桐木岭隧道实施性施工组织设计(隧道开挖作业指导书)

第1页共29页1隧道洞身开挖作业指导书一、概述本隧道址区地貌单元为丘陵及丘间谷地区，地表多为第四系残坡积粉质黏土，硬朔状，白垩系(K2),粉砂岩，紫红色～褐黄色，全～强风化。石灰系下统测水组（C1d2）,页岩，局部夹有灰质页岩，煤线，灰黑色，强～弱风化，泥质结构，页理发育，钻探岩芯破碎。灰岩岩溶较为发育，局部发育串珠状溶洞；溶沟、溶槽、裂隙和溶洞。地下水主要以溶岩裂隙为主，室内分析地表水和地下水对砼无侵蚀性，环境等级为T2。各隧道围岩的设计施工长度及开挖方法（按里程顺序排列）如下表所示：沉源水2#隧道（DK1889+405～DK1890+299）围岩级别ⅤⅥⅢⅣⅢⅥⅤ长度1538124027080350353915施工方法明挖法CRD法CRD法三台阶法台阶法三台阶法台阶法三台阶法CRD法明挖法茶园隧道（DK1893+848～DK1893+984）九羊1#隧道（DK1894+285～DK1894+411）银岭头隧道（DK1900+261～DK1901+228）围岩级别Ⅴ长度1830522610施工方法明挖法CRD法CRD法CRD法明挖法第2页共29页2二、开挖施工主要机械设备配备及劳动力安排1.开挖施工主要机械设备配备隧道开挖施工主要施工机械设备应根据不同地质情况下的不同开挖方法合理配备，配备情况如下表：主要施工机械设备表序号机械名称型号/规格数量用途备注1多功能台车1台钻爆、开挖2风钻YT—2830台钻孔需爆破时用3空压机4L—20/83台风钻动力需爆破时用4挖掘机PC200型1台开挖土方5装载机ZLC501台装渣6自卸汽车15T4辆运渣2.开挖施工主要劳动力安排开挖时主要劳动力如下：主要劳动力安排表序号工种人数备注1技术员22电工1提供照明3开挖工25含风钻手4爆破员2现场爆破器材的管理和使用5空压机司机1围岩级别ⅤⅣⅤⅣⅤⅣⅤ长度1737209520734371070107525105117施工方法明挖法CRD法CD法CRD法CD法CRD法CD法CRD法CD法CRD法明挖法第3页共29页36挖机司机17装载机司机18汽车司机49杂工2三、主要开挖方案及施工方法本段内围岩地质条件复杂，开挖方法多样。根据设计要求，我管段主要开挖方法有CD中隔壁法、CRD交叉中隔壁法、双侧壁导坑法、三台阶临时仰拱法和台阶法共五种开挖方法，各开挖方法的步骤见下3.1～3.5。对于土质围岩，开挖以机械（装载机）为主进行，人工进行配合修边。开挖弃土直接用挖机进行装土作业，由自卸汽车将弃土运至弃土场。对于石质围岩，必须对其进行的钻爆设计。对于不同的地质情况及开挖方法，应根据相应的爆破设计与安全操作使用规程进行爆破开挖作业。爆破完成后，以装载机进行装渣作业，用自卸汽车将弃渣运至弃土场。1.明挖法明洞开挖不得采用洞室爆破，开挖边坡线严格按设计开挖线施工，不得破坏开挖线以外的植被。施工顺序：测量放线→地表处理→边仰坡截、排水沟施工→洞口土石方开挖→边仰坡支护。（1）地表处理及截水天沟进出口洞门施工前先进行测量放线，根据测量放线先作好边仰坡周围的排水沟、截水天沟再进行边坡开挖，同时将洞口段开挖线以外10～15米范围的漏斗、洼地、危石等进行处理，防止地表水向下渗漏或陷穴等继续扩大影响隧道安全，确保边仰坡稳定。（2）洞口土石方开挖第4页共29页4洞口土石方用挖掘机挖装，开挖方法采用自上而下分层分台阶进行，台阶高度1～2米，石方采用弱爆破，挖掘机、装载机装碴，自卸汽车运碴。（3）边仰坡刷坡与支护当边仰坡有抗滑桩时，先施工抗滑桩（抗滑桩施工工艺和方法同桥基挖孔桩）后按以下步骤进行施作：边仰坡刷坡自上而下分层进行，每层高度2～3m，随开挖及时进行锚网喷等支护。做好坡面喷砼防护层与原坡面衔接，防止坡面风化，引起水土流失、导致边仰坡防护受到损坏。2.交叉中隔壁法(CRD)开挖施工围岩采用CRD交叉中隔壁法开挖时，其开挖顺序如下所示：CRD交叉中隔壁法开挖示意图(1)对左侧上部①进行开挖，并立即对其拱部进行锚喷初期支护，对其中壁及底部作钢架临时支护。(2)对左侧中部②进行开挖。开挖时应注意分步开挖，先预留其中部土体以保持其上部支护的稳定，分别对其侧壁及中壁进行开挖并施作钢架支护，然后再开挖剩余部分，并对侧壁进行锚喷初期支护；最后对其底部作钢架临时支护。(3)开挖右侧上部③，并立即对其拱部进行锚喷初期支护，对底部作钢架临时支护。(4)分步对右侧中部④进行开挖，先预留其中部土体以保持其上部支护第5页共29页5的稳定，对其侧壁进行开挖并施作钢架支护，然后再开挖剩余部分，并对侧壁进行锚喷初期支护；最后对其底部作钢架临时支护。(5)对左侧下部⑤进行开挖，先开挖其中壁部分并作好临时支护，再开挖剩余部分并进行锚喷初期支护。(6)对右侧下部⑥进行开挖，先开挖其侧壁部分并作好钢架支护，再开挖剩余部分并施作锚喷初期支护。3.中隔壁法(CD)开挖施工围岩采用CD交叉中隔壁法开挖时，其开挖顺序如下所示：CD中隔壁法开挖示意图(1)对左侧上部①进行开挖，并立即对其拱部进行锚喷初期支护，对其中壁及底部作钢架临时支护。(2)对左侧中部②进行开挖。开挖时应注意分步开挖，先预留其中部土体以保持其上部支护的稳定，分别对其侧壁及中壁进行开挖并施作钢架支护，然后再开挖剩余部分，并对侧壁进行锚喷初期支护；最后对其底部作钢架临时支护。(3)开挖左侧下部③，并立即对其拱部进行锚喷初期支护，对侧壁作钢架临时支护。(4)对右侧上部④进行开挖，并对侧壁进行锚喷初期支护。(5)对右侧中部⑤进行开挖并对侧壁进行锚喷初期支护。第6页共29页6(6)对右侧下部⑥进行开挖，并作好钢架锚喷初期支护。4.三台阶临时仰拱法开挖施工三台阶临时仰拱法开挖顺序图如下所示：三台阶临时仰拱法开挖示意图(1)对上部①进行爆破开挖，完成后立即安装钢拱架并施作拱部锚喷初期支护。(2)当上部掘进一定深度后，便开始对中部②进行爆破开挖，开挖完成后先架立钢支撑，然后施作锚喷初期支护。(3)在进行上、中部开挖时，仰拱采用临时仰拱支护，待洞身拱墙部施工完成一定距离后边可开始施作。5.台阶法开挖施工台阶法开挖示意图如下所示：台阶法开挖示意图(1)对上部①进行开挖，并及时施作拱部锚喷初期支护。第7页共29页7(2)当上部掘进一定深度后，便开始对下部仰拱②进行开挖。开挖完成后立即施作锚喷初期支护，并尽早浇注仰拱混凝土，以改善受力状况。四、钻爆设计为了使隧道开挖轮廓圆顺、控制超欠挖、减少对围岩的扰动，在隧道石质围岩开挖时采用光面控制爆破技术。1.设计原则及参数选择爆破设计遵守以下原则：炮孔布置便于提高机械钻孔效率；提高炸药能量利用率，以降低炸药用量；减少对围岩的扰动，采用光面爆破，控制好开挖轮廓，提高钻爆效果；在保证安全前提下，尽可能提高掘进速度光面爆破参数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50～6055～750.8～0.850.25～0.3硬岩40～5050～600.8～0.850.15～0.25软质岩35～4545～600.75～0.80.07～0.12根据洞内围岩情况，拟选择的爆破技术参数为：炮眼深度：2m；炮孔直径：Φ40mm；炸药类型：普通销氨炸药、乳化炸药雷管间隔：非电毫秒雷管间隔大于30ms。2.爆破方案设计2．1爆破器材选用开挖断面无渗水时隧道拱角以上采用采用Ф25普通销氨炸药，底眼和有渗水断面采用Ф25乳化炸药。火雷管采用塑料导爆管非毫秒雷管起爆,毫秒雷管采用15个段位的等差毫秒雷管引爆。2．2装药结构第8页共29页8周边眼装药采用Ф25小直径光爆药卷间隔装药，导爆索连接，导爆索用竹片和电工胶布与炸药卷绑在一起。其它眼采用不耦合连续装药结构，所有炮孔均堵塞不小于200mm的炮泥。2．3爆破方案根据围岩情况，本隧道拟采用角锥掏槽形式，掏槽孔单眼装药系数为85％；其眼口间距误差不得大于3cm，眼底间距误差不得大于5cm。辅助眼均匀布置在周边眼与掏槽眼之间，单眼装药系数为75％；其行距、排距误差均不得大于5cm。周边眼眼口间距误差不得大于3cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线3～5cm/m；其爆破参数如下表：爆破参数表围岩类别周边眼间距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56～6055～750.8～0.850.25～0.30硬岩40～5050～600.8～0.850.15～0.25软质岩35～4545～600.75～0.80.07～0.12其起爆顺序为：a．炸药用量炸药总用药量按下式计算：Q=q×V（其中，V=S×l）式中：Q—总用药量；q—单位用药量；V—开挖体积；S—坑道断面面积；l—掘进深度，即进尺。b．炮眼数目：根据经验公式，炮眼数目按下式计算：掏槽眼辅助眼掘进眼周边眼第9页共29页9N=0.0012qS/(ad2)式中：N—炮眼数目；q—单位用药量；S—坑道断面面积；a—炮眼装药系数；d—炮眼直径，为4cm。c．炮眼深度：由围岩地质条件及计划每班进度决定，炮眼深度按下式计算：L=每班进度计划/炮眼利用率按经验数据，掏槽眼应加深20cm。d．炮眼布置根据以上公式，各种开挖法爆破炮眼布置设计如下图所示：CD（CRD）法钻爆设计图第10页共29页10三台阶临时仰拱法钻爆设计图上下台阶法钻爆设计图3.光爆质量标准钻眼前绘出开挖断面中线，水平线和断面轮廓线，并根据爆破设计标第11页共29页11出炮眼位置，经检查符合设计要求后钻眼。钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。平均线性超挖10cm以内，炮眼痕迹保存率≥60%,炮眼利用率≥90%。五、隧道开挖主要工序及施工组织1.开挖工序流程图土质围岩开挖工序流程图石质围岩开挖工序流程图2.开挖各工序施工方法2.1测量放样测量放样机械开挖人工修整测量布孔钻孔装药连线台车就位爆破通风找顶出渣出渣第12页共29页12根据施工里程及施工设计图做好掌子面中线、标高计算工作并绘制开挖施工草图，。放样时，先根据计算资料确定出确定开挖轮廓；为避免侵限一般需将拱墙部净空放大5cm。需爆破的应根据钻爆设计布置好炮眼。2.2钻眼钻眼作业在多功能台车上进行，设备采用YT-28风钻，钻头直径40mm。钻孔前要安装好作业照明设施，并连接好高压风、水管。钻孔作业应根据钻爆设计的炮眼布置及深度进行。掏槽眼眼口间距误差不大于3cm，眼底间距误差不大于5cm；辅助眼眼口排距、行距误差均不大于5cm；周边眼眼口位置误差不大于3cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线3～5cm/m。周边眼钻孔可以3～5°的斜率外插，方向与该点轮廓线的法线方向相一致。钻眼完毕后，按炮眼布置图对炮眼进行检查并作好记录，对不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可通过。2.3装药连线与起爆当钻孔完成并检查通过后，便进行装药连线工作。装药结构采用空气柱状结构（如下图所示），每孔装药量根据爆破设计确定。本隧道采用非电毫秒雷管起爆，连线要保证炮眼按设计顺序起爆。当连线完成后，要对连线进行检查，确认无误后准备爆破。爆破由专人统一指挥，严格按爆破有关安全操作规程执行。2.4通风、找顶、出渣爆破结束后要对洞内空气进行通风处理方可进入工作面检查。通风方式采用机械通风，其所需时间视通风排烟的效果而定，一般应不少于30分钟。在出渣过程中，为控制机械产生的有害气体的浓度，要保持风机的连续供风。通风排烟后，由专人负责找顶找帮，清除危石及已松动石块，检查开第13页共29页13挖面及未衬砌段是否有险情并及时采取相应措施处理。隧道出渣采用无轨运输方式，由挖机（装载机）进行装渣，再由15T自卸汽车进行运输将弃渣运至弃土场。为保证洞内施工安全，严禁使用汽油发动机车辆，且行车速度在作业地段不得大于15km/h，成洞地段不得大于25km/h。2.5断面检查及爆破效果评定主要检查断面尺寸是否符合设计要求。同时对开挖面地质与设计进行素描和核对。光面爆破以炮眼痕迹保存率来检查光爆效果，硬岩≥80%，中硬岩≥60%，松散软岩因很难保留炮眼痕迹，可以开挖轮廓成形的好坏来评定。根据地质情况及爆破效果确定是否需修改