学成份和力学性能应符合GB13013-91的规定。

b）使用的钢筋应具有出厂厂家的质量合格证明，运到工地的每批钢筋都须按JTJ055-83进行抽样试验。

锚杆的杆件材料宜采用Ⅱ级钢筋，钢筋网应采用Ⅰ级钢筋。

c）喷射砼的水泥应优先选用普通硅酸盐水泥，其标号不得低于325号，粗集料应使用砾石或碎石，粒径不大于15mm，速凝剂必须是质量合格的产品，使用前应做速凝效果试验，初凝不超过5min，终凝不超过10min。

d）用于开挖施工的炸药必须采用正规的生产厂家的产品，并具有出厂厂家的质量合格证明书，其各项指标均应符合要求。

e）锚固用的砂浆应通过试验确定，当变更砂浆的组成材料时，其配合比应重新做试验确定。

砂浆应随拌随用，已凝结的砂浆不得使用。

水泥卷及树脂卷均应具有出厂质量合格证明，并应在现场做试验确定材料的性能。

f）电爆线应采用胶皮绝缘线或其它绝缘材料，不得使用裸线作电爆导线。

g）材料供应部门应严格执行“原材料入检验制度”，做好原材料的检查验收工作。

h）炸药的存放应设专门的仓库，并远离居住区；钢筋以及其它材料均应做好标识分别存放，便于检查和使用。

5.2编制工艺流程和工作程序

5.2.1施工前的测量

a）开工前应对监理工程师提供的隧道轴线桩、三角网基点桩、水准点桩等按图纸进行复测，若发现桩志不足、不稳固、被移动或测量精度不符合要求时，应进行补测、加桩、加固、移设桩志、水准点等工作，并将复测资报监理工程师核批。

b）复测内容包括隧道在轴线上的中间点、方向点、外延点、拴点都选在洞口附近，位置要牢固稳定，施工期不得受扰动或损坏。

c）应按比例将隧道轴线的方位、坐标点、三角控制网、方向点、外延点、引线以及水准基点和其它控制点的标高等绘制在示意图上，并说明施测方法、精度及注意事项等，以便施工时使用。

d）施工放线中应设置必要的加桩和排水沟中心桩、辅助基准。

5.2.2施工中测量

a）在施工中应根据隧道各主要控制点的坐标计算轴线的长度和方向，并据此实地放线。

b）为保证隧道底部按图纸所示的纵坡开挖并满足衬砌的正确放样、洞内每隔50m应设一个水准点。

c）对向开挖的隧道贯通后轴线偏差不得大于8cm，标高不得大于5cm。

5.2.3洞口开挖

1.施工程序

隧道进出口明挖自上而下分台阶进行开挖，支护、排水及时跟进。

其施工程序如下：

施工准备→表土清除→截水沟、排水沟施工→洞口边坡从上往下分层开挖、支护→洞口开挖、支护→洞门锁口施工→顶部回填、砌筑排水沟→检查验收、竣工

2.施工方法及工艺措施

由测量人员放出进出口开挖边线，核实开挖断面，人工清除开挖区内的植被、杂物，按设计开挖坡外截水沟，由施工道路进入开挖区开挖形成集碴平台及施工便道。

洞口土石方开挖按照图纸的要求，在洞口施工放样的线位上进行边坡、仰坡自上而下的开挖，采用小药量、弱爆破，尽量减少对原地层的扰动。

松软地层开挖边坡、仰坡时，随挖随支护，加强防护，随时监测、检查山坡稳定情况。

石方开挖采用手风钻按3~4m梯段开挖，靠近设计开挖边线预留保护层光面爆破开挖，基础预留1.5m保护层，浅孔爆破开挖，对于软弱、破碎基岩，则最后留足20~30cm的撬挖层，人工撬挖。

在集碴平台上采用推土机集碴，装载机、挖掘机挖装，10~15T自卸车运输开挖料至弃碴堆料场弃碴。

开挖前认真做好爆破方案设计，并在现场作生产性试验，优化、调整爆破参数。

开挖严格控制开挖规格，同时尽量减少爆破震动对边坡稳定的影响。

洞门支护：

洞门的支护拟采用格栅钢拱架然后喷砼支护的方法施工。

钢拱架第一排用φ32的钢筋作主筋（根据岩石揭露情况可用φ25钢筋作主筋），其它采用φ25的钢筋作主筋，主洞洞口及支洞洞口的格栅钢拱架布置如附图1及附图2所示。

5.2.4隧洞开挖施工

1.开挖支护方案及程序

根据本工程的特点和工期要求，采用三臂液压凿岩台车为主的大型机械化钻爆法施工，出碴采用3m3侧卸装载机配15T自卸汽车运输。

喷砼采用湿喷机进行湿喷，锚杆施工选用凿岩台车为主的方案。

洞挖方案见下表：

工程部位

施工方法

施工监测

超前支护

开挖程序方法

一次支护

隧洞进出口Ⅱ类围岩

洞口长锁口锚杆、超前锚杆预支护

短台阶分层分部进行手风钻钻孔开挖，上层中部顶拱超前，两边扩挖，下层跟进施工，最后开挖仰拱。

开挖短进尺、小药量、弱爆破、1~1.5m一个循环，周边孔密孔小药量光爆。

每排炮开挖后及时跟进锚杆、钢筋网、格栅拱架及喷砼等一次支护

施工成型后按设计要求埋设观测设施，及时加密观测，及时反馈观测信息，指导隧道施工；根据监测结果决定是否进行二次支衬砌砼跟进

洞身断层破碎带Ⅱ类围岩

超前锚杆预支护或超前小导管注浆预支护

短台阶分层开挖，上层超前1~3循环，下层扩挖跟进，最后开挖仰拱。

局部辅以小药量爆破。

开挖1m一个循环。

开挖后及时跟进锚杆、钢筋网、格栅钢拱架及喷砼等一次支护；根据现场开挖情况可选用WTD型空心锚杆注浆支护

施工成型后按设计要求埋设观测设施，及时加密观测，及时反馈观测信息，指导隧道施工；根据监测结果决定是否进行二次支衬砌砼跟进

洞身Ⅲ类围岩

顶拱超前锚杆支护

凿岩台车分层开挖，周边孔光爆，上层超前1~3排炮，下层扩挖跟进。

2~3m一个循环

喷锚及钢筋网支护滞后进行，但视危岩情况及时进行局部支护

施工成型后按设计要求埋设观测设施，定期观测

洞身Ⅳ-Ⅴ类

开挖采用中导洞超前套打法施工，中导洞与周边扩挖同时钻爆。

凿岩台车钻孔，周边孔光爆，3~4m一个循环

喷锚支护滞后开挖进行

施工成型后按设计要求埋设观测设施，定期观测

2.开挖工艺及措施

a）开挖工艺流程

Ⅳ、Ⅴ类围岩隧道开挖施工工艺流程：

开挖准备→测量放线→钻孔→装药爆破→通风散烟、洒水除尘→安全处理→出碴、清底→延伸风水电线路，转达入下一循环

不良地质段开挖施工工艺流程：

开挖准备→测量放线→超前锚杆或导管预注浆支护→钻孔→装药爆破→通风散烟、洒水除尘→安全处理→平碴一次支护→出碴、清底→延伸风水管管路，转入下一循环

b）主要工艺作业措施

1.Ⅳ、Ⅴ类围岩开挖工艺措施

（1）测量放线；控制测量采用全站仪作导线控制网。

施工测量采用经纬仪配合水准仪进行。

测量作业由专业人员认真进行，每个月进行一次测量检查、复测，准确测量控制工序质量。

（2）钻孔作业：

由熟练的台车工、风钻工严格按照钻爆图进行钻孔作业。

各钻手分区、分部位定人定位施钻，实行严格的钻手作业质量经济责任制。

第排炮由值班工程师按“平、直、齐”的要求检查。

周边孔偏差不得大于5cm，爆破孔偏差不得大于10cm。

（3）装药爆破：

炮工按钻爆设计参数认真进行，炸药选用硝铵或乳化炸药。

台车水平孔一般崩落孔药卷直径35mm，连续装药，周边孔选用25mm直径药卷，间隔装药，用砂袋堵塞严实。

装药完成后，由技术员和专业炮工分区分片检查，联结爆破网络，撤退工作面设备、材料至安全位置导火索起爆、导爆管传爆，毫秒微差爆破，周边光面爆破。

主洞及支洞的钻爆参数如附图3及附图4所示。

（4）通风散烟：

爆破后起动强力通风机正压通风，开挖面爆破后进行人工洒水除尘。

（5）安全处理、清底：

爆破后要用PC220反铲处理掌子面及顶拱安全。

出碴后再次进行安全检查及处理，并用反铲扒除工作面积碴，为下一循环钻爆作业做好准备。

2.不良地质段开挖工艺措施

对Ⅱ类围岩，除上述施工工艺及方法外，还应采取如下措施：

（1）、地质勘探:

在开挖过程中，加强地质跟踪及预测，必要时钻超前勘探孔、探洞摸清围岩性状及溶洞情况，以便采取恰当的施工程序及措施，确保围岩稳定。

（2）、超前支护:

开挖钻孔前，采用超前锚杆支护，确保围岩稳定。

（3）、开挖钻爆:

Ⅱ类围岩采用超前锚杆加钢支撑支护，台阶分部法开挖。

开挖钻爆严格遵守“短进尺、弱爆破、少扰动”的原则，减少爆破震动，不得对已衬砌结构的安全产生影响及破坏。

上层开挖时，采用不同的分部开挖方法，减少一次支护跨度，确保成洞稳定；下台阶开挖后，进行边墙喷锚及支护，仰拱部位预留保护层，开挖一段，浇筑一段。

仰拱开挖采用挖掘机、风镐进行，局部采用弱爆破，及时跟进一次支护。

（4）、一次支护:

钻爆后暂不出碴，经安全处理、平碴后，立即施作一次支护，采用砂浆锚杆、树脂锚杆、格栅钢拱架、挂网喷砼等支护手段，形成一柔性封闭环，确保围岩稳定。

（5）、施工监测措施:

成洞后按设计图纸要求及时埋设各种观测仪器，并开始观测，三倍洞径距离以内每排炮后测量一次，十倍洞径距离以后，视变形速率情况，可拉开量测时间间隔。

通过勤量测，及时反馈信息，指导开挖支护施工，确保成洞稳定和施工安全。

5.3施工监控测量

根据新奥法施工的特点和招标文件的要求,施工中通过对围岩和支护的变位、应力量测，及时修改支护系统设计，指导施工作业，保证施工安全。

主要量测项目有洞内外观察、周边位移量测、拱顶下沉量测、地表沉降量测等。

测点布置和观测频率严格按招标文件规定的要求进行，并及时将各项量测情况进行记录，根据量测结果绘制各种相关曲线或图表，按规定适时施作二次衬砌。

当量测结果出现异常时，及时分析原因，提出处理意见，经工程师批准后实施。

埋设量测元件情况和量测资料，整理清楚后报工程师核查，并作为竣工资料的一部分。

5.3.1、洞内外观察

观察工作面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况以及喷射砼的效果。

对已施工区段的观察每天至少进行一次，观察喷射砼、锚杆、钢架的状况。

观察后绘制开挖工作面地质素描，填写工作面状态记录表及围岩类别判定卡。

5.3.2、周边位移量测

量测断面的收敛情况，拱顶下沉和水平收敛量测断面的间距为：

Ⅳ、Ⅴ类围岩不大于40m；Ⅱ类围岩小于20m，围岩变化处适当加密。

当发生较大涌水时，Ⅱ类围岩量测断面的间距缩小至5-10m。

各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为0.5-2m，长在下一次爆破循环前获得初始读数。

拱顶下沉量测和水平收敛量测采用相同的量测频率并严格按规范执行。

5.3.3、地表下沉量测

根据图纸要求或监理工程师指示，在施工过程中可能产生地表塌陷之处设置观测点，地表下沉观测点按普通水准点埋设。

并在预计破裂面以外3~4倍洞径外设水准基点，作为各观测点高程测量的基准，从而计算出各观测点的下沉量。

地表下沉桩的布置宽度根据围岩类别、隧洞埋置深度和隧洞开挖宽度而定。

地表下沉量测断面的间距按规范要求执行。

在整个监测过程中应及时分析整理观测结果，发现异常情况及时向工程师和有关部门汇报，并进行跟踪监测，经过分析判断后提出意见，以便及时采取安全措施。

整个监测过程及资料整理完全响应招标文件中技术规范的规定，保证按时向有关部门报送完整的观测成果和档案技术资料。

6.隧洞支护施工

本隧洞工程根据围岩的不同采用不同的支护型式，主要的支护型式应按设计图纸的要求进行施工，特殊部位则采用超前锚杆、超前注浆小导管、砂浆锚杆、药卷锚杆、挂网喷砼、格栅钢拱架、钢支撑等支护型式。

Ⅱ、Ⅲ类围岩一次支护每排炮及时跟进，Ⅳ、Ⅴ类围岩可滞后掌子面跟进平行交叉作业。

6.5超前支护

6.5.1、超前锚杆施工

采用凿岩台车或手风钻钻孔，锚杆注浆机先灌注水泥砂浆，后安插锚杆、超前锚杆上倾角控制在15~30度，孔深不小于排炮进尺的1.5倍。

6.5.2、超前注浆小导管施工

对隧洞洞身破碎带，为保证成洞稳定，施工中采用超前小导管先对围岩进行加固，然后再进行开挖。

超前小导管长度4.5m，间距50~100cm，排间搭接1.5m。

施工中采用凿岩台车或手风钻钻孔，人工在平台车上安装插管，UH0.4注浆机灌注水泥砂浆，砂浆压力初步选为0.2Mpa，并根据现场试验后确定值施工。

若断层地下水丰富，则采用双液注浆泵注水泥浆和水玻璃浆。

6.6锚杆施工

6.6.1砂浆锚杆施工

采用凿岩台车或锚杆台车钻孔，局部用手风钻钻孔，锚杆注浆机注浆，人工在平台车上安装锚杆。

锚杆钻孔孔位、角度、深度、孔径须严格按设计图纸或规范进行，严格控制钻孔质量。

浆液按照设计和试验配比进行拌制，保证注浆饱满、密度。

锚杆安装后，孔口加楔固定封严，砂浆终凝前不允许扰动。

锚杆到龄期后按规

范进行拉拔试验抽检。

6.6.2药卷锚杆

药卷锚杆属于快速支护锚杆，药卷及固化剂预制作，并与杆体锚固端临时固定。

药卷锚杆有树脂锚杆和水泥锚杆。

1）、树脂锚杆

台车钻孔后，利用钻臂把杆体与药卷一起推送入孔后，用接头将杆体与钻机连接，一分钟内快速旋转杆体，搅碎药卷，停钻后用锲子将锚杆与孔口塞紧，30分钟后安垫板、拧紧螺帽。

2）、水泥锚杆

台车钻孔后，清洗孔位。

将药卷在水中浸泡40s后，及时将药卷分节推入孔中，再利用钻臂把杆体推送入孔，用楔子将锚杆与孔口塞紧，使杆体与药卷充分连接、固化。

待到规定的时间后安垫板、拧紧螺帽。

6.7喷砼及挂网施工

6.7.1喷砼施工

喷砼采用砼喷射机湿喷工艺施工。

喷砼分段分片由上面下分层施喷，每段长度不超过6m。

喷砼料在洞外拌制，搅拌车运至工作面施工。

喷头自动添加高级速凝剂，分层施喷，一次喷射厚度拱部为5~6cm，边墙为7~10cm。

若有网喷砼则按“喷---网---喷”的程序进行。

喷砼施工工艺流程如下：

喷车分层施喷

岩面处理

质检

养护

验收合格

施工准备

混合料拌制、运输

喷射作业参数通过生产试验确定，在保证喷砼密度的前提下，尽量减少回弹量。

喷射砼强度采取机口取样及现场喷模试验检查，厚度通过钻孔测深检查，外观质量通过肉眼检查评价。

6.7.2挂网施工

钢筋网在场外按2~4m2一块进行编焊，运至工作面后，人工在平台车上铺挂，利用锚头点焊固定，中间用膨胀螺栓加密固定。

网间接头用铅丝扎牢。

6.8钢支撑及格栅钢拱架施工

6.8.1格栅钢拱架

格栅钢拱架在场外分节加工，编好号后运至工作面，利用锚杆头焊接固定，人工分节安装，节间用电焊焊接在整体。

拱脚及腰部打锁脚锚杆加固。

两榀拱架之间通过纵向钢筋焊接联系形成整体，再挂网喷砼。

6.8.2钢支撑

钢支撑在场外分节加工，编好号后运至工作面，人工分节安装，节间用螺栓（或电焊焊接）连接。

立柱脚设钢垫板，必要时浇筑基础砼。

每榀钢支撑间通过纵向焊接联系形成整体。