洞身开挖及支护施工技术方案设计.docx

1、洞身开挖及支护施工技术方案设计狮子岭隧道洞身开挖及支护施工技术方案本项目隧道起止桩号为K1+465K2+680，长1215米。K1465K1480段、K2665K2680为明洞段，进口明洞段现已经施工完毕，将进入洞身部分的开挖。一）、整个隧道的围岩级别如下： 该隧道洞身围岩主要为强微风化凝灰岩、闪长岩，地下水以裂隙水为主，水量贫乏。隧道还与4条断层破碎带相交，围岩分级详细情况如下：（1）K1+465K1+500段该段隧洞长35m，洞顶以上基岩完整性、稳定性差，围岩级别级。（2）K1+500K1+555段该段隧洞长55m，洞顶以上围岩以中微风化为主，完整性、稳定性相对较差，围岩级别级。（3）K1

2、+555K1+585段该段隧洞长30m，洞顶以上围岩以微风化为主，厚度较大，围岩完整性、稳定性较好，围岩级别级。（4）K1+585K1+610段该段隧洞长25m，受断层F1影响，隧道围岩完整性、稳定性差，围岩级别级。（5）K1+610ZK1+758段该段隧洞长148m，洞顶以上围岩以微风化为主，厚度较大，围岩完整性、稳定性较好，围岩级别级。（6）K1+758K1+774段该段隧洞长16m，受断层F2影响，隧道围岩完整性、稳定性差，围岩级别级。（7）K1+774K2+090段该段隧洞长316m，洞顶以上围岩以微风化为主，厚度较大，围岩完整性、稳定性较好，围岩级别级。（8）K2+090K2+154

3、段该段隧洞长64m，受断层F3、F4影响，隧道围岩完整性、稳定性较差，围岩级别级。（9）K2+154K2+458段该段隧洞长280m，洞顶以上围岩以微风化为主，厚度较大，围岩完整性、稳定性较好，围岩级别级。（10）K2+434K2+458段该段隧洞长24m，受断层F6影响，隧道围岩完整性、稳定性较差，围岩级别级。（11）K2+458K2+488段该段隧洞长30m，受断层F6影响，隧道围岩完整性、稳定性差，围岩级别级。（12）K2+488K2+508段该段隧洞长24m，受断层F6影响，隧道围岩完整性、稳定性较差，围岩级别级。（13）K2+508K2+574段该段隧洞长66m，洞顶以上围岩以微风化

4、为主，厚度较大，围岩完整性、稳定性较好，围岩级别级。（14）K2+574K2+594段该段隧洞长20m，洞顶以上围岩以中微风化为主，完整性、稳定性相对较差，围岩级别级。（15）K2+594K2+680段该段隧洞长86m，洞顶以上基岩完整性、稳定性差，围岩级别级。二）、洞身开挖 级围岩衬砌地段级围岩采用环形开挖。开挖前先施作超前注浆小导管，上部台阶采用人工环形开挖、留核心土，初期支护紧跟；下台阶采用拉中槽间隔跳槽挖马口,接初期支护再扩挖、初期支护，及时形成封闭环。其开挖示意图见下页。一、开挖1.上部导坑采用7655风钻钻眼，开挖轮廓线往内约2.0米范围土体，以施工人员方便操作为宜，预留核心土，做

5、为操作平台。一次开挖进尺0.75m，便于工字钢拱架的安装施工。开挖后初喷砼，然后人工翻斗车推运，翻碴至下导坑。及时施工初期支护。最后开挖核心土后，进入下一循环施工。2.下台阶采用拉中槽，马口开挖,微振爆破，先支护再扩挖、支护，及时形成封闭环。下台阶采用人工7655风钻爆破开挖，装载机装碴，自卸汽车运弃于碴场，每循环进尺控制在1m以内。二、上部开挖循环作业时间表上部开挖循环作业时间表序号工作项目需用时间（min）1超前小钢管3602测量放线布眼453环形人工7655风钻钻眼904装药爆破305通风排烟、找顶456初喷砼907出碴1208锚杆、钢筋网、立钢拱架1809复喷砼24010核心土开挖24

6、011出碴120合 计1630 级围岩衬砌地段级围岩衬砌一般地段采用正台阶法开挖，光面爆破施工，采用液压钻孔台车钻爆，初期支护紧跟。上台阶开挖高度定在圆心平面以上，高度为6.3米，利于机械施工。开挖前先施作超前注浆锚杆，再开挖上部，立即施作初期支护，然后开挖下部和施作下部初期支护，最后形成封闭环。其开挖示意见下图。一、开挖开挖采用正台阶法，光面爆破，钻孔采用双臂液压钻孔台车，布眼采用TAPS激光自动定位系统，装载机配合自卸车进行装运作业，底部采用挖掘机辅以人工清检。施工中严格遵循“短进尺、弱爆破、强支护和及时封闭”的施工原则。1.上部开挖掏槽采用大空眼直眼掏槽的方式进行爆破作业，台阶高度5.5

7、6.5m，循环进尺1.82.3m。台阶上部开挖超前下部3040m。2.下部开挖台阶下部采用左右两侧交替开挖或一次开挖。下台阶采用光面爆破施工，一次施工进尺控制在2.0米左右。 3、上台阶开挖、直孔掏槽炮孔布置图及参数表级围岩上半部分开挖各参数表炮孔 参数孔深孔距排距掏槽孔2.50.150.15辅助孔12.30.60.6辅助孔22.30.80.8辅助孔32.31.01.0周边孔2.30.451.0级围岩上半部分爆破药量计算表炮眼雷管段号炸药名称数量（个）眼深（m）垂直夹角类型每孔装药（节/孔）每孔药量（kg）总装药量（kg）掏槽眼42.59012#硝铵121.87.2掏槽眼62.59052#硝铵

8、121.810.8辅助眼82.39062#硝铵81.29.6辅助眼52.39072#硝铵81.26.0辅助眼42.39082#硝铵81.24.8辅助眼42.39092#硝铵81.24.8周边眼152.390102#硝铵60.913.5周边眼152.390112#硝铵60.913.5底眼92.390122#硝铵81.210.8合计7081说明：1、预计每循环进尺2.0m，循环方量约55m3。2、炸药单耗约1.47kg/m3。3、周边眼采用32150药卷间隔装药，其余炮眼采用32150药卷连续装药，有水眼采用乳化炸药。4、下台阶开挖炮孔布置图及参数表级围岩下半部分开挖各参数表炮孔 参数孔深孔距排距

9、辅助孔2.31.21.0周边孔2.30.451.0底孔2.31.21.0级围岩下半部分爆破药量计算表炮眼雷管段号炸药名称数量（个）眼深（m）垂直夹角类型每孔装药（节/孔）每孔药量（kg）总装药量（kg）辅助眼72.3012#硝铵81.28.4辅助眼82.3032#硝铵81.29.6辅助眼72.3052#硝铵81.28.4辅助眼82.3062#硝铵81.29.6辅助眼92.3072#硝铵81.210.8辅助眼82.3082#硝铵81.29.6辅助眼72.3092#硝铵81.28.4周边眼122.30102#硝铵60.910.8周边眼122.30112#硝铵60.910.8底眼62.30122#硝

10、铵81.27.2合计8493.6说明：1、预计每循环进尺2.0m，循环方量约115m3。2、炸药单耗约0.81kg/ m3。3、周边眼采用32150药卷间隔装药，其余炮眼采用32150药卷连续装药，有水眼采用乳化炸药。三、循环作业时间表上部开挖循环作业时间表序号工作项目需用时间（min）1超前锚杆902测量放线布眼453台车就位、钻眼1204装药爆破455通风排烟、找顶456初喷砼907出碴1208锚杆、钢筋网、立钢拱架1809复喷砼240合 计975下部开挖循环作业时间表序号工作项目需 用 时 间（min）1测量放线布眼602台车就位、钻眼903装药爆破304通风排烟、找顶455初喷砼606

11、出碴1207锚杆、钢筋网、立钢拱架1208复喷砼150合 计675 级围岩衬砌地段一、开挖方法级围岩采用全断面法，光面爆破开挖，钻眼采用双臂液压钻孔台车，装载机配合自卸汽车出碴，循环进尺控制在3.0m3.5m。掏槽采用大空眼直眼掏槽的方式进行爆破作业。每工作面钻孔采用两台双臂液压钻孔台车钻孔，先钻掏槽眼，再钻周边眼，然后钻其余眼孔。每工作面用一台正装侧卸装载机配合47台自卸汽车进行装运作业。底部虚碴配一台挖掘机辅以人工清检。主洞全断面开挖爆破参数 10 8 6 1 13 14 12 15主洞开挖炮孔布置图倾斜掏槽孔剖面图： 2.4m 1.2m 2.5m 3.5m级围岩爆破开挖各参数表炮孔 参数

12、 孔深孔距排距掏槽孔12.50.6掏槽孔23.50.6辅助孔13.20.60.8辅助孔23.20.80.8辅助孔33.21.00.8周边孔3.20.451.0底孔3.21.01.0主洞级围岩全断面开挖爆破参数表炮眼雷管段号炸药名称数量（个）眼深（m）垂直夹角类型每孔装药（节/孔）每孔药量（kg）总装药量（kg）掏槽眼42.56012#硝铵121.87.2掏槽眼63.57062#硝铵213.1518.9辅助眼73.28082#硝铵152.2515.75辅助眼93.290102#硝铵152.2520.25辅助眼133.290122#硝铵152.2529.25辅助眼183.290132#硝铵152.

13、2540.5周边眼363.290142#硝铵91.3548.6底眼143.290152#硝铵152.2531.5合计107211.95说明：1、预计每循环进尺3.0m，循环方量约258m3,预计炮孔利用率93%。2、炸药单耗0.82kg/ m3。3、周边眼采用32150药卷间隔装药，其他采用连续装药，有水眼采用乳化炸药。4、汽通和人通爆破开挖参数设计4.1汽车通道开挖爆破参数 汽车通道 本隧道长度1215米，属于长隧道，所以里面设有汽车通道和人行通道，汽通断面尺寸如下：开挖采用钻爆法，直孔掏槽新奥法施工。炮孔布置图如下： 6 3 1 6 9 9 8 10 炮孔布置图直孔掏槽掏槽孔剖面图： 0.

14、3m 0.3m 2.5m 汽通部分开挖各参数表炮孔 参数孔深孔距排距掏槽孔12.50.150.15辅助孔12.30.60.6辅助孔22.31.00.8周边孔2.30.450.8底孔2.31.01.0汽通开挖爆破药量计算表炮眼雷管段号炸药名称数量（个）眼深（m）垂直夹角类型每孔装药（节/孔）每孔药量（kg）总装药量（kg）掏槽眼12.59012#硝铵121.81.8掏槽眼42.59032#硝铵121.87.2辅助眼162.39062#硝铵81.219.2辅助眼52.39082#硝铵81.26.0周边眼372.39092#硝铵60.933.3底眼42.390102#硝铵81.24.8合计6772.

15、3说明：1、预计每循环进尺2.0m，循环方量约65m3。2、炸药单耗约1.11kg/m3。3、周边眼采用32150药卷间隔装药，其余炮眼采用32150药卷连续装药，有水眼采用乳化炸药。4.2 人行通道开挖爆破参数人行通道开挖采用直孔掏槽，新奥法施工。断面如下图： 人行通道炮孔参数及布置图： 8 8 3 3 1 3 3 6 9人通部分开挖各参数表炮孔 参数孔深孔距排距掏槽孔2.00.150.15辅助孔11.80.60.6辅助孔21.80.80.8周边孔1.80.400.7底孔1.81.00.8人通开挖爆破药量计算表炮眼雷管段号炸药名称数量（个）眼深（m）垂直夹角类型每孔装药（节/孔）每孔药量（k

16、g）总装药量（kg）掏槽眼12.09012#硝铵91.351.35掏槽眼42.09032#硝铵81.24.8辅助眼51.89062#硝铵60.94.5周边眼171.89082#硝铵40.610.2底眼11.89092#硝铵60.90.9合计2821.75说明：1、预计每循环进尺1.6m，循环方量约9.5m3。2、炸药单耗约2.29kg/m3。3、周边眼采用32150药卷间隔装药，其余炮眼采用32150药卷连续装药，有水眼采用乳化炸药。二、级围岩循环作业时间表循环作业时间表序号工 作 项 目需用时间（min）1测量放线布眼、台车就位502钻眼（含锚杆眼）2103装药爆破604排烟找顶455出碴及

17、检底2706锚杆施工、钢筋编网1507喷射混凝土180合计965 三）初期支护施工方法一、级围岩支护施工 级围岩支护设计包括：系统锚杆、C25喷砼。 （1）系统锚杆安设 其工艺要点如下： a、布孔：由测工按设计在岩壁上画出锚杆孔位。 b、造孔：人工持风钻造孔。 c、清孔：采用高压风水枪洗孔。 D、插锚杆：将锚杆推入孔中。 e、注高压砂浆。 f、待砂浆有一定强度后安装垫板，拧紧螺母。 g、锚杆抗拔力检查： 每10m隧道或300根之内作一组锚杆抗拉拔力试验，每组不少于3根。 （2）喷砼施工 开挖后，立即喷砼支护，封闭围岩。喷射砼强度为C25，喷砼材料由洞外强制式砼拌合机拌合，汽车运至洞内工作面，加

18、入速凝剂后采用生产能力为5m3/h的喷射机喷射砼。在喷砼之前，先检查开挖断面尺寸，清除欠挖、危石和墙脚的岩碴，用高压风水冲洗岩面。喷砼自下而上一排排喷压，喷嘴离岩面0.61.0m左右，严格控制水灰比，使喷层表面平整、光滑，无干斑或滑移流淌现象。对有渗漏水的岩面，喷砼前则认真做好引水处理，然后再喷砼，并从无水处向有水处逐步逼近。为减少回弹和粉尘，增加喷砼与围岩的粘结力，采用湿喷法喷砼。 喷砼工艺流程见下图。 施工中喷射砼的强度、厚度的检测： a、抗压强度实验 喷砼强度试验件应在施工中抽取，每隔20m在喷拱部和边墙时，各喷取一块标准大板试件，原材料或配合比改变时另取一组。喷射大板试件的工艺与现场条

19、件同。喷好后立即用塑料布将板件覆盖并存放现场养护，以便使其强度的发展更能反映施工实际。养护龄期到后，从板件上切取立方体试块，做龄期7天及28天的抗压强度试验，其试块抗压强度应符合设计要求及相应的规范要求。 b、混凝土厚度的检验 喷射混凝土厚度采用钻孔预埋钢筋节的方法检验，每15m至少检查一个断面。每断面从拱顶起，每2m布设一个检查点，具体要求为： 1）实际厚度小于设计厚度的点数不大于检查点数的20%； 2）平均厚度不小于设计厚度； 3）最小厚度不小于设计厚度的80%。计划指标 每循环进尺：3.5m。月进度指标：最佳可达180m/月，实际安排施工进度计划为120 m/月。二、级围岩支护施工施工顺

20、序 测量放线多功能台车就位钻孔装药连线多功能台车退出起爆通风排烟清帮找顶初喷出碴打锚杆挂钢筋网立钢拱架喷射混凝土下一循环。 喷锚支护参照类围岩的施工方法。三、级围岩支护施工施工支护工艺及要点 （1）超前小导管狮子岭隧道级围岩段采用超前小导管， 长L=4.2m。小导管采用先钻孔后下钢管法施工，钻孔时开孔从工作面最后一榀工字钢拱架上部穿过，打入小导管后，钢管尾部和工字钢架焊接成整体。止浆墙采用喷射砼，掌子面和附近拱部1.0m范围,喷30cm厚砼进行封闭。孔口用CS麻丝胶泥止浆。然后进行注浆。其施工工艺如下：测量布孔钻孔清孔顶入钢管封闭掌子面清管注浆开挖a注浆() 浆液。本隧道采用单液水泥浆。其水灰

21、比暂定为1:10.8:1。施工时根据实际试验调整确定。如果地下水大时，可注水泥，水玻璃双浆液。注浆水泥。() 注浆压力。初压0.51.0Mpa，终压2.0Mpa。() 单孔注浆量。单孔注浆量和围岩的孔隙率有关，施工时可初步按下式计算：Q=.R02.L.n.Q浆液注入量(m3)R0注浆有效扩散半径(m)L注浆段长度(m)n岩体裂隙率或孔隙率，一般取15%浆液的充盈系数，取0.30.9b注浆工艺采用KBY5070型双液注浆泵进行注浆，注浆工艺流程图。水泥浆高压水泥浆压力表注浆泵混合器岩体水泥浆高压水泥浆压力表 注浆工艺流程图c注浆注意事项() 注浆前检查注浆泵、管路及接头的牢固程度，防止浆液冲出伤

22、人。() 注浆时密切监视压力变化，发现异常及时处理。() 注浆注意防止串浆和跑浆，若发生串浆和跑浆要停止注浆，分析原因随时解决。() 做好注浆压力、注浆量、注浆时间等各项记录。超前小导管外插角510，在开挖前施工。按照设计在掌子面拱部周边准确画出孔位。（2）安装钢拱架开挖初喷后，立即安设钢拱架。钢拱架在洞外按1:1放大样，设立1:1胎模工作平台，分节加工成型，试拼合格并作上标识；安装前先测量检查开挖断面尺寸，及时处理欠挖，然后定出安设位置、中线、水平。从拱顶向下安装，节与节间用螺栓联结。两榀钢拱架间用22纵向联结筋焊接连接，其环向布置间距为1.0m。钢拱架在起拱线与墙角处分别采用4根22，L=

23、3.5m的锁脚锚杆固定。当钢拱架与围岩之间的间隙过大时，设混凝土垫块塞紧。严禁在拱架背后用碎石或块石填充，钢拱架应与设计径向锚杆尾部焊接牢固。钢拱架施工工艺如下图所示。 （3）挂钢筋网 钢拱架安设后在开挖面铺设钢筋网，钢筋网在洞外加工成型，现场人工安装，用点焊或绑扎固定在钢拱架上，网片搭接长度10cm。 （4）喷射砼 挂网完成后立即喷射C25砼封闭，喷砼拟分两次进行。第一次初喷35cm用于及早封闭围岩，填平岩面，在布设锚杆，架好钢架支撑后进行第二次复喷，达到设计厚度要求。要求完全覆盖住钢拱架，且表面必须平整无较大凹凸，并符合设计轮廓线。 钢拱架施工工艺框图 开挖支护计划指标级围岩开挖支护每循环

24、进尺0.51.0m。月进度指标：按30m/月安排进度计划。四）、监控量测及信息反馈1 监控量测根据狮子岭隧道工程特点及“新奥法”施工原理，设置如下量测项目：洞内地质调查及支护状况观察；地表下沉量测；拱顶下沉及水平收敛量测；此外，根据施工及地质等情况，和设计、监理工程师研究增加其它量测项目。量测项目、仪器及方法见表3-1。量测项目、仪器及方法表3-1序号项目名称方法及仪器布置方式量测频率1地质及支护状况观察岩性，结构面产状及支护裂缝观察描述记录制表。地质罗盘及规尺等开挖后及初期支护后每次爆破后进行2地表下沉设点，精密水平仪水准尺类围岩埋深小于25m每口不少于1个观测横断面开挖面前166m，1次/

25、2d开挖面前60m，1次/1d开挖面后030m，1次/1d开挖面后30m，1次/25d3拱顶下沉及水平收敛量测设点，收敛仪类围岩1520m1个断面类围岩2040m1个断面爆破后24h内进行115d16d1M13M3M12次/d1次/2d12次/W1次/M注：1、d天，w周，M月。2、各量测项目布置在同一断面上。 2 监控量测资料整理及信息反馈及时根据量测数据绘制水平位移、拱顶和地表下沉等的量和速度时态曲线及距开挖面距离关系图。对初期时态曲线进行回归分析，选择与实测数据吻合好的函数进行回归，预测可能出现的最大下沉及水平位移值。根据开挖面状态，水平位移值及拱顶等下沉量的大小和速率综合判断围岩及支护的稳定性。根据量测结果及表3-2的规定指导施工。 变形管理等级表拡表3-