天目山隧道开挖及支护施工专项方案.docx

1、天目山隧道开挖及支护施工专项方案杭黄铁路工程TA1-2施工方案报审表施工合同段：新建杭黄铁路先期段 HHXQZQ-1 编号：致：北京铁研建设监理有限责任公司杭黄铁路监理 I标项目部：我单位根据施工合同的有关规定已编制完成 天目山隧道进口开挖及初支施工专项方案，并经我单位技术负责人审查批准，请予以审核、批准。附：天目山隧道进口开挖及初支施工专项方案。承包单位（章）： 技术负责人：日 期：专业监理工程师意见：专业监理工程师：日 期：总监理工程师意见:项目监理机构（章）： 总监理工程师：日 期： 新建杭黄铁路先期段HHXQZQ标天目山隧道进口开挖及初支施工专项方案中国中铁编制:复核: 审核: 批准:

2、中铁隧道集团有限公司杭黄铁路站前I标项目经理部二一四年八月二十日第一章 编制依据 4第二章 编制范围、编制原则 4第三章 工程概况 53.1隧道工程概况 53.2工程地质 53.2.1地形地貌 53.2.2地层岩性： 53.3水文地质 53.3.1地表水 53.3.2地下水 5第四章 施工安排和分项工程施工进度计划 . 64.1施工安排 64.2主要阶段工期安排 6第五章 施工工艺和方法 75.1开挖方案 75.1.1全断面法 75.1.2台阶法（二台阶法） 85.1.2三台阶法 95.1.3三台阶临时仰拱开挖法 10第六章 钻爆设计 116.1钻爆设计原则 116.2爆破器材 126.3钻爆

3、设计 126.4盲炮的预防与处理 156.5爆破警戒及施工通风 166.6爆破安全技术 16第七章 洞身支护作业方案 187.1超前小导管（锚杆）支护施工 187.2砂浆锚杆施工 207.3中空注浆锚杆施工 207.4钢筋网铺设 217.5型钢拱架施工 227.6喷射混凝土 23第八章 监控量测 258.1监控量测的项目和内容 258.1.1洞内外观察 258.1.2隧道周边收敛监测 258.1.3隧道拱顶下沉监测 278.1.4洞口段及冲沟浅埋段地面沉降监测 278.2监控量测断面布置 288.2.1净空变化量量测断面布置 288.2.2地表沉降量测断面布置 288.2.3基点的布置 298

4、.3监控量测频次 298.4控制基准值 308.5施工测量 318.5.1控制测量 318.5.2现场放样测量 318.5.3竣工测量 31第九章 地质超前预探预报 329.1地质预报 329.2断层破碎带预报方案 329.3岩溶及岩溶突水预报方案 33第十章 重点 （关键 ） 和难点工程施工方案、方法及措施 . 3610.1隧道软弱围岩段施工措施 3610.1.1施工原则 3610.1.2施工方法 3610.2隧道突水突泥预测、预报及防治措施 38第十一章 工程质量目标及保证措施 4011.1质量方针和质量目标 4011.1.1质量方针 4011.1.2质量目标 4011.2工程质量保证措施

5、 4011.2.1质量控制机构 4011.2.2质量检测及控制程序 4011.2.3质量保证措施 40第十二章 安全保证措施 4412.1安全目标 4412.2安全保证体系 4412.3保证安全生产管理措施 4412.3.1开挖施工安全保证措施 4712.3.2爆破物品运输及爆破施工安全保证措施 4812.3.3临时用电及照明安全保证措施 4812.4突发事件处理措施 49第十三章 环境保护措施 5113.1施工环保、水土保持目标 5113.2施工环保、水土保持管理体系 5113.2.1施工环保、水土保持管理组织机构 5113.2.2施工环保、水土保持管理检查制度 5113.2.3施工环境、水

6、土保持规划制度 5113.2.4环境保护、水土保持“三同时”制度 5113.2.5环境保护、水土保持目标责任制 5213.3施工环保、水土保持措施 5313.3.1环境保护措施 5313.3.2噪声、光污染控制 5313.3.3水环境保护 5313.3.4大气环境保护 5413.3.5固体废弃物处理 5413.3.6水土保持措施 54天目山隧道进口开挖及初支施工专项方案第一章 编制依据1.中华人民共和国建筑法、 中华人民共和国安全生产法等国家相关法律法 规。2.杭黄铁路 I 标天目山隧道设计图纸。3.天目山隧道施工组织设计4.招标文件相关要求。5.杭黄铁路有限责任公司相关规定。6.杭黄铁路建设

7、标准化管理。7.铁路工程施工安全技术规程 TB10304-2009。8.高速铁路隧道工程施工质量验收标准 TB10753-20109.铁路混凝土工程施工质量验收标准 TB10424-2010。10.高速铁路隧道工程施工技术指南 （铁建设 2010241 号）；11.现场实际条件和相关环保要求。第二章 编制范围、编制原则1.遵循合同条款，响应合同文件要求，确保实现业主要求的工期、质量、安全、环 境保护、文明施工和造价等各方面的工程目标。2.指导思想是：施工技术先进、施工方案可行、重合同守信誉、施工组织科学、按 期优质安全，建成后不留后患。3.严格执行施工过程中涉及的相关规范、规程和技术标准。4.

8、贯彻执行国家和当地政府的方针政策、遵守法律法规、尊重当地的民风民俗。5.重视生态环境， 在施工期间及竣工通车后保证不发生水土流失， 保证不破坏当地 环境。6.坚持项目法管理的原则。 通过与业主、 监理工程师和设计部门的充分合作， 综合 运用人员、机械、物资、技术、资金和信息，实现质量和造价的最佳组合。第三章工程概况3.1隧道工程概况本工程为杭黄铁路第I合同段，其中三分部位于浙江省淳安县屏门乡徐家村， 工程范围包括天目山隧道和徐家斜井，起讫里程为： DK201+82DK205+595正线长度为3772m隧道设计为单洞双线隧道。具体围岩类型统计见表3-1 o表3-1 天目山隧道进口各级围岩统计表序

9、 号隧道 名称起讫里程长度(m)围岩分级长度(m)备注n出IVV1天目山隧道DK201+82：DK205+5953772116016856302973.2工程地质3.2.1地形地貌地形地貌：隧道处于天目山山脉西南，地处剥蚀中低山区，山势陡峻，地势北高、 南低、沟谷纵横、植被较发育、灌木杂草丛生，基岩多裸露。隧道经过区域最高山峰的 标高1135m最大埋深约740米，自然山坡坡度一般1070不等。3.2.2地层岩性：隧址区出露的地层岩性主要为寒武系下统荷塘组、震旦系上统皮园村组、震旦系上 统蓝田组、震旦系上统雷公坞组。洞身围岩主要以凝灰质含砾粉砂岩为主，局部为硅质 岩、硅质泥岩、炭质泥岩和灰岩等。

10、3.3水文地质3.3.1地表水隧址区水系发育，新安江、富春江的支流遍布全测区，形成树枝状，网路状密集水 系，小河、小溪均长年流水不断，季节性明显。由于植被发育，山地基岩被松散土体覆 盖，主要为薄层残坡积物覆盖，地表水相对较少。地表水的径流方向为新安江、富春江。3.3.2地下水天目山隧道地下水类型主要为基岩裂隙水、 构造裂隙水，不同的地貌单元其水文地质特各不相同。其主要特征如下：基岩裂隙水：基岩裂隙水分布不均，富水性差异很大，主要有以下类型：由于隧道褶皱、区域断层发育，洞身岩体受其影响，节理、裂隙发育，为地下水的储存创造了良好条件，造成基岩裂隙水局部较发育。构造裂隙水天目山隧道基岩裂隙水发育程度

11、与所处构造部位有关， 由于本隧道褶皱发育，各向 斜成为良好的储水构造，基岩裂隙水较发育，背斜的核部由于岩石挤压破碎，为地下水 储藏与经流创造了良好的条件，在褶皱的翼部地下水相对贫乏，分布于隧道范围的部分 断层，导水性较好，成为褶皱各部位地下水与地表水联系的通道。第四章施工安排和分项工程施工进度计划4.1施工安排天目山隧道进口位于峡谷、山涧地段，交通仅有地方乡村道路可到达， 交通极为不 便，需要拓宽施工便道，材料、设备进场极为困难，施工高压线路需从较远的地方接入。 隧道地质条件较差，隧道口围岩以全强风化硅质岩为主， 宕渣可以利用率较低，前期 工程材料紧缺。进场后立即展开施工便道新修和扩建工作，快

12、速完成开工前各项准备工作，将洞口 浅埋段等不良地质地段施工为重点。 合理配置资源及安排施工顺序，各项资源快速充足 组织进场，确保按时完成节点工期，满足正洞施工的节点工期目标。4.2主要阶段工期安排表4-2 施工工期计划进度计划表序号工程项目起止日期工期（月）备注1施工准备2014.7.1 2014.8.112路基工程2014.8.2 2015.1.153涵洞及通道工程2014.8.20 2014.10.101.74隧道工程2014.8.2 2017.1.2529.74.1天目山隧道进口 （ 1177m）2014.8.2 2015.11.515.1(1)洞口工程2014.8.2 2014.8.3

13、11明洞及大管棚(2)开挖与支护2014.9.1 2015.10.513.1(3)二次衬砌及其它2014.10.1 2015.11.513.14.2徐家斜井（437.87m）2014.8.2 2015.2.66.1(1)洞口工程2014.8.2 2014.10.202.6序号工程项目起止日期工期（月）备注(2)开挖与支护2014.10.21 2015.1.62.5(3)二次衬砌及其它2014.11.21 2015.2.62.54.3徐家斜井承担天目山隧道进口正洞（2595m）2015.1.72016.10.420.9(1)开挖与支护2015.1.72016.9.419.9(2)二次衬砌及其它2

14、015.2.72016.10.419.95.0沉降观测及CFPD测量2016.10.52017.4.566.0无砟道床2017.4.62017.5.241.6第五章施工工艺和方法洞身采用钻爆法施工。正洞开挖V级围岩浅埋、偏压段采用CRD工法，V级围岩深 埋段采用三台阶临时仰拱法，W级围岩采用三台阶法，川级围岩采用台阶法，U围岩地 段采用全断面法；辅助坑道W、V级围岩采用台阶法施工，U、川级围岩采用全断面法 施工。开挖采用光面爆破，严格控制超前挖；初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺；仰拱 及填充分次浇筑并先于拱墙衬砌，二次衬砌距掌子面距离w级围岩不得超过 90m v级围岩不得超过70m全隧施工必须采

15、用综合手段进行超前地质预报。5.1开挖方案5.1.1全断面法正洞U围岩段及辅助坑道U、川围岩段采用全断面开挖。利用自制多功能作业台架 人工手持风钻钻孔，采用光面爆破，出渣作业用装载机配合自卸汽车装运。全断面法施工工序见图7-1。 n1、全断面开挖;、初期支护；3、隧道底部开挖（捡底）;W、底板（仰拱）浇筑；V、拱墙二次衬砌图5-1 全断面法施工工序示意图全断面法施工注意事项：（1） 钻眼时，周边眼及掏槽眼应定人定岗（见图 5-2 ）,并严格控制周边眼外 插角；按钻爆设计要求控制炮眼间距、深度和角度，钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查 并做好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药；应确

16、定合理的循环 进尺，确保两个循环的接茬位置平滑、圆顺。（2） 严格控制一次同时起爆的炸药量，每循环爆破后及时找顶，认真查看爆破效 果，按要求进行地质素描，并根据超欠挖、炮眼痕迹保留率及围岩地质条件不断优化钻 爆参数，改善爆破效果，减少超欠挖。（3） 全断面法开挖空间大、工序少，空压机、挖掘机、装装机、出渣运输车及通 风、排水设备应配套实行机械化作业，各道工序尽可能平行交叉作业，缩短循环时间。5.1.2台阶法（二台阶法）正洞川级围岩、W级硬质岩及辅助坑道W、V级围岩采用台阶法开挖。台阶长度35m采用光面爆破，减少对围岩的震动以控制成形。上台阶采用人工手持风钻钻孔，挖 掘机或扒装机扒渣到下断面，出

17、渣在下断面作业；无轨运输时用装载机配合自卸汽车装运，有轨运输用扒装机装渣，电瓶车牵引梭矿运渣；下台阶对初期支护无钢拱架地段可 与上台阶平行跟进，对初期支护有钢拱架地段，应左右交错进行。台阶法施工工序见图 5-3。图5-3台阶法施工工序示意图（1）弱爆破开挖；（2）施作初期、超前支护；（3）弱爆破开挖；（4） 部周边架初期支护；（5）在滞后部一段距离后开挖部；（6）浇筑仰拱及边墙砼；（7）施作仰拱填充。台阶法主要施工注意事项：上部断面使用钢架时，应采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆（管）等措施，防止拱部下 沉变形；上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固。围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部

18、开挖时对上部围岩和支护的扰动， 下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖。当围岩不稳定时进尺控制在11.5m，落底后应立即施作初期支护。5.1.2三台阶法正洞W级围岩软岩破碎段，采用三台阶法，分上、中、下三个台阶，根据施工图纸 及安全距离限制等要求，W复合式衬砌类型采用三台阶法（上中下台阶）进行施工，台 阶长度宜为38m左右侧台阶错开两榀拱架间距。施工时务必保证安全步距距离不得 超标，W级围岩仰拱初支封闭距掌子面距离不得大于 35m二衬距掌子面距离不得大于90m上台阶每循环进尺为2榀拱架距离（拱架间距为2.0m），中、下台阶每循环进尺根据围岩条件为12榀拱架距

19、离。三台阶施工工序示意图见图5-4变形，土体不稳定时，应缩短循环进尺，以确保钢架稳定。钢架安装连接脚板之间，必采用风钻钻孔，弱爆破，人工翻砟，装载机或挖掘机装碴，自卸汽车运输。上部开挖超前中部5m每次开挖长度不超过1榀拱架，初支完成后立即施作临时仰拱封闭成 环；中部超前下部5m左右侧错开开挖35m每次开挖长度不超过两榀拱架，边墙初 支完成后立即施作临时仰拱封闭成环； 下部超前仰拱5m左右侧错开开挖35m每次 开挖长度不超过两榀拱架；仰拱紧跟下部开挖，每次开挖长度不超过 6m开挖完成后立即进行支护及时封闭成环；仰拱封闭成环后拆除临时仰拱施作仰拱及填充砼。三台阶临时仰拱法开挖顺序：超前支护f上部开

20、挖f上台阶初期支护及临时仰拱施工f中部左 （右）开挖f中部边墙左（右）初期支护f临时仰拱施工f下部左（右）开挖f边墙左（右）初期支护f 仰拱开挖及支护f临时仰拱拆除f仰拱浇注f拱墙二衬。三台阶临时仰拱开挖法施工工序图见图 5-5。K-拱墙二次衬砌图5-25三台阶临时仰拱开挖法施工工艺图第六章钻爆设计6.1钻爆设计原则进场后根据地质条件，具体开挖断面、开挖进尺，爆破器材等编制各级围岩光面爆 破设计方案。严格控制周边眼装药量，间隔装药，使药量沿炮眼全长均匀分布。根据围岩特点合理选择周边眼间距及周边眼的最小抵抗线，辅助炮眼交错均匀布置，周边炮眼与辅助炮眼眼底在同一垂直面上，掏槽眼加深 20cm选用低

21、密度低爆速、低猛度的炸药，本隧道采用乳化炸药，非电毫秒雷管起爆。采 用微差爆破，周边眼采用导爆索起爆，以减小起爆时差。6.2爆破器材表6-1爆破器材选用表爆破器材名称规格用途雷管电雷管起爆115段非电毫秒雷管传爆炸药2#岩石乳化炸药掘进传爆线6600m/s导爆索起爆6.3钻爆设计6.3.1掏槽形式的选定根据相关工程施工经验，对于天目山隧道采用楔形掏槽。装药方式采用连续装药， 炸药采用32mm的乳化炸药，线性装药系数一般取 0.650.85，硬岩取大值，软岩取 小值。掏槽眼深度为：掘进进眼深 /L 掏= (0.15 0.20)mCos式中：掏槽眼角度。6.3.2掏槽眼单孔装药量：q掏=L掏Xn掏

22、Xy式中：丫一为炸药的线性密度(kg/m),2号岩石乳化炸药的线性密度：32mm为1.00kg/m。6.3.3起爆方式采用反向起爆，即将起爆雷管装入孔底部，这样有利于克服岩石的夹制作用，能提 高炮眼利用率，减小岩石破碎块度。6.3.4周边眼布置(1)周边眼间距周边眼间距E,可根据围岩级别、光面爆破、炮眼直径、药卷种类或装药结构、断 面形式等结合工程类比加以确定。 并应在现场爆破中实践，并加以修正改善，周边眼间距E值参考值如下：表6-2 光面爆破参数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)硬岩55-7070 850.8-1.00.30 0.35

23、中硬岩45-6060 750.8-1.00.20 0.30软岩30-5040 600.5-0.80.07 0.15可以采用公式E=54.2976X kp X di进行复核验证式中：kp岩石抗破坏屈服系数；di 炸药直径(cm。F值4-681012kp0.560.530.510.48因此，通过计算，对于天目山隧道U级围岩周边眼间距 E取60cm川级围岩周边眼间距E取50cm, W级围岩周边眼间距 E取45cm, V级围岩周边眼间距 E取40cm(2)最小抵抗线理论和实践证明，光面爆破炮眼间距与最小抵抗线之比取 0.8为好，即E/W=0.8。 经计算，天目山隧道U级围岩最小抵抗线 W=75cm实际

24、施工取75cm川级围岩最小抵 抗线 W=62.5cm实际施工取65cm w级围岩最小抵抗线 W=56.25cm实际施工取60cm V级围岩最小抵抗线W=50cm实际施工取50cm(3)装药方式及装药集中度周边眼采用间隔装药方式，线装药集中度相关参数可参考光面爆破参数表， 根据工 程施工经验天目山隧道U级围岩周边眼装药集中度采用 0.3kg/m ;川级围岩周边眼装药 集中度采用0.2kg/m ；W、V级围岩周边眼装药集中度采用 0.1kg/m。6.3.5辅助眼辅助眼的布置也同样采用工程类比法和已有参考值进行，原则在掏槽眼与周边眼之 间均匀布置，按照一圈一圈或一排一排地布置，天目山隧道辅助眼间距在

25、 80120cm左右。6.3.6钻爆参数根据天目山隧道设计图，V级围岩采用四部 CD法或三台阶法开挖、W级围岩采用 三台阶法开挖、川级围岩采用台阶法开挖，U级围岩采用全断面法开挖，炸药采用 32 乳化炸药，重量为200g/节，标准长度均为200mm节。根据我单位多年的施工实践经验， 选择合理的装药系数来推算单孔的药量。(1)w、v级围岩三台阶法开挖详见图6-1新建杭州至黄山铁路天目山隧道正洞W、V级围岩三台阶法爆破设计。川级围岩台阶法开挖详见图6-2新建杭州至黄山铁路天目山隧道正洞川级围岩台阶法爆破设计。(3)U级围岩全断面法开挖详见图6-3新建杭州至黄山铁路天目山隧道正洞U级围岩全断面法爆破

26、设计。6.3.7钻眼为了保证达到良好的爆破效果， 钻孔前要在断面上布置钻孔位置， 测量组利全用全 站仪画出周边轮廓线位置，然后技术人员按测量组画出的轮廓线布置炮眼。钻孔的误差应附合下列标准：周边眼的孔底不能超出开挖轮廓线外 15cm,掏槽孔的误差是每米不超过5cm左右。 造成误差的原因是孔位偏位，钻孔方向偏差，岩石的不均匀性及钻杆刚度不足。施工过程中，应防止炮眼交叉打穿，炮眼数不小于设计的 90%，注意掌握周边眼的外插角，太大超挖大，太小造成欠挖或造成下一循环“作业净空”不够。平行打眼时， 应注意掌子面明显不平整时， 应调整炮眼的孔深， 使炮眼眼底在同一 个断面上。当岩层层理明显时，炮眼方向应

27、尽量垂直于岩面。6.3.8装药与堵塞在将炸药装入炮眼前， 应将炮眼内的残碴、 积水排除干净，并仔细检查炮眼的位置、 深度、角度是否满足设计要求，装药时应严格按照设计的炸药量进行装填。隧道爆破所使用的炮眼堵塞材料一般为砂子的粘土的混合物，其比例大致为砂子50%-40%粘土 50%-60%堵塞长度视炮眼直径而定，一般不能小于 20cm,堵塞可采用 分层人工捣实法进行。6.3.9起爆 起爆网络必须保证每个药卷按设计的起爆顺序和起爆时间起爆。 采用导爆管法起爆 时，联结方法必须正确，族联每束不超过 15 根导爆管，为了“准爆”可以采用双雷管 起爆，所有联结雷管都必须使用瞬发雷管，联结必须牢靠。6.3.

28、10爆破效果检查及爆破设计优化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；爆出石砟块是否适合装碴要求；炮眼痕迹保率， 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。 根据爆破后石砟的块度大小修正装药参数。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。6.4盲炮的预防与处理6.4.1盲炮的预防(1)民爆

29、物品要妥善保管，严格检验，禁止使用技术性能不符合要求的民爆物品。(2)不同燃速的导爆索应分批使用，不应在同一循环中使用。(3)防止导爆管破裂或拉断，防止油、水、泥砂进入导爆管口段。(4)防止民爆物品在有水的工作面被水浸泡，避免民爆物品受潮(5)提高爆破设计质量。设计内容包括炮孔布置、起爆方式、延期时间、网路敷设、 网路检测。开头和线路接头是否处于良好状态。 要防止炸药卷连续装药时， 药卷之间有堵塞物 如泥砂、岩屑等；药卷之间要“紧接”，其间隔超过殉爆距离时，会产生盲炮6.4.2盲炮的处理(1) 经检查确认炮眼的起爆线路完好时，可重新起爆。打平行眼装药起爆。平行眼距瞎炮孔口不得小于 0.3m。为确保平行眼的方向允许从盲炮口取出长度不超过20cm的填塞物。深孔与超深孔，不宜采用此法处理盲炮。(3)用木制、竹制或其它不发生火星的材料制成的工具，轻轻将炮眼内大部分填 塞物掏出，用聚能药包诱爆。(