隧道开挖专项施工方案.docx
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隧道开挖专项施工方案
国家高速公路网横12杭州至瑞丽公路大理至丽江联络线
双龙隧道开挖
专项施工方案
编制人：
复核人：
审核人：
中铁十二局集团有限公司
云南大丽高速公路土建第18-1A合同段项目经理部
年月日
双龙隧道开挖专项施工方案
一、编制依据与原则
1、相关标准、规范和施工图
（1）招标文件、两阶段施工图设计、实施性施工组织设计；
（2）大丽高速公路建设指挥部编《云南大丽高速公路建设项目管理办法》；
（3）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
（4）《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076—95）
（5）《云南省公路建设项目危险性较大的分部分项工程专项方案安全管理办法》；
（6）公司拥有的施工工艺、施工方法成果、机械设备、管理水平、技术装备及多年积累的类似工程施工经验。
2、编制原则
（1）严格遵守招标文件明确的设计规范，施工规范和质量评定验收标准。
（2）技术先进性，科学合理性，经济适用性，安全可靠性、实事求是相结合。
（3）对现场坚持全员、全方位、全过程严密监控，动态控制，科学管理的原则。
二、工程概况
1、工程概况
我部承建的双龙隧道，隧道区所在地隶属云南省剑川县甸南镇玉华村。
所在地地处山区，远离村落，交通情况差。
本隧道起止里程为LK120+455~LK122+280,其地质特点为洞内围岩较差，渗水量较大，安全风险等级高，施工难度较大。
为本标段的重难点工程，同时也是工期控制性工程。
2、地形、地貌
隧道区域段属于切割中山地貌区，南向与上关甸山间盆地相接，北向与玉龙潭1号大桥相连。
进口地段为上关甸盆地东缘，微地貌为双龙山山前洪积扇，自然边坡坡向约160~250°，坡度10~40°.出口地段为玉龙潭村南缘，微地貌为山前河谷，自然坡向约0~90°，坡度25~60°.洞身最高点标高2659m，隧道最大埋深约170m。
整体上沿隧道走向呈中间高两边低，自然坡度总体上北高南低。
3、地层岩性
根据勘察资料，隧道区域地层自上而下主要由第四系全新统残坡积（Q4el+sef）成因粉质黏土、碎石土，二叠系（Pβ）玄武岩及其风化层组成。
4、地质构造及地震动参数
隧道区域大的构造单元为扬子准地台（I）的二级构造单元丽江台缘褶带（Ii），路线范围内的构造以近南北向构造占绝对优势，构成主体构造格架，以断裂构造为主，褶皱次之，地层多成单斜产出，但受断裂构造影响，地层产状变化较大。
隧道区域抗震烈度为9度区，地震动峰值加速度为0.3g，地震动反应谱特征周期为0.4s。
5、水文地质条件
根据钻孔水文地质观测和地表水文点观察，结合地形地貌，岩性和构造条件判断，隧道区域地表水受季节影响较大，主要赋存于山间凹地、冲沟之中，地下水发育，主要以第四系松散沉积物孔隙水、风化带基岩裂隙水为主。
三、主要施工方案及施工方法
1、施工方案
根据设计要求，隧道除明洞段为明挖之外，隧道暗挖段采用锚喷构筑法施工、光面爆破开挖。
暗挖段根据围岩类别的不同分别采用三台阶法、台阶法施工。
2、施工方法
2.1明洞段开挖方法
本项目部隧道明洞段共10米。
明洞段采用明挖法施工。
本项目施工段隧道明洞基本处于覆盖土层位置，基本无岩石。
施工时采用挖机施工，每施工一个台阶立即进行喷锚支护。
遇到有岩石的部位采用若爆破开挖。
2.2三台阶开挖施工方法
1、开挖支护
具体支护形式按照施工图纸要求进行施工。
2、 三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：
⑴以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；
⑵弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护；
⑶其他分步平行开挖，平行施做初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭成环；
⑷仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；
⑸施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全；
⑹完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。
四、施工工艺流程
隧道Ⅴ级围岩深埋和Ⅳ级围岩浅埋偏压地段采用三台阶七步开挖法结合超前小导管和型钢架或钢格栅的方法施工。
三台阶七步开挖法工艺流程如“图1”所示。
图1三台阶七步开挖法工艺流程图
五、施工工艺说明
三台阶七步开挖法施工步骤如下：
隧道V、Ⅳ级围岩地段三台阶七步法施工步骤如“图2～4”所示，施工立体效果图如图5所示。
第一步：
a.利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；
b.弱爆破开挖①部，同时，每循环进尺一次，掌子面喷5cm厚砼封闭；
c.分部施作①部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚砼，架立钢架；
d.施作锁脚钢管；
e.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。
第二步：
a.在滞后于①部一段距离后，弱爆破左右交错开挖②、③部；
b.喷5cm厚砼封闭掌子面；
c.导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架，并设锁脚钢管；
d.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。
第三步：
a.在滞后于③部一段距离后，弱爆破左右交错开挖④、⑤部；
b.导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架；
c.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。
第四步：
分台阶开挖⑥部。
第五步：
a.开挖⑦部；
b.隧底周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架；
c.复喷砼至设计厚度。
第六步：
灌筑Ⅷ部仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充应分次施作）。
第七步：
根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性浇筑Ⅸ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
图2隧道三台阶七步开挖法施工步骤示意图
图3隧道三台阶七步开挖法施工纵断面示意图
图4隧道三台阶七步开挖法施工平面示意图
图5隧道三台阶七步开挖法施工立体效果图
六、爆破设计
1、爆破方案
爆破方案的选择以如何提高炮眼的利用率和如何控制开挖轮廓和爆破振动对地层的扰动为指导思想。
本施工段隧道洞口浅埋段土质围岩采用人工配合机械明挖法施工，遇个别孤石进行松动爆破，挖机配合开挖。
本施工段隧道洞身Ⅴ级围岩采用三台阶法施工；开挖采用人工配合挖机开挖，遇个别孤石进行松动爆破；人工手持风钻配合多功能台架钻孔，2#岩石乳化炸药（Φ32mm×240mm），电雷管起爆，非电毫秒管微差光面爆破。
2、钻爆设计
2.1光爆基本参数
隧道初步开挖时，炸药单耗量和光面爆破参数参照下表“巷道掘进单位炸药耗药量”“光面爆破参数表”，实际施工时根据对应各级围岩爆破效果对本参数进行适当调整。
巷道掘进单位炸药耗药量（2＃岩石硝铵炸药，kg/m3）
掘进断面（m2）
岩石坚固性系数（f）
～3
4～6
8～10
12～14
15～20
＜4
1.23
1.77
2.48
2.96
3.36
4～6
1.05
1.50
2.15
2.64
2.93
6～8
0.89
1.28
1.89
2.33
2.59
8～10
0.78
1.12
1.69
2.04
1.32
10～12
0.72
1.01
1.51
1.90
2.10
12～15
1.66
0.92
1.36
1.78
1.97
15～20
0.64
0.90
1.31
1.67
1.85
＞20
0.60
0.86
1.26
1.62
1.80
光面爆破参数标准表
岩石
种类
周边眼间距
E（cm）
周边眼最小抵抗线
W（cm）
相对距离
E/W
装药集中度q
（kg/m）
极硬岩
50～60
55～75
0.8～0.85
0.25～0.3
硬岩
40～50
50～60
0.8～0.85
0.15～0.25
软质岩
35～45
45～60
0.75～0.8
0.07～0.12
2.2掏槽方式
采用中空直眼或斜眼掏槽。
直眼掏槽操作较简单，钻孔方向易掌握，被广泛采用，洞身开挖采用直眼掏槽。
因本工程隧道断面大，采用人工手持风钻钻孔，采用三级复合楔形掏槽方式。
各级围岩掏槽眼深度如下
1、Ⅳ级围岩第一级掏槽眼深1.9m，第二级掏槽眼深2.5m，第三级掏槽眼深2.3m。
2、Ⅴ级围岩第一级掏槽眼深1.3m，第二级掏槽眼深2.1m，第三级掏槽眼深1.7m。
6.2.3周边眼
周边眼尽可能靠帮布置，眼距适当缩小，并减少炮眼内的装药量。
确保爆破后岩壁平直、成型规整，减少对围岩的扰动。
因在施工现场周边眼钻孔时机械位置的限制，钻孔方向可适当外插，眼底可偏出轮廓线5～10cm。
岩性较软时，周边眼眼位可在设计开挖轮廓线以内5cm左右，爆破后采用风镐修整洞壁。
根据隧道围岩情况，周边眼间距选取如下：
Ⅲ级围岩50cm、Ⅳ级围岩45cm、Ⅴ级围岩40cm。
2.3掘进眼
掘进眼介于掏槽眼和周边眼之间。
它的作用是扩槽和破碎岩石。
掘进眼根据隧道围岩与岩石性质，均匀排列，深度跟没循环进尺相同。
最外一圈掘进眼与周边眼间距的圈距按下式计算：
D=E/M
式中：
E——按光面爆破要求确定的周边眼孔间距；
M——光面爆破炮眼密集系数，选取M=0.8。
其余掘进眼的圈距大体可按80～100cm均匀布置，平均为90cm。
2.4装药结构及堵塞方式
周边眼装药结构：
采用不偶合和间隔装药结构、不偶合系数为1.8。
详见下图“光面爆破周边眼装药示意图”其它眼：
均采用连续装药结构。
所有装药炮眼用炮泥堵塞，周边眼堵塞长度不小于25cm。
光面爆破周边眼装药示意图
一般炮孔装药结构示意图
2.5炮眼布置
Ⅳ级围岩台阶法开挖炮眼布置图
V级围岩大拱脚上台阶开挖炮眼布置图
V级围岩大拱脚下台阶开挖炮眼布置图
2.6起爆起爆网路
起爆网络联结示意图
所有炮孔按要求装入炸药和非电毫秒雷管，确保段数正确，做好炮孔堵塞，然后按区域将雷管脚线理顺，集中在一起用传爆雷管联结，传爆雷管尽量选用低段的非电毫秒雷管（其延时误差相对较小），并确保段数相同，最后所有传爆雷管用火雷管联结。
2.7用药量计算
Ⅳ级围岩上台阶开挖药量计算表
炮孔类型
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
掏槽眼1
190
6
7.5
1.5
9
掏槽眼2
250
6
10
2
12
辅助掏槽
230
6
8.5
1.7
10.2
掘进眼
200
90
40
6
1.2
48
内圈眼
200
60
32
6
1.2
38.4
周边眼
200
40
58
3
0.36
20.88
底板眼
200
80
19
8
1.6
30.4
合计
167
每循环装药量（kg）
168.88
炸药单耗指标（kg/m3）
1.09
Ⅳ级围岩下台阶开挖药量计算表
雷管段别
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
1
200
90
7
5
1
7
3
200
90
7
5
1
7
5
200
90
7
5
1
7
7
200
90
4
5
1
4
9
200
90
7
5
1
7
周边11
200
40
8
3
0.36
2.88
中线11
200
50
9
3
0.6
5.4
13
200
80
9
8
1.6
14.4
合计
58
每循环装药量（kg）
54.68
炸药单耗指标（kg/m3）
0.91
V级围岩上台阶开挖药量计算表
炮孔类型
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
掏槽眼1
130
4
3
0.6
2.4
掏槽眼2
210
6
4
0.8
4.8
辅助掏槽
170
4
3.5
0.7
2.8
掘进眼
160
90
50
2.5
0.5
25
内圈眼
160
60
21
2.5
0.5
10.5
周边眼
160
45
48
2
0.4
19.2
底板眼
160
80
23
3
0.6
13.8
合计
156
每循环装药量（kg）
78.5
炸药单耗指标（kg/m3）
1.07
V级围岩下台阶开挖药量计算表
雷管段别
炮孔深度
间距
炮孔个数
单孔药条数
单孔药量
同段药量
cm
cm
个
条
kg
kg
1
160
120
12
4
0.8
9.6
3
160
120
11
4
0.8
8.8
5
160
120
10
4
0.8
8
7
160
120
9
4
0.8
7.2
9
160
50
16
2
0.4
6.4
11
160
60
25
2
0.4
10
合计
83
每循环装药量（kg）
50
炸药单耗指标（kg/m3）
0.7
3、爆破设计的优化及爆孔布置
爆破效果检查项目主要有：
断面周边超欠挖检查；开挖轮廓圆顺度，开挖面平整检查；爆破进尺是否达到爆破设计要求；爆出石碴块是否适合装碴要求；炮眼痕迹保存率，硬岩≥80％，中硬岩≥60％，并在开挖轮廓面上均匀分布；两次爆破衔接台阶不大于10cm。
爆破设计优化：
每次爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。
根据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况，修正眼距，用药量，特别是周边眼。
爆孔布置优化：
根据爆破后石碴的块度大小修正爆孔及装药参数。
若爆破后石碴块度较大则曾密炮眼数量、并相应减少每炮孔用量量。
根据开挖面凹凸情况修正钻眼深度，使爆破眼底基本落在同一断面上。
七、劳动力和机械设备配置
1、劳动力配置
主要劳动力配置计划表
序号
部门、工班
作业班组名称
人数
备注
4
管理人员
5
合计：
104人。
5
测量组
测工
5
6
机械班
机械工
4
6
运输班
自卸汽车司机
8
砼汽车司机
4
7
电工班
电工
2
8
混凝土工班
混凝土工
6
9
模板工班
模板工
6
喷射混凝土班
喷射工
30
8
综合班
普工
4
9
钻爆班
钻爆
30
2、主要施工机械设备、质量监测设备的配置
主要机械配置计划表
序号
机械名称
规格
数量
备注
1
挖掘机
2台
2
风钻
12台
3
混凝土搅拌机
2台
4
砼运输车
2台
5
自卸汽车
3台
6
柴油发电机
2台
7
电动空压机
4台
8
变压器
3台
测量仪器设备表
序号
机械设备名称
规格型号
数量
备注
1
全站仪
RTS238
2台
2
水准仪
DSZ2
2台
八、质量保证措施
1、技术交底
工程开工前，在认真熟悉设计图纸和规范标准的基础上，由各工点急速负责人向全体施工人员进行技术交底，讲清该项工程的设计要求、技术标准、以及各种爆破参数等。
2、测量、量测
测量资料必须经换手复核无误，再报监理工程师审查认可，方可用于施工，并对中线桩、水准点建立定期复测检查制度，测量与施工应建立联系制度。
做好隧道预留沉降量控制，根据现场实际监控量测资料对预留沉降变形可以进行适当调整。
3、各级围岩施工段施工前，组织作业班组人员、现场管理人员、工程技术人员召开专项施工交底会议，详细准确做好交底工作。
4、当前方地质出现变化迹象或接近围岩分界线时，必须用地质雷达、超前探孔等方法先探明隧道的工程地质和水文地质情况，才能进行开挖。
5、应严格控制超欠挖，当石质坚硬完整且岩石抗压强度大于30MPa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别凸出部分（每1m2不大于O.1m2）凸入衬砌断面，锚喷支护时凸入不大于30mm，衬砌时不大于50mm，拱脚、墙脚以上lm内严禁欠挖，超挖值应符合表8-1表中允许超挖值的要求。
6、开挖轮廓要预留支撑沉落量及变形量，并利用量测反馈信息进行及时调整。
7、做好钻爆设计分析总结，及时调整优化钻爆设计，严格控制隧道成形质量。
8、洞身开挖在清除浮石后应及时进行初喷支护。
隧道洞身允许超挖值
开挖部位围岩级别
Ⅰ
Ⅱ～Ⅳ
Ⅴ～Ⅵ
拱部
平均线形超挖（cm）
10
15
10
最大超挖（cm）
20
25
15
边墙线形超挖（cm）
10
10
10
仰拱、隧底
平均线形超挖（cm）
10
最大超挖（cm）
25
9、硬岩无剥落，中硬岩基本无剥落，软弱围岩无大的剥落或坍塌，开挖面平整。
九、安全、文明施工
1、贯彻“不坍就是进度”的指导思想，“安全第一，预防为主”指导方针，正确处理好进度、质量、安全三者之间关系，做好开挖面施工安全保证措施，杜绝塌方。
2、断层破碎带及其它不良地质段，施工前制定详细的切实可行的技术交底和作业指导书。
3、加强监控量测的管理，严格按设计及规范要求进行布点，每天及时进行量测的分析、反馈，及时调整围岩支护参数，正确安全指导施工。
4、做好超前地质预报工作，采用超前水平钻、地质雷达等综合预报手段对开挖面前方的地质情况作出详细的预报。
每个工点配一名工程师跟班，确保各种措施、技术交底的落实，保证标准化作业。
开挖过程中，配备有经验的地质工程师，24小时轮流值班，及时掌握地质变化，监控指导现场施工。
5、根设计图纸的要求做好超前导管注浆加固围岩或起到注浆堵水的作用。
6、不良地质段隧道施工时，严格遵循“先治水，短开挖、弱爆破、强支护、勤量测、早封闭”的施工原则保证不坍方。
7、施钻人员到达工作面后，应首先检查工作面是否处于安全状态。
支护、拱顶是否稳定，如有松动危石应清除并加以支护。
8、操作人员必须互相配合，并保持必要的安全操作距离。
9、司钻工钻孔前，对风钻和工具作如下检查，不符合要求的应立即修理或更换，机身、螺栓、卡套、弹簧和支架是否正常完好；管路是否良好，连接是否牢固。
钻杆是否弯曲、带伤，防止作业时断钎伤人。
湿式凿岩的供水装置是否良好。
10、风钻钻孔时，将支架安置稳妥。
在钻孔台架上打眼时，先检查平台架及斜撑是否稳定，平台上是否铺满板，外侧的防护栏杆是否牢固，防止高处坠落。
11、不得在工作面折卸、修理风钻。
手持风钻打眼，开孔时应用较短的钻杆，其长度不超过0.8～1m。
钻头未入岩壁前，风门不宜开大。
操作时做到退钎子与凿岩机一条线，司钻工要在风钻的左侧方，严禁骑着气腿操作风钻，钻眼时先开水后开风，停钻时先关风后关水。
12、用风镐开挖时工作前检查气压及风镐的连接。
工作中，要防止空打，卡钎时不可猛摇风镐，要及时更换磨钝的镐钎，发现滤风网被污物堵塞，需及时排除。
13、钻孔施工完毕后，炸药雷管的安设必须有专业人员操作，严禁非专业人员施工炸药雷管等爆破物品。
爆破物品专业人员必须持证上岗，无证人员不得上岗施工爆破工作。
14、严禁在残眼中继续钻孔，严禁在打眼的同时装药。
遇到盲炮，必须有爆破人员进行处理，待盲炮、瞎炮处理完毕后方才能正常进行钻爆施工。
15、加强火工品的领用、退库管理，严格按程序签字。
16、隧道开挖过程中采用加深炮孔对隧道掌子面围岩进行探测。
采用5米长钻杆钻进，3米左右为一个循环。
炮孔布置原则为上台阶为3个孔、下台阶为2个孔。
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