隧道开挖与支护工程施工设计方案.docx

1、隧道开挖与支护工程施工设计方案乌山隧道开挖及支护施工方案第一部分工程概况乌山隧道位于市望城区乌山镇，为双洞单向三车道隧道，左右洞测设线间距7.6820m之间，属较小、小净距分离式隧道。主洞建筑限界为15.5*5.0m（宽*高）。其中左洞起讫桩号为ZK8+335ZK9+140，全长805m，右洞起讫桩号K8+335K9+160，全长825m。隧道左右洞纵断面纵坡均为-2.6%的下坡段，端位于大半径平曲线上，端位于R=2700m和R=2600m的圆曲线上。技术标准：公路等级：高速公路设计速度：120km/h隧道建设规模：双向六车道，双洞单向行车隧道建筑限界：主洞1.0+0.25+0.75+37.5

2、+1.25+1.0=15.5m 高5m 人行横洞宽2m,高2.5m隧道路面横坡：3%隧道设计纵坡：-2.6%汽车荷载等级：公路-级抗震设防等级：度第二部分 隧道洞口开挖施工方案一、开挖原则：1、 （浅埋及软质岩段）起始桩号终止桩号长度衬砌类型起始桩号终止桩号长度衬砌类型ZK8+380.0ZK8+420.040.0 XXS-VaK8+380.0K8+420.040.0 XXS-VaZK8+420.0ZK8+430.010.0 K8+420.0K8+430.010.0 ZK8+510.0ZK8+550.050.0 XS-aK8+430.0K8+450.020.0 XXS-aZK8+908.0ZK8

3、+955.047.0 XS-aK8+550.0K8+560.020.0 XS-cZK8+955.0ZK8+985.030.0 XS-cK8+560.0K8+650.090.0 XS-aZK8+985.0ZK9+.025.0 XS-aK8+650.0K8+670.020.0 XS-cZK9+.0ZK9+040.030.0 XS-bK8+670.0K8+686.016.0 ZK9+040.0ZK9+070.030.0 XS-aK8+686.0K8+694.08.0 aZK9+070.0ZK9+080.010.0 XS-cK8+694.0K8+740.046.0 XS-aZK9+080.0ZK9+.

4、05.0 K8+904.0K8+930.026.0 XS-bZK9+.0ZK9+120.035.0 XS-aK9+030.0K9+060.030.0 XS-b312K8+930.0K8+970.040.0 XS-aK8+970.0K9+000.030.0 XS-cK9+000.0K9+030.030.0 XS-aK9+060.0K9+090.030.0 XS-aK9+090.0K9+100.010.0 XS-cK9+100.0K9+105.05.0 K9+105.0K9+145.040.0 XS-a5052、 级围岩（深埋软质岩段）起始桩号终止桩号长度衬砌类型起始桩号终止桩号长度衬砌类型ZK8

5、+430.0ZK8+480.050.0 XXS-aK8+450.0K8+460.020.0 XXS-aZK8+480.0ZK8+510.030.0 XXS-bK8+510.0K8+530.020.0 XXS-aZK8+550.0ZK8+570.010.0 XS-cK8+530.0K8+540.010.0 XS-cZK8+570.0ZK8+580.010.0 K8+540.0K8+550.020.0 ZK8+580.0ZK8+65070.0 XS-a3、级围岩（深埋硬质岩段）起始桩号终止桩号长度衬砌类型起始桩号终止桩号长度衬砌类型ZK8+650.0ZK8+686.036.0 XS-bK8+460

6、.0K8+510.050.0 XXS-bZK8+686.0ZK8+694.08.0 bK8+740.0K8+800.060.0 XS-bZK8+694.0ZK8+800.0106.0 XS-bK8+800.0K8+810.010.0 ZK8+800.0ZK8+810.010.0 K8+880.0K8+890.010.0 XS-bZK8+880.0ZK8+890.010.0 XS-bK8+890.0K8+896.06.0 ZK8+890.0ZK8+900.010.0 K8+896.0K8+904.08.0 bZK8+900.0ZK8+908.08.0 b 4、级围岩（深埋）起始桩号终止桩号长度衬

7、砌类型起始桩号终止桩号长度衬砌类型ZK8+810.0ZK8+880.070.0 XS-bK8+810.0K8+880.070.0 XS-b二、 洞身施工 隧道施工遵循“弱爆破、短进尺、少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”的原则施工。A台阶法施工隧道级围岩地段采用台阶法开挖，见下施工工艺流程图。上台阶采用多功能台架配合风钻打眼，下台阶采用风钻钻眼，实施光面爆破。爆破后，上断面挖掘机扒碴，下断面采用挖掘机配合侧翻式装载机装碴，自卸汽车运输。隧道开挖后及时施做锚、喷、网联合支护，下半断面开挖完仰拱施工紧跟。 台阶法施工工艺流程图B.弧形导坑预留核心土法施工隧道级围岩地段采用，弧形导坑预留核心土法开挖。弧

8、形导坑预留核心土法施工的上下台阶均采用人工风钻打眼，光面爆破，每循环开挖进尺不得超过两榀钢架。爆破后，上断面采用挖掘机扒碴、下断面挖掘机配合侧翻式装载机装碴，自卸汽车运输。隧道开挖后及时安装拱架施做锚、喷、网联合支护。下半断面开挖后仰拱施工紧跟。弧形导坑预留核心土法开挖示意图弧形导坑预留核心土法开挖、支护顺序示意图C.三台阶七步法开挖双线隧道级围岩深埋段及级围岩偏压段和浅埋段采用三台阶七步开挖法施工，尽量采用人工风镐配合长臂挖掘机开挖，侧翻式装载机装碴，自卸汽车运输。必要时采用微振动爆破，YT28风钻钻眼，非电毫秒雷管起爆，每循环进尺不的超过1-2榀。E.双侧壁导坑法开挖双线隧道级围岩浅埋段均

9、采用双侧壁导坑法施工。双侧壁导坑施工时，将隧道分成六部，左右导坑间隔68m。两侧壁导坑采用微台阶法开挖，剩余部分分四步开挖。开挖中以人工配合挖掘机开挖为主，辅以控制爆破。每个工序开挖循环进尺控制在0.5m，一般为一榀钢架间距，台阶长度35m。采用PC78US-6型挖掘机配合小型装载机装碴，自卸汽车出碴。双侧壁导坑法施工工序纵断面图双侧壁导坑法施工工艺流程图第三部分 隧道钻爆作业技术控制当隧道围岩用风镐难以开挖时，为减少对围岩的扰动及降低振动强度，隧道级围岩采用预裂爆破结合光面爆破进行施工，V、IV级围岩松动控制爆破进行施工。1.作业准备1.1业技术准备各施工单位根据本作业指导书，在开工前组织技

10、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，熟悉规和技术标准，制定出施工安全保证措施，并对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前培训，考核合格后持证上岗。1.2外业技术准备1)进行测量放线，根据爆破设计准确放出炮眼位置并标志清楚。2)准备好钻爆台车，其宽度、高度均要满足钻孔要求。3)配置足够的施工机械和人员，以满足工程进度需要。3)修建火工品库，并经当地公安部门验收。2.施工技术要求2.1爆破器材选用根据施工中常用爆破器材，选用以下火工品隧道的爆破器材。爆破器材名称规 格用 途雷管瞬发电雷管（8#）起 爆117段非电毫秒雷管掘进和传爆炸药乳化炸药爆速3800

11、4000m/s直径32mm掘 进2#岩石小药卷，直径25mm起爆、预裂导爆索6600m/s导爆索起爆表1 爆破器材表2.2爆破设计参数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。钻爆设计应根据爆破效果调整爆破参数。2)隧道开挖断面应以衬砌设计轮廓线为基准，考虑预留变形量、测量贯通误差和施工误差等因素适当放大。预留变形量应符合设计规定，或根据围岩级别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况等条件，采用工程类比法确定。当无类比资料时可参照下表采用。表2 预留变形量（mm）围岩级别双线隧道备注100150801205080注：1、围岩破碎取大值

12、；围岩完整取小值;2、本表所列围岩预留变形量是经验数据，施工中尚应根据实际观测结果予以调整。3)通过爆破试验，选择合理的钻爆参数，必要时在施工过程中，根据地质条件的变化和对振动波的监测，不断调整钻爆参数，实现光面爆破，把对围岩、支护及衬砌的扰动减到最小程度。4)钻爆设计的容应包括炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边眼）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、主要技术经济指标及必要的说明。5)炮眼布置应符合下列规定：(1)周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置，保证开挖断面符合设计要求。(2)辅助炮眼交

13、错均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，力求爆破出的碴块块度适合装碴的需要。(3)周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼应加深10cm。6)掏槽炮眼布置在开挖断面的中部，一般采用直眼掏槽方式，眼深小于2m时可用斜眼掏槽，软岩中由于开挖进尺较小（2米以下），且隧道断面较大（双线隧道），可以使用斜眼掏槽。7)光面爆破参数应通过试验确定，并根据现场爆破效果不断进行调整，当无试验条件时，有关参数可参照下表选用:表3 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）极硬岩506055750.80.850.250.30硬岩405050600.80.8

14、50.150.25软质岩354545600.750.80.070.128)常用的周边眼装药结构有小直径连续装药、间隔装药、导爆索装药和空气柱状装药。一般情况下宜选用小直径连续装药或间隔装药结构；当岩石很软时，可采用导爆索装药结构；当眼深不大于2m时，可采用空气柱状装药结构。4.爆破作业施工工序详见爆破作业施工工序图定位开眼：台车与隧道中线平行，就位后正确钻孔，注意沟槽倾斜度，周边眼外插角开眼误差在35cm钻眼：钻工熟悉布置图熟练操作，台下专人指挥及时调整深度。周边眼外插角2,交界处台阶1。清孔：炮钩及小直径高压水管清炮孔，不漏渣，不留石屑。装药：分片分组按药量自上而下进行，雷管对号入孔，炮泥堵

15、口。堵塞长度不小于20cm。联起爆网络：导爆管不能打结和拉细，注意连结次数，专人检查。引爆，管距一簇导爆管自由面10cm。瞎炮处理：查明原因，迅速果断按规定处理。以确保安全为准则。施工布眼：红铅油准确绘出开挖断面轮廓线，炮眼位置误差不得超过5cm检查：炮眼痕迹保存率80%，围岩破碎，炮眼利用率90%。图1 爆破作业施工工序图5、工作制度1）严格爆破前的审批制度：每次爆破前均须爆破工程师审批，审批后方能进行申请火工品、领取火工品、进行爆破作业，并将审批记录存档。2）严格爆破后检查制度，每次爆破后由专职爆破员进行爆堆检查，确认无盲炮后方能进行下步施工，检查结果及处理结果均需进行记录，由爆破安全员确

16、认后存档。3）建立盲炮处理记录档案，对每次进行盲炮处理的数量，原因、处理结果，进行记录并存档。4）严格火工品管理制度：火工品管理必须做到帐物相符，非专职人员不准领退火工品，领退火工品必须是专职爆破员凭领用卡领取。5）炸药、雷管、导爆管的存放要分别建库，并经有关部门批准符合有关规定。设专职库管人员24小时不间断看守，切实做好防火、防盗、防爆工作。6.3安全警戒爆破前人员必须撤离到安全区。爆破安全警戒及警戒的解除：在起爆前设专人进行爆破区的警戒管理，整个爆破过程分三次信号：1）第一次信号预警信号：将爆区的人员（除必要的爆破操作人员外）撤离到安全围；2）第二次信号起爆信号：确认爆区无其他不相关的人员

17、后，方可发出起爆信号；3）第三次信号解除信号：当爆破后，经技术人员到现场查看，确认无危险后，方可发出信号解除警戒。6.4监督检查制度1）爆破设计工程师、爆破负责人及爆破安全员、火工品管理员需经常检查火工品的管理、使用情况，对于发现的问题及时报告相关领导和部门。2）火工品管理员每周必须对火工品数量进行核对一次，安全员每周必须对火工品数量确认一次。3）爆前由安全员进行检查，确认人员及机具撤到警戒围之外。4）爆后由专职爆破员进行现场检查，安全员确认后，方能解除警戒。6.5安全保证措施1）施工前对有关人员进行技术培训和安全教育，认真学习爆破安全规程（GB6722-2003）有关条文，按经公安部门批准的

18、爆破设计文件、火工品使用规定进行施工。2）按设计方案中炮孔的位置布置炮孔，保证各孔偏差位置不大于3cm，深度误差在3cm以。3）打眼后，应立即用高压风管吹洗炮孔，保证炮孔岩粉被吹出炮孔外，使药包能置于孔底。4）严格控制一次起爆药量和单段药量，分清雷管段别、起爆顺序，采用小药量，多炮孔方法，控制爆破振动，保证施工安全。5）在孔遇有地下涌水较大情况下，为保证装药的可靠性和安全性，采用双雷管结构，以保证其安全、准爆。6）装药爆孔一律用炮泥堵塞，以保证爆破效果。7）装药时应先进行安全警戒，严禁无关人员在施工场地逗留。8）爆破前1530分钟应按预定位置进行安全警戒，待爆破作业15分钟后确认无其它意外情况

19、发生后可解除警戒。9）钻眼作业必须严格按照设计进行钻孔，钻孔完成后必须对炮眼进行验收，检查炮眼间距、深度及角度，装药完成后必须进行堵塞；爆破完成后对残眼率进行检查。10）装药时利用木质炮棍分节送入，严禁用力捣固药包，不准冲击起爆体和导爆管。11）堵孔土卷采用粘土堵塞，严禁不堵孔进行爆破。12）洞口浅埋段采用短进尺、强支护、紧封闭等措施，减少最大段装药量，加强地表的观测等措施。13）爆破材料的运输、储存、加工、现场装药、联线、起爆及瞎炮处理，必须遵守爆破安全规程（GB 6722-1986）的有关规定。14）进行爆破时所有人员必须撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的警戒区外，并设置安全警戒：一般距爆

20、破工作面距离不少于200mm。爆破期间除引爆电路外，所有动力及照明电路均应断开或改移到距爆破点不小于50m的地点。15）当开挖面与衬砌面平行作业时，根据混凝土强度、围岩特性以及爆破规模等因素确定其距离，一般不宜小于30m。16）爆破后必须立即进行安全检查，查出有未起爆的瞎炮，如发现瞎炮，必须由原爆破人员按规定进行处理，确认无误后才能出碴。严禁在残眼中继续钻眼。17）凿岩台车或钻眼人员到达工作地点时，首先检查工作面是否处于安全状态，如支护、顶板及两帮是否牢固，如有松动的岩石，立即加以支护或处理。18）洞爆破作业必须统一指挥。19）凿岩机进行钻眼时，必须采用湿式凿岩或带有捕尘器的凿岩机。不在工作面

21、拆卸修理凿岩设备。20）洞爆破不得使用TNT(三硝基甲苯)、苦味酸、黑色火药等产生大量有害气体的炸药。爆破后必须经过通风排烟15min后，并经过以下各项检查和妥善处理后，其他工作人员才准进入工作面。a、有无瞎炮及可疑现象;b、有无残余炸药或雷管;c、顶板两邦有无松动石块;d、支护有无损坏与变形。21）严禁在炸药加工房以外地点进行炸药加工工作，加工人员严禁穿着化纤衣物。22）爆破器材运输:洞外运输爆破器材，必须遵守现行的中华人民国民用爆炸物品管理条例。在洞及辅助坑道运输爆破器材、用有轨机动车运送炸药、用人力由炸药库向工作地点运送爆破器材等，均必须遵守其有关安全规定。严禁皮带运输机运送爆破器材。6

22、.6质量保证措施1）建立隧道爆破施工质量管理制度，按照规要求施工，实行施工技术部门管理、质量检查部门监控的监管分立体制，立足自检自控，确保施工质量。2）隧道开挖爆破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，钻爆作业严格按照施工组织设计要求实施。3）开挖前对开挖轮廓线和炮眼布置进行测量放样，并保证其位置正确。根据地下通道大小采用相应的钻孔设备进行钻眼作业。钻孔后对钻孔的深度、数量进检查，符合爆破设计要求后，再由专业爆破人员进行装药，装药量和堵塞长度均要按设计要求施作。4）在爆破实施过程中，根据围岩条件的变化，调整选择合理的钻爆参数，选择最佳爆破器材，

23、完善爆破工艺；提高划线、钻眼精度，特别是周边眼的精度，按设计轮廓钻眼，控制钻孔方向，减少超挖值。并且在爆破后，开挖断面应符合下列要求：欠挖或超挖量应符合规要求；炮眼痕迹保存率应满足：硬岩80%，中硬岩70%，软岩50%。周边炮眼痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布；两荐炮衔接时出现的台阶不得大于15cm。5）保证周边眼间隔装药质量，装药前将药卷用竹片加工成药串；严格控制炮眼装药量，炮口炮泥堵塞质量要好。6）放炮后立即进行通风排烟，空气清新后进行危石处理，检查有无瞎炮，开挖轮廓是否符合设计要求，有无超欠挖。符合要求后方可进行下道工序作业。7）隧道开挖时，认真进行地质观察和描述，与设计文件进行对比，发现问

24、题及时与设计、监理沟通，调整支护参数，保证工程质量。总队长：彭福山第四部分 隧道光面爆破钻爆技术交底隧道施工的控制主要在开挖上，控制好隧道超欠挖，后序初期支护的平整度、质量都能得到有效的保证，并且有显著的经济效益。一、光面爆破简介 隧道工程在爆破时往往不能得到表面平整的坑道轮廓线，由于施工时不愿欠挖而常造成较大超挖，欠挖也难免产生，因而给施工带来了困难和加大了工作量。普通爆破对围岩的扰动较大，使围岩因爆破的扰动降低了稳定性。为使隧道表面平整，减少超欠挖、降低爆破对围岩的扰动，以及喷锚支护等的需要，可采用光面爆破。隧道应用光面爆破技术开挖与传统的方法相比，最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆

25、破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，充分发挥围岩的自承作用，确保施工安全，同时，又能减少超、欠挖，提高工程质量和效率，节约成本。光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面。这种爆破在围岩中产生的裂缝较少，使爆破后的岩石表面能按照设计轮廓线成型，表面平顺，超欠挖很少。本标段乌山隧道采用防水炸药（乳化炸药）；原则上采用常规毫秒雷管，若有特殊需要，可定制相应延迟导爆管；导爆索采用常规导爆索；引爆装置采用电动起爆器。二、光面爆破的技术要求1、根据围岩特点合理选择周边眼间距和周边眼最小抵抗线。光面爆破法的主要要点：周边眼间距

26、比一般爆破间距小，周边眼的最小抵抗线亦要相应减小，即适当加密周边眼，调整间距与抵抗线比值E/V。周边眼的间距具体偏小多少要视岩石的抗爆性、炸药性能、炮眼直径和装药量而定，一般可取E=（1220）db，E4070cm。对于坚硬和破碎岩石亦取较小的E值；对于软质或整体性好的岩石亦取较大的E值。为保证周边眼孔之间贯通裂缝优先形成，须使周边眼的最小抵抗线大于炮眼间距，通常取E/V=0.8为宜，即V=5090cm左右。 2、严格控制周边眼的装药量，应使药量沿炮眼全长合理分布，并合理选择炸药品种和装药结构。周边眼宜采小直径药卷和低爆速炸药，可借助传爆线以实现空气间隔装药，即用于光面爆破的炸药，与主体爆破的

27、炸药相比，应选择爆速较低，猛度较低，爆力较大，传爆性良好的炸药；而底板眼则宜选用高爆力的炸药，可以克服上覆石渣的压制和起到翻渣的作用。周边炮眼的装药量应与装药密度要减小，并使炸药均匀地分布在整个炮眼，周边眼装药量应具有破岩所需要的应力能量，又不致造成对围岩的严重破坏，施工中应根据炮眼孔距E、光面层厚度（即最小抵抗线）V、石质及炸药种类等因素综合考虑选择和调整。一般单位炮眼长度装药量控制在0.070.35kg/m，称为线装密度。周边眼的装药结构，可采用小直径药卷连续或间隔装药。炮眼、药卷直径不偶合系数控制在1.252.0之间，但药卷直径不小于炸药的临界直径，以保证稳定传爆，必要时采用导爆索传爆（

28、孔串联）。 3、采用周边眼同时起爆，要求采用毫秒雷管微差顺序起爆，应使周边爆破时产生临空面，同段的周边眼雷管起爆时差尽可能小；一般使用导爆索或高精度系列迟发电雷管起爆效果好。因为同时起爆，使炮眼间爆炸力起共同作用，比较容易炸成平面。对石质稍差的岩石，宜采用毫秒迟发电雷管起爆周边炮眼，它既具有同时起爆的爆炸威力，又可以减少对轮廓线以外围岩的扰动。 光面爆破分区起爆顺序是：掏槽眼辅助眼周边眼底板眼。辅助眼则应由里向外逐层起爆。为使光面爆破有良好的效果，除上述技术要求外，还应使辅助眼爆破后尽量接近开挖轮廓形状，使光面爆破层厚度尽可能一致；并应注意不要使爆炸落下的石渣堵死周边眼的临空面。 4、严格掌握

29、钻眼作业，使三种炮眼的位置及方向准确无误，否则光面爆破的效果会明显降低，达不到光面爆破的目的。 光面爆破工艺流程三、钻爆设计 隧道爆破后开挖轮廓面的平滑度与眼距E和抵抗线V有密切的关系，根据德国专家的模型实验结果，取E/V=2时，开挖凸凹状严重，围岩严重损伤；E/V0.8时，开挖面平滑，与设计轮廓线基本一致。 光面爆破参数选用的正确与否，直接关系到光面爆破的效果，故进行钻爆设计时必须根据炸药的性能合理选择各参数，选用的依据除岩石的软硬完整、破碎程度外，还要考虑隧道断面大小、形状。通过初爆和几次试爆逐步修正，即可取得合理的参数。有条件时，可预先进行成缝爆破试验，以取得合理参数值。开挖进尺深度还与开挖稳定程度以及裂缝、节理、涌水等围岩条件有关，还应考虑机械设备、炸药、起爆方法等综合因素。每次爆破后都要与爆破设计进行对照比较，及时修正爆破参数，提