隧道新奥法施工方案

第1页共23页隧道新奥法施工方案1.概述为了确保隧道新奥法施工的质量并符合环保及职业健康安全等要求，编制本方案2.适用范围适用于承建采用“新奥法”施工的隧道工程。3.参照文件1)《施工承包合同书》2)**高速公路**合同段《隧道施工图设计文件》3)《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）4)《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）5)《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-94)6)《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)7)《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)8)《中华人民共和国环境保护法》1989.12.269)《中华人民共和国安全生产法》2002.11.110)《总体施工组织设计》4.职责和权限4.1.现场主管技术人员负责施工作业的技术、环保和职业健康安全交底以及现场管理工作。4.2.质量工程师负责该项目的质量管理工作。4.3.安全员负责该项目的环境保护及职业健康安全监督管理工作。4.4.现场作业人员认真负责该项目的施工作业，遵守操作规程，对不符合质量、环保及危及生命安全的违章安排有权拒绝作业。5.围岩分类及主要施工方法5.1.围岩分类根据围岩主要工程地质条件和岩石质量指标、岩体弹性波纵波速度及岩体完整性系数可将围岩分为I、II、III、IV、V和VI共六种类别，各类围岩类别的主要工程地质特征和各项指标分别见表1、表2。第2页共23页表1围岩类别测试参数指标VIVVIIIIIIIRQD（%）＞9585~9575~8550~7525~50＜25VP（km/s）＞4.53.5~4.52.5~4.01.5~3.01.0~2.0＜1.0I0.8~1.00.6~0.80.4~0.60.2~0.4＜0.2表2类别围岩主要工程地质条件主要工程地质条件结构特征和完整状态VI硬质岩石（Rb60Mpa）,受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面（或夹层）；，层间结合良好。呈巨块状整体结构V硬质岩石（Rb30Mpa），受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面（或夹层）和贯通微张节理，但其产状及组合关系不致产生滑动；层状岩层为中层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或为硬质岩石偶夹软质岩石呈大块状砌体结构软质岩石（Rb≈30Mpa）受地质影响较微，节理不发育；层状岩层为厚层，层间结合良好。呈巨块状整体结构IV硬质岩石（Rb30Mpa），受地质构造影响较重，节理发育，有层状软弱面（或夹层），但其产状及组合关系尚不致产生滑动；层状岩层为薄层或中层，层间结合差，多有分离现象，或为硬、软质岩石互层。呈块（石）碎（石）状镶嵌结构软质岩石（Rb=5以上~30Mpa），受地质构造影响较重，节理较发育；层状岩层为薄层、中层或厚层，层间结合一般。呈大块状砌体结构III硬质岩石（Rb30Mpa），受地质构造影响很严重，节理很发育，层状软弱面（或夹层）已基本破坏呈碎石状压碎结构第3页共23页软质岩石（Rb=5以上~30Mpa），受地质构造影响严重，节理发育呈块（石）碎（石）状压碎结构略具压密或成岩作用的粘性土及砂性土一般钙质、铁质胶结的碎、卵石土、大块石土黄土（Q1、Q2）块状压密结构呈巨块状整体结构呈巨状块整体结构II石质围岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙杂乱，呈石夹土或土夹石状呈角（砾）碎（石）状松散结构一般第四系的半干硬~硬塑的粘性土及稍湿至潮湿的一般碎、卵石土，圆砾、角砾土及黄土（Q3、Q4）非粘性土呈松散结构，粘性土及黄土呈松软结构I石质围岩位于挤压极强烈的断裂带内，呈角砾、砂、泥松软体呈松软结构软塑性粘性土及潮湿的粉细砂等粘性土呈易蠕动的松软结构砂性土呈潮湿松散结构5.2.主要施工方法5.2.1.全断面法适用于I~III类围岩洞身开挖(当开挖断面最大跨度大于13m时不宜采用)。5.2.2.台阶法适用于IV~V类围岩或节理发育的围岩和当IV~V围岩开挖断面最大跨度大于13m时。5.2.3.台阶分部法适用于一般土质围岩地段且掌子面自稳能力较差时。5.2.4.单侧壁导坑法适用于围岩较差、跨度大、埋层浅、地表沉降需要控制的地段和小净距隧道。中壁墙的拆除必须在初期支护封闭成环和围岩稳定后进行。5.2.5.双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道及地表下沉量要求严格而围岩条件很差地段。6.实施步骤6.1.隧道洞身开挖第4页共23页6.1.1.地质观察在洞身开挖前由专业地质工程师对掌子面的围岩进行观察，掌子面围岩观察主要有以下项目：A、掌子面围岩的岩性。B、掌子面围岩的裂隙发育情况。C、掌子面围岩结构面产状。根据掌子面围岩情况确定洞身围岩类别，公路隧道将洞身围岩划分为I、II、III、IV、V和VI共六种类别。6.1.2.确定开挖方法根据隧道洞身围岩情况、洞身埋深和洞身上部地形情况确定洞身开挖方法。开挖方法主要有全断面法、台阶法、分部台阶法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。开挖方法应考虑围岩条件，并与支护、衬砌施工相协调。结合本合同段的围岩级别主要是以IV、V级围岩为主，对IV级围岩采取上下台阶法进行开挖，台阶长度保持在20～50m；上台阶开挖高度以起拱线至拱顶为宜，开挖宽度以上台阶直径大小为宜，一次进尺保持在1～2m以内，实际开挖施工按两榀拱架间距开挖控制。对V级围岩采取预留核心土台阶法进行开挖，台阶长度保持在5～20m，开挖一次进尺保持在0.5～1m以内，实际开挖施工按一榀拱架间距开挖控制。下台阶首先开挖边墙，为了确保下台阶开挖时，上台阶拱架不至于因悬空而下沉，上台阶拱架两边采用锁脚锚杆锁死，边墙采取跳槽开挖方式，左右侧错开，V级围岩一次开挖进尺不宜大于2m，实际施工中按两榀拱架间距控制。IV级围岩一次开挖进尺不宜大于4m，实际施工中按四榀拱架间距控制。在边墙封闭后，再进行下台阶中槽开挖，在中槽开挖后及时进行仰拱及仰拱回填施工。6.1.3.各种开挖方法的开挖、支护顺序A、台阶法开挖、支护顺序见图1。第5页共23页图台阶法施工顺序图、I上台阶开挖；2、II拱部初期支护；3、III下台阶中槽开挖；4、IV边墙开挖；5、V边墙初期支护；6、VI洞身二次衬砌。台阶法洞身开挖循环进尺IV级围岩1.0～2.0m为宜；上、下台阶间距：IV级围岩洞口地段宜采用短台阶（上、下台阶间距取5~20m），以确保初期支护及时封闭成环；洞身一般地段采用长台阶法（上、下台阶间距取50m以上），以避免上、下台阶施工作业的相互干扰。B、台阶分部法开挖、支护顺序见图2。台阶分部法适用于V级围岩洞口段、浅埋段及掌子面稳定性较差地段。图-27-3台阶分部法施工顺序图、I上弧形导坑开挖；2、II拱部初期支护；3、III核心土开挖；4、IV下台阶中槽开挖；5、V边墙开挖；6、VI边墙初期支护；7、VII仰拱初期支护；8、IIX仰拱衬砌；9、IX洞身二次衬砌。台阶分部法洞身开挖循环进尺V级围岩0.5～1.0m；上、下台阶间距：V级围岩洞口地段宜采用短台阶（上、下台阶间距取5~20m），以确保初期支护及时封闭成环；洞身一般地段采用长台阶法（上、下台阶间距取50m以上），以避免上、下台阶施工作业的相互干扰。第6页共23页6.1.4.施工测量A、控制测量进洞前应对两洞口的精密三角网或精密导线网进行复测，其闭合差应满足《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）的规定。并在施工过程中定期进行校核。洞内导线根据洞口投点向洞内作引伸测量，洞口投点纳入控制网内，后视方向的长度不宜小于300m。洞内导线尽量沿隧道中线布置，直线段导线边长不宜小350m，曲线段导线边长应根据不同半径的平曲线最大通视长度确定。无闭合条件的单导线，应进行二组独立观测相互校核。对双洞同时施工的隧道，导线可通过横向通道进行闭合。B、洞身开挖施工放样根据隧道支护类型进行洞身开挖施工放样，洞身开挖可采用全站仪、激光投影仪或断面测定仪进行。洞身开挖施工放样应注意以下问题：①洞身开挖尺寸应与支护类型相适应。②洞身开挖尺寸应考虑洞身收敛预留沉降量，预留沉降量根据隧道监控量测反馈结果进行调整。以避免造成洞身开挖欠挖或超挖。6.1.5.开挖方式采用新奥法施工的隧道工程洞身开挖方式主要有人工配合机械开挖和钻爆开挖。人工配合机械开挖适用于土层和全风化岩层地段，钻爆法适用于强风化、中风化和微风化岩层地段。A、人工配合机械开挖土层地段、全风化岩层地段洞身开挖宜采用人工配合风镐进行，手推小斗车或小型挖掘机出土。当围岩（土层）干燥时，应在开挖面喷水或安设吸尘装置，防止粉尘扩散。土层地段洞身开挖应注意以下问题：①洞身开挖前应采用拱架、注浆小导管等辅助措施对洞身进行超前支护。②对隧道洞身围岩结构十分松散地段宜采用仰角为45°的超前注浆小导管加固洞身周围围岩。③土层地段洞身支护宜采用钢性支护结构。④孤石应采用微震控制爆破分解，以减少对周围围岩的扰动。⑤掘进循环进尺宜按拱架间距的1.5倍控制。第7页共23页B、钻爆开挖钻爆开挖主要有光面爆破和预裂爆破，硬岩宜采用光面爆破，软岩宜采用预裂爆破，钻爆开挖施工程序：钻爆设计→施工放样（包括炮孔放样）→钻孔→装药→起爆→光爆效果检测。钻爆作业必须遵守下列规定：①钻孔（打眼）时应采取湿式凿岩。②应使用毫秒雷管和安全炸药，并采取电力起爆。③爆破电闸应安装在新鲜风流中，并与开挖面保持200m左右距离。④应采用连续装药方式，雷管安放在最外一节炸药中，不得使用裸露药包。a、钻爆设计钻爆设计应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、钻眼机具、爆破材料和出碴能力等因素综合考虑。钻爆设计的内容应包括：炮眼的布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法和爆破顺序。钻爆设计图应包括：炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要技术经济指标及必要的说明。表3光面爆破诸参数表参数岩石种类饱和单轴抗压极限强度Rb（MPa）装药不偶合系数D周边眼间距E（cm）周边眼最小抵抗线V（cm）相对距E/V周边眼装药集中度q（kg/m）硬岩601.25~1.5040~5560~700.8~1.00.2~0.25中硬岩30~601.50~2.0035~4555~650.8~1.00.15~0.25表4预裂爆破诸参数表参数岩石种类饱和单轴抗压极限强度Rb（MPa）装药不偶合系数D周边眼间距E（cm）周边眼至内圈崩落眼间距V（cm）周边眼装药集中度q（kg/m）中硬岩30~601.3~1.440~45400.25~0.35软岩≤301.4~2.030~40300.09~0.20第8页共23页注：表3、4的数据是根据以往施工经验的得出的数据。每循环爆破总装药量可按下式计算：Q=KLSK取0.7~1.5Kg/m3，L为循环进尺（m），S为开挖断面面积（m2）。b、钻眼作业隧道工程中常用的凿岩机有风动凿岩机、液压凿岩机、电动凿岩机和内燃凿岩机四种类型。施工时可根据开挖断面的大小、围岩情况、施工进度要求等因素选择钻眼机具。钻眼必须按照钻爆设计的炮孔布置进行，钻眼前定出开挖断面中线、水平线和断面轮廓线，标出炮眼位置，经检查符合设计要求后方可钻眼。炮眼的深度、角度、间距应按设计要求确定，并应符合下列精度要求：掏槽眼：眼口间距误差和眼底间距误误差不得大于5cm。辅助眼：眼口排距、行距误差均不得大于5cm。周边眼：沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不超出开挖断面轮廓线10cm。C、爆破①炸药宜采用爆发点高、防水性能好的乳化炸药。②炸药引爆宜采用导火索、火雷管、导爆管和非电毫秒雷管组成的起爆网络进行。③起爆顺序光面爆破起爆顺序：掏槽眼→辅助眼→周边眼。预裂爆破起爆顺序：周边眼→掏槽眼→辅助眼。④装药结构应按钻爆设计进行，并由爆破工程师根据围岩变化和光面爆破效果调整爆破参数。为控制隧道洞身开挖超欠挖，周边眼宜采用间隔装药，药圈间采用导爆管连接起爆。⑤进行爆破作业时，应按规范设计爆破方案，必须遵守爆破安全操作规程，要有专人指挥；在危险区的边界，设置警戒岗哨和标志；在爆破前发出信号，待危险区的人员撤至安全地点后，才准爆破。爆破后，待有害气体从洞内排出并对现场进行检查，确认安全后