006隧道洞身大拱脚开挖技术交底

技术交底书编号：SJ-GX2-006工程位置DK150+980-DK151+242工程项目洞身开挖施工技术交底工程名称高祥二号隧道交底依据施工设计图、相关技术规范交底日期施工工班交底内容一、施工概述高祥二号隧道进口里程DK150+980，出口里程DK151+242，全长262m，最大埋深约39m。隧道洞身采用V级B型复合衬砌，DK151+017～DK151+047和DK151+197～DK151+227采用φ108大管棚超前支护，DK151+047～DK151+197采用φ42超前小导管注浆支护。洞身开挖采用大拱脚台阶法施工，人工机械配合松动爆破开挖。开挖施工中，及时做好喷锚支护、架设钢拱架和二次衬砌，以防坍塌。二、系统参数加强支护采用全环I20b型钢钢架，纵向间距除DK151+070～DK151+190段为0.8m外其余地段为0.6m。拱部与边墙位置设置ф42锁脚锚管，每处2根，每根长4.5m，每榀钢架8根。拱部边墙系统锚杆采用注浆锚杆，每根长4.0m，1.2×1.0m（环×纵）间距布设，每环27根。拱墙部位设置ф8钢筋网，网格间距20cm×20cm。初期支护C25耐腐蚀喷射混凝土，厚度28cm，喷砼中掺加合成纤维，每方掺量为1.2Kg。二衬采用C35钢筋混凝土，厚度50cm。初期支护与二衬之间拱部及边墙部位铺设防水板加无纺布防水。变形缝宽度2cm，不同类型明洞衬砌变化处及明暗衬砌分界处各设一道变形缝，全隧道共设9道。环向施工缝按间距10m一道设置，纵向施工缝按全隧2道拉通设置。三、施工方法-1-本隧道采用大拱脚台阶法开挖，考虑围岩变形，Ⅴ级围岩地段预留沉降量25cm，精确放出隧道开挖各部轮廓线。暗洞进洞开挖采用大管棚超前支护，大拱脚开挖方式，施工步骤:上部弧形导坑环向开挖,施作拱部初期支护;中台阶左右错开开挖,施作墙部初期支护;中心预留核心土开挖,隧底开挖,施作隧底初期支护。每部开挖后均应及时支护,隧底初期支护后应及时施作仰拱,尽早封闭成环。大拱脚台阶法施工工艺流程见下图。1、施工工艺第1步：开挖上部弧形导坑①部在拱部大管棚支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，开挖高度约3m，预留核心土，核心土长度3～5m,宽度为隧道开挖宽度的1/3～1/2。开挖后应及时施作Ⅰ部初期支护，即进行初喷4cm厚混凝土，挂钢筋网、架设钢拱架并在钢拱架的底部紧贴钢架超前支护上台阶环向开挖，施作初期支护断面检查左右错开中台阶开挖，施作初期支护左右错开下台阶开挖，施作初期支护分段开挖隧底，施作初期支护施作仰拱施作仰拱仰拱填充否修正支护参数围岩稳定性评判上、中、下三台阶开挖核心土测量放样-2-两侧边沿按下倾角45°、65°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，施工径向系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，一般为1榀钢架间距。第2步：左侧②-1部中台阶开挖。在滞后①部约4m后，开挖左侧②-1部中台阶。开挖进尺根据初期支护钢架间距确定，开挖高度约3.5m，开挖后及时施作Ⅱ部初期支护，即进行初喷4cm厚混凝土，挂钢筋网、接长钢架，并设φ42锁脚锚管，施工系统径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。开挖右侧②-2部中台阶，循环②部左侧同样工序，左右两侧可同时施工，前后错开约3～5m。第3步：施作③部下台阶开挖，开挖高度约3.5m，在滞后②部约4m，与②部中台阶开挖支护方式一样，施作左右两侧③下部台阶，右侧台阶长约4m，左侧台阶长约10m。左右两侧可平行施工。第4步：开挖上台阶④部、中台阶⑤部、下台阶⑥部，在滞后③部3～4m后，依次开挖各台阶的核心土与各台阶循环进尺相一致。第5步：开挖隧底⑦部。在滞后⑥部4～5m后，开挖隧底剩余部分⑦部，开挖后初喷4cm厚混凝土，安设仰拱钢架并与左右侧落底钢架焊接牢固，复喷混凝土至设计厚度。为了不影响车辆进出，采用栈桥过渡方案，及时施作仰拱及仰拱回填，仰拱分段长度为3m。2、施工要点（1）、大拱脚台阶法开挖施工：-3-1)以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破。2)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。3)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。4)仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系。5)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。6)完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。（2）、初喷混凝土封闭岩面：1)初喷混凝土应在开挖后立即进行。2)用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉。3)工作面滴水或淋水时，采用钻孔埋管做好引排水。大面积潮湿的岩面采用粘结性强的混凝土，通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能。4)喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求。5)喷射作业应分段分片依次进行，喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行，作业时应避免上部喷射回弹料虚掩拱(墙)脚；先找平凹洼部分，后喷射凸出部分，各部平顺连接。喷头应与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面距离宜保持在1.5～2.0m，沿水平方向以螺旋形划圈移动。（3）、系统锚杆(管)、钢筋网施做应符合下列要求：1)初喷混凝土后应及时施做锚杆，锚杆必须设置垫板。2)钢筋网可采用为φ8mm的HPB235钢制作，网格尺寸宜采用20cm×20cm，搭接长度应为1～2个网格，网片间采用焊接方式连接。-4-3)钢筋网随受喷面起伏铺设，其间隙不应大于3cm，钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固，且钢筋保护层厚度不应小于4cm。（4）、安装钢架应符合下列要求：1)拱部单元安装工序：放样确定钢架基脚位置一施做定位锚杆一架设钢架一布设纵向连接筋。2)墙部单元安装工序：墙脚部位铺设槽钢垫板一施做定位锚杆一对应拱部单元架设墙部钢架单元一布设纵向连接筋。拱、墙部钢架单元宜采用栓接的方式连接。3)加强钢架拱(墙)脚锁脚锚杆(管)施工，各台阶每单元钢架拱(墙)脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角45°、65°打设4根或4根以上锁脚锚杆(管)，锁脚锚杆(管)与钢架牢固焊接，锁脚锚杆直径不应小于22mm，锁脚锚管直径不应小于42mm，长度不得小于3.5m，以控制基脚变形。4)施工注意事项及要求：①钢架拱(墙)脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢，以保证钢架基础稳固。安装前应清除基脚下的虚渣、虚土及杂物。②钢架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5cm，垂直度允许偏差为±2。③钢架应与纵向连接筋、锁脚锚杆焊接牢固，增强钢架整体稳定性。④锁脚锚杆施工应作为施工质量控制的重点，锁脚锚杆尾部宜加工成“L”形。钢架连接板应采用栓接牢固连接。⑤钢架和初喷混凝土间有较大间隙时，每隔2m应采用骑马或楔形-5-垫块顶紧；钢架与围岩的间隙不应大于5cm。（5）、喷射混凝土厚度应符合设计要求，二次复喷混凝土应分层喷射，每层厚宜为5～6cm。喷射混凝土表面应平顺，无空鼓、裂缝、酥松，平整度宜采用2m靠尺检查，允许偏差为侧壁5cm、拱部7cm。3、爆破施工（1）、编制依据1）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；2）《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）；3）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009J947-2009）；4）《爆破安全规程》（GB6722-2003）；5）《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》；6）国家及地方有关法律、法规；7）现场施工调查和本单位类似工程的施工经验、技术性文件。（2）、编制原则1）爆后围岩要相对稳固、爆破时不危及设备与人身安全；2）爆后岩碴便于集中装运；3）控制爆破：①周边眼、掏槽眼、辅助眼、底板眼等炮眼间距要合理；②隧道最大超挖量Ⅴ级围岩拱部最大控制在15cm之内，边墙线性最大超挖控制在10cm之内，仰拱、隧底最大超挖控制在25cm之内；③两次爆破的衔接台阶最大不超过15cm；④炮眼痕迹保存率中硬度岩石≥60%。（3）、爆破方案本隧道进洞洞身开挖Ⅴ级围岩施工以弱爆破为主，机械辅助开挖。仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆。洞身开挖爆破作业工艺流程如下：测量放样→钻孔台车就位→炮眼-6-钻孔→钻孔验收→装药、堵塞→连接起爆网络、检查→起爆→通风→出碴→处理围岩→查看爆破效果与质量检查。1）炮眼直径选择炮眼直径对凿岩生产率、炮眼数目、单位耗药量和洞壁的平整程度均有影响。加大炮眼直径以及相应装药量可使炸药能量相对集中，爆炸效果得以改善。但炮眼直径过大将导致凿石速度显著下降，并影响岩石破碎质量、洞壁平整程度和围岩稳定性。因此，必须根据岩性、凿岩设备和工具、炸药性能等综合分析，合理选用孔径。根据隧道进洞Ⅴ级围岩的实际情况，拟选用炮眼直径为40mm。采用光面爆破直眼掏槽，周边眼距离为0.5m，采用乳化炸药，炮眼利用率为1.0。每一循环用药量Q=q×L×S=1.4×0.8×156=174.72kgq-单位用药量，《建筑施工计算手册》中查得采用1.4kg；L-炮眼深度S-开挖断面面积，取156㎡。爆破炸药总量：Q总=174.72×92÷0.8=20092.8kg导爆管用量（1.5粒/m³）：η=156×1.5×92÷0.8=2.691（万粒）火雷管用量（1粒/10m³）：η=156÷10×92÷0.8=1794（粒）导火索用量（0.6m/1粒）：η=1794（粒）2）炮孔数量炮眼数量主要与开挖断面、炮眼直径、岩石性质和炸药性能有关，炮眼的多少直接影响凿岩工作量。炮眼数量应能装入设计的炸药量，采用各炮眼平均分配炸药量的原则按照以下公式来计算。N=Q/tr=312式中：Q-每循环炸药消耗量；s-开挖断面积；t-装药系数，即装药长度与炮眼长度的比值，本工程取值为0.4；-7-r-每米药卷的炸药质量，kg/m，本设计取值1.05。3）炮眼深度炮眼深度根据下列因素确定：①围岩的稳定性，以避免过大的超欠挖；②凿岩机的允许钻眼长度、操作技术条件和钻眼技术水平；③掘进循环安排，保证充分利用作业时间。根据本隧道V级围岩情况炮眼深度取0.8m。4）炮眼的布置原则隧道开挖爆破布置炮眼时，必须保证获得良好的爆破效果，并考虑钻眼的效率。在开挖面上除出现土石互层、围岩级别不同、节理异常等特殊情况外，应按实际需要布置炮眼。炮眼布置原则如下：①先布置掏槽眼，其次是周边眼，最后是辅助眼。掏槽眼布置在开挖面中央偏下部位。为爆出平整的开挖面，除掏槽眼和底部炮眼外，所有掘进眼眼底应落在同一平面上。通常掏槽眼与底部炮眼深度相同，比其他炮眼深10-20cm。②周边眼应严格按照设计位置布置。断面拐角处应布置炮眼。尽量减小周边眼外插角的角度，孔深小于3m时外插角的允许斜率宜为孔深的±5%，外插角的方向应与该点轮廓线的法线方向相一致。并应根据不同的炮眼深度，适当调整斜率。③辅助眼的布置主要是解决炮眼间距和最小抵抗线的问题，一般抵抗线取炮眼间距的60-80%，并在整个断面上均匀排列。④当岩层层理明显时，炮眼方向应尽量垂直于层理面，如节理发育，炮眼应尽量避开节理，以防卡钻和影响爆破效果。5）炮眼布置方法①掏槽眼的布置：合理布置掏槽眼应掌握好炮眼的三度：深度、密度和斜度，并通过计算确定用药量和放炮顺序等。②掏槽眼的作用：是将开挖面上适当部位先掏出一个小型槽口，以形成新的临空面，为后爆的辅助炮孔开创更有利的临空面，达到提高爆-8-破效率的作用。掏槽眼本身只有一个临空面，且受周围岩石的挤压作用，故常需要采用较大的炸药单位消耗量k值和较大的装药系数a值，以增大爆破粉碎区，并利用爆炸冲击波及爆炸产物作用，将岩石抛掷出槽口。为保证掏槽炮能有效地将石碴抛出槽口，常将掏槽眼比设计掘进进尺加深10-20cm，并采用反向连续装药和双雷管起爆。槽口尺寸常在1.0-2.5m3之间，要与循环进尺、断面大小和掏槽方式相协调。要求掏槽眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。③本项目V级围岩开挖掏槽采用直眼掏槽。6）起爆方式及起爆顺序为了避免闲散电流对爆破安全的影响，采用非电起爆系统，起爆顺序：（4）、超欠挖控制钻爆法开挖是否经济、高效，关键是控制好超欠