隧道开挖施工方案

中交四公局第一工程有限公司重庆三环铜永段土建三标项目经理部隧道开挖施工方案编制：复核：审核：2012年2月重庆隧道开挖施工方案1.目标明确隧道开挖作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范隧道开挖施工，尽可能地减少超挖，保证隧道的开挖作业安全、保证开挖质量。2.编制依据⑴重庆三环铜永段玉龙山隧道设计图纸；⑵《公路隧道工程施工技术规范》3.适用范围适用于重庆三环铜永段土建三标项目经理部玉龙山隧道开挖。4.隧道开挖施工4.1方案设计本线隧道按新奥法原理组织施工，并要根据不同围岩级别及周边环境选择相应工法，应根据监控量测结果，适时施作二次衬砌。石质隧道破碎带按照“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则进行组织施工。隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工，大型自卸汽车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段（台阶）防护一段（台阶）。洞口明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，先施做护拱混凝土，然后施做暗洞超前大管棚，随后立即做好明洞衬砌，随后进入暗洞施工，待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。暗洞开挖根据围岩情况：隧道浅埋、V级围岩地段采用留核心土的台阶法开挖，IV围岩地段采用台阶法开挖，Ⅲ级围岩地段采用上下台阶法或全断面开挖，每循环进尺控制在2.5m以内。石质隧道采用钻爆法开挖，出碴采用装载机配合大型或中型自卸汽车无轨运输。施工通风采用管道压入式通风。在施工过程中应不断总结经验，优化工艺。加强超前地质预测、预报，加强围岩监控量测管理。根据量测结果，及时调整预留变形量及支护参数，适时施作二次衬砌，确保隧道施工安全。开挖方法的改变，要严格按程序申请设计变更。洞身开挖中，记录开挖的地质情况，并绘制地质描述图（描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等），核对设计地质情况，判别围岩类别及稳定性。当发现围岩地质情况发生变化时通知设计单位及时现场核实。若实际地质情况与设计地质情况出入较大时，设计单位应进行补充勘察。4.2留核心土台阶开挖法先开挖上部导坑成环形，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分的施工方法。此方法主要应用于隧道V级围岩的开挖。4.2.1岩石隧道留核心土台阶开挖法工艺流程见图1,施工工序见图2。图1岩石隧道弧形导坑预留核心土施工工艺流程图测量放线拱部超前支护上部环行开挖、出碴核心土及中部开挖、出碴中部初期支护下部开挖、出碴下部初期支护底部开挖超前地质预报仰拱填充施工下一工序上部初期支护底部初期支护仰拱围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测上中下部进行四个循环围岩稳定性评判、修正施工方案，确定二次衬砌施作时间图8岩石隧道弧形导坑预留核心土法施工工序图施工工序纵断面示意图施工工序正面示意图说明：1、本图为弧形导坑预留核心土台阶法。2、具体施工顺序如下：A--拱部小导管超前支护1--上部环形导坑开挖Ⅱ--上部环形导坑初期支护3--核心土及中部台阶开挖Ⅳ--中部台阶初期支护5--下部台阶开挖Ⅵ--下部台阶初期支护7--底部开挖Ⅷ--底部仰拱支护及衬砌Ⅸ--仰拱填充Ⅹ--边拱二次衬砌3、必要时增设临时仰拱；黄土隧道以核心土为基础设立2根临时钢架竖撑以支撑拱顶，核心土根据围岩量测结果适当滞后开挖。10m3m10m3～5m5m1.0mΦ42超前导管支护AⅩⅨ5ⅧⅡ731ⅩⅩⅨⅥⅣ5Ⅷ7Ⅳ3Ⅱ1隧道中线Ⅱ锁脚锚杆锁脚锚杆ⅥⅩⅩⅩ3～5mΙ22a\Ι20a型钢拱架锁脚锚杆锁脚锚杆岩石隧道预留核心土台阶开挖法施工工序说明:预留核心土台阶开挖法，将开挖断面分为上、中、下及底部四个部分逐级掘进施工。上部宜超前中部3～5m，中部超前下部3～5m，下部超前底部10m左右。为方便机械作业，上部开挖高度控制在4.5m左右，中部台阶高度也控制在4.5m左右，下部台阶控制在3.5m左右。⑴开挖前拱部施作φ42或φ50超前小导管对拟开挖岩体进行注浆预加固，待浆液达到一定强度后，采用小型挖掘机开挖，预留一定厚度由人工持风镐修边到位。⑵每一台阶开挖完成后，及时喷射4cm厚微纤维混凝土对围岩进行封闭，设立型钢钢架及锁脚锚杆，施作系统锚杆，最后铺设钢筋网，分层复喷微纤维混凝土到设计厚度，必要时各台阶设临时仰拱加强支护，完成一个开挖循环。4.3正台阶法先开挖上半断面,待开挖至一定长度后同时开挖下半断面,上下半断面同时并进的施工方法。主要应用于正洞Ⅳ级围岩的施工。施工工艺流程见图3，施工工序见图4。测量放线拱部超前支护上导坑开挖、出碴下导坑开挖、出碴下部初期支护超前地质预报上部初期支护围岩监控量测围岩监控量测围岩监控量测围岩稳定性评判、修正施工方案，确定二次衬砌施作时间仰拱填充施工下一工序仰拱图3台阶法施工工艺流程台阶法施工工序说明：第1部：开挖①部后及时进行上台阶喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷砼至设计厚度，形成较稳定的承载拱。第2部：在滞后①部3～6m后开挖②部，并进行下导初期支护。第3、4部：及时施作仰拱砼、填充混凝土，及早封闭成环。第5部：根据围岩量测结果，适时施作二次衬砌。2横断面示意图Ⅰ2纵断面示意图11图12正台阶开挖法施工工序图4.4全断面开挖法采用全断面一次开挖成形的施工方法。主要应用于Ⅲ级围岩的施工。循环进尺宜控制在3～4.0m。5综合超前地质预测预报本项目隧址区地质条件较复杂，隧道区内存在的主要不良地质为岩溶、煤层、瓦斯、采空区及地下水的腐蚀性等问题，需结合施工地质工作予以查明。为保证隧道施工安全，开展综合超前地质预测预报，成立专业的超前地质预报室，由总工程师负责，配置物探、水文、地质、试验专业工程师并配备先进的预测、预报设备和仪器，并将综合超前地质预测预报纳入施工工序。尤其是岩石隧道存在破碎带时，必须提前做好超前地质预报工作，确保隧道安全通过。针对隧道具体的工程特点，采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法，进行定性预测。具体采取的措施有：对开挖全过程进行综合预测、预报，方法有地质素描法(常规地质法)、超前探孔近距离预报、超前导洞预报、红外线探水及前兆法预报等。施工中应该将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充和印证。综合监测结果，及时提出对不良地质的处理措施，以降低施工风险，确保工程质量和运营安全。超前地质预报若发现前方地质情况与设计不符时要及时通知设计单位到现场核实，以便及时采取有效的设计变更方案。①常规地质法常规地质法适用于为近期开挖、支护提供预报（设平导时视超前正洞的长度）。开挖面围岩级别、岩性、围岩风化变质情况、节理裂隙、产状、地下水等情况进行观察和测定后，绘制地质素描图，通过开挖后利用罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺等简单工具对开对洞内围岩地质特征变化分析来推测开挖面前方的地质情况，据以指导施工。②超前水平钻孔采用超前水平钻机钻进过程中钻速和钻碴的变化对开挖面前方较短距离内的地质情况进行判断，为提高其预报的准确度，与地质素描配套使用。通过超前钻探取芯测定含水率为主要手段确定下一步施工方案。对富水隧道应及时探明地下水的储量及分布，探水的方法主要采用钻探法。6爆破施工石质隧道的爆破作业，应采用光面爆破或预裂爆破。爆破作业应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、循环进尺和爆炸材料进行钻爆设计。钻爆设计应根据爆破效果不断优化爆破参数。钻爆设计的内容包括炮眼（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。钻爆设计土应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要经济指标和必要的说明。爆破参数应通过试验确定。当无试验条件时，可参照表1、表2选用。表1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50～6055～750.8～0.850.25～0.30硬岩40～5050～600.8～0.850.15～0.25软质岩35～4545～600.75～0.80.07～0.12表2预裂爆破参数岩石类别周边眼间距E（cm）至内排崩落眼间距（cm）装药集中度q（kg/m）极硬岩40～50400.3～0.4硬岩40～50400.2～0.25软质岩35～40350.07～0.12注：1.表中所列参数适用于炮眼深度1.0～4.0m,炮眼直径40～50mm,药卷直径20～25mm。2当断面较小或围岩软弱、破碎或对曲线、折线开挖成形要求较高时，周边眼间距E应取较小值。3周边眼抵抗线W值在一般情况下均应大于周边眼间距E值。软岩在取较小E值时，W值应适当增大。4E/W：软岩取小值，硬岩及断面小时取大值。5表列装药集中度q为2号岩石硝铵炸药，选用其它类型炸药时，应修正。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，硬岩开眼位置在轮廓线上，软岩可向内偏5～10cm。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破，Ⅲ级围岩段的中心水沟应与隧底光爆层同时爆破成形。辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间，力求爆破出的石块块度适合装碴需要。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上，掏槽炮眼加深10～20cm。当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。7.劳力、机械设备的配置人员、机械设备应结合隧道开挖方法、工期要求进行合理配置。配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2～1.5倍。根据开挖方法配置1台大型挖掘机或2台小型挖掘机平行作业，另备1台装载机进行装碴施工，大型自卸汽车不宜少于4辆，20m3/min空压机一般不应少于3台。根据施工特点，每工班开挖作业人员不宜少于20人。8质量要求8.1分项验收标准8.1.1主控项目●隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次；监理单位按施工单位检查数量的10%平行检验。检验方法：采用仪器测量。●隧道开挖应严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。拱脚和墙脚以上１ｍ内断面严禁欠挖。检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。检验方法：施工单位采用自动断面仪测量等仪器测量周边轮廓断面，绘断面图与设计断面核对；监理单位见证测量，现场核对开挖断面。●洞身开挖中，应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。检验数量：施工、监理单位每一开挖循环检查一次。检验方法：施工单位进行工程地质观察和描述；监理单位见证检查。●光面爆破或预裂爆破钻眼前，应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置，钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm。周边眼的间距允许偏差为5cm，外插角应符合钻爆设计要求，眼底不应超出开挖轮廓线15cm。检验数量：施工单位每一开挖循环检查全部掏槽眼和10个周边眼；监理单位按施工单位检查数量的20%见证检查。检查方法：测量。●隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求。隧底范围石质坚硬时，岩石个别突出部分（每1m2不大于0.1m2）侵入衬砌应小于5cm。检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查一次。检验方法：施工单位用仪器测量底部高程，绘断面图与设计断面核对；监理单位见证测量，核对开挖断面。●隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。当需要进行加固处理时，应符合设计要求。检验数量：施工单位、监理单位每处检查一次。检验方法：施工单位进行地质描述；监理单位见证检查。8.1.2一般项目●光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩不应小于80%，中硬岩不应小于60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次。检验方法：对照钻爆设计资料，观察、计数检验炮眼痕迹保存率。●水沟开挖位置、基底高程应符合设计要求，靠边墙的水沟应与边墙基础同时开挖、一次成型。检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次。检验方法：观察、仪器测量。9安全、质量控制措施⑴加强对技术及施工人员的培训，提高全体参建人员的