洞身开挖施工过程控制手册.doc

目目 录录 1 概述 .1 2 工艺流程 .1 3 过程质量控制要点 .1 3.1 开挖方法确定 .1 3.2 钻爆设计 .7 3.3 测量放线 .7 3.4 钻爆 .7 3.5 施工防排水 10 3.6 洞身开挖质量控制要点及检测方法 12 4 洞身开挖安全控制要点 13 4.1 钻眼作业应符合下列规定 13 4.2 爆破器材的运输应符合下列规定 13 4.3 爆破作业应符合下列规定14 洞身开挖施工过程控制手册洞身开挖施工过程控制手册 1 1 概述概述 本手册编制依据主要为：客运专线铁路隧道工程施工技 术指南 （tz214-2005）;客运专线铁路隧道工程施工质量验 收暂行标准 （铁建设2005160 号） ；铁路隧道超前地质预 报技术指南 （铁建设2008105 号） ；铁路工程施工安全技 术规程(上册)(tb10401.1-2003)。 本手册适用于铁路隧道洞身开挖工程施工。 2 2 工艺流程工艺流程 洞身开挖工艺流程见图 1。 3 3 过程质量控制要点过程质量控制要点 3.13.1 开挖方法确定开挖方法确定 3.1.13.1.1 总体要求总体要求 (1)隧道应按照新奥法原理组织施工，同时应根据隧道通 过地层的水文地质情况，考虑围岩变化时施工方法变更的适应 性，避免因施工方法或技术措施不当造成施工延误。 (2)根据地质条件、断面开挖宽度的不同，隧道施工一般 可采用全断面法、台阶法，环形开挖预留核心土法，中隔壁法 （cd 法） ，交叉中隔壁法（crd 法） ，双侧壁导坑法等方法。 (3)特殊岩土和不良地质地段选择隧道施工方法时，应以 安全及工程质量为前提，综合考虑隧道工程地质及水文地质条 件、断面、尺寸、隧道埋深、施工机械设备、工期要求、经济 和技术可行性等因素而确定。 (4)隧道施工地质条件变化时，应及时变更设计，调整施 工方法，做好工序衔接，并采用相应的辅助施工措施，以保证 施工安全。 图图 1 1、洞身开挖施工工艺流程框图、洞身开挖施工工艺流程框图 (5)仰拱和填充应超前拱墙衬砌施工，并适度紧跟开挖工 作面。 3.1.23.1.2 全断面法全断面法 1）全断面法适用范围 全断面法是按设计断面将隧道一次开挖成型，再施做支护 和衬砌的隧道开挖方法。全断面开挖适用于隧道的 iii 级围 超前地质预报 开挖方法确定 测量放线 钻 爆 爆破设计 施工防排水 监控量测 下循环施工 岩地段，级围岩单线隧道、级围岩双线隧道采取了有效的 预加固措施后，亦可采用全断面开挖。 2）全断面法施工要点： （1）施工时应配备钻孔台车或台架及高效率装运机械设 备，以尽量缩短循环时间。各道工序应尽可能平行交叉作业， 提高施工进度。 （2）使用钻孔台车宜采用深孔钻爆，以提高开挖进尺。 （3）初期支护应严格按照设计及时施作。 (4)为控制超欠挖，提高爆破效果，有条件时可采用导洞 超前的方法进行全断面开挖。 (5)二次衬砌及时施做，iii 级围岩距掌子面距离 200m，级围岩90m。 3.1.33.1.3 台阶法台阶法 1）台阶法适用范围 台阶法是将隧道设计断面分两次或三次开挖，台阶间控制 一定距离，采用同时并进的隧道开挖方法。一般在级围 岩铁路单线、双线隧道施工时采用台阶法，v 级围岩隧道在采 用了有效的措施(如超前预注浆加固围岩)后亦可采用台阶法开 挖。 2）台阶法施工要点： （1）根据围岩条件，合理确定台阶长度，一般不超过 1 倍洞径，以确保开挖、支护质量及施工安全。 （2）台阶高度应根据地质情况、隧道断面大小和施工机 械设备情况确定。 （3）上台阶施作钢架时，应采用扩大拱脚或施作锁脚锚 杆等措施，控制围岩和初期支护变形。 （4）下台阶应在上台阶喷射混凝土达到设计强度 70以 上时开挖。当岩体不稳定时，应采用缩短进尺，必要时上下台 阶可分左、右两部错开开挖，并及时施做初期支护和仰拱。 （5）施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施 工应减少对上部围岩、支护的扰动。 (6)仰拱及填充超前二次衬砌且分别全幅浇筑，仰拱距掌 子面距离，iii 级围岩90m，iv 级围岩70m，二次衬砌及时 施做。 3.1.43.1.4 环形开挖预留核心土法环形开挖预留核心土法 1）适用范围 环形开挖预留核心土法是先开挖上部导坑弧形断面留核心 土平台，再开挖下部两侧边墙，中部核心土的隧道开挖方法。 适用于单线 v、vi 级围岩和双线 iv、v、vi 级同岩。 2）施工要点 （1）环形开挖每循环长度宜为 0.51 m。 (2)开挖后应及时施作喷锚支护、安装钢架支撑或格栅支 撑，每两榀钢架之间应采用钢筋连接，并应加锁脚锚杆，全断 面初期支护完成距拱部开挖面不宜超过 30 m。 (3)预留核心土面积的大小应满足开挖面稳定的要求。 (4)当围岩地质条件差，自稳时间较短时，开挖前应在拱 部设计开挖轮廓线以外，进行超前支护。 (5)上部弧形，左、右侧墙部，中部核心土开挖各错开 35 m 进行平行作业。 (6)仰拱及填充超前二次衬砌且全幅浇筑，距掌子面 70m。全断面衬砌时间根据监控量测稳定情况及时施做。 3.1.53.1.5 中隔壁法（中隔壁法（cdcd 法）法） 1）中隔壁法（cd 法）适用范围 中隔壁法（cd 法）是将隧道分为左右两大部分进行开挖， 先在隧道一侧采用二或三台阶分层开挖，施做初期支护和中隔 墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支 护的施工方法。中隔壁法(cd 法)开挖适用于单、双线隧道 级或 v 级围岩和不良地质及洞口工程的施工。 2）中隔壁法（cd 法）施工要点 （1）各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺，减小应力集中。 （2）各部的底部高程应与钢架接头处一致。 （3）每一部的开挖高度应根据地质情况及隧道断面大小 而定。 （4）后一侧开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期 支护闭合。 （5）左、右两侧洞体施工时，纵向间距应拉开不大于 15m 的距离。 （6）中隔壁宜设置为弧形。 （7）在灌注二次衬砌前，应逐段拆除中隔壁临时支护， 拆除时应加强量测，一次拆除长度一般不宜超过 15 m。 3.1.63.1.6 交叉中隔壁法（交叉中隔壁法（crdcrd 法）法） 1）交叉中隔壁法（crd 法）适用范围 交叉中隔壁法（crd 法）是将大断面隧道分部分块开挖， 先开挖隧道一侧的上部和中部并施做封闭的初期支护和临时支 撑，再开挖隧道另一侧的上部和中部分且施做封闭的初期支护 和临时支撑，最后分别开挖隧道左右两块底部，形成隧道初期 支护和临时支撑网状封闭稳定支护形式的隧道开挖施工方法。 交叉中隔壁法(crd)开挖适用于双线、三线隧道 v、vi 级围岩、 浅埋隧道。 2）交叉中隔壁法（crd 法）施工要点 （1）隧道按左右部分块实施开挖，每块小断面开挖高度 根据地质条件、断面大小和施工设备而定。 （2）每块小断面开挖长度 35m,及时设置临时仰拱封闭、 步步成环，尽量缩短成环时间，必要时进行掌子面临时支护。 （3）中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖小断面 底部临时仰拱应保持在同一断面上，螺栓连接牢固，及时施做 锁脚锚杆（管） （4）初期支护稳定后分段拆除中隔壁临时支护，一次拆 除长度应根据变形监控量测信息确定，但不宜超过 15m，并加 强拆除过程监控量测。 （5）临时支护拆除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。 3.1.73.1.7 双侧壁导坑法双侧壁导坑法 1）双侧壁导坑法适用范围 双侧壁导坑法是先开挖隧道两侧导坑，及时施做导坑四周 初期支护及临时支护，然后再开挖中部剩余土体的隧道开挖施 工方法。双侧壁导坑法开挖在 v 级围岩深埋段、vi 级围岩浅 埋段和不良地质洞口工程的双线隧道可采用。 2）双侧壁导坑法适用要点 （1）侧壁导坑形状应近似椭圆形，导坑断面宽度一般为 整个断面的 1/3。 （2）两侧侧壁导坑前中部 1020m，可独立同步开挖支 护，中部采用台阶法开挖，保持平行作业。 （3）导坑开挖后应及时进行初期支护及临时支护，设置 锁脚锚杆，并尽早封闭成环。 （4）根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除临时支护， 一次拆除长度不超过 15m，并加强监控量测。 （5）临时支护完成后，及时施做仰拱并进行二次衬砌。 3.23.2 钻爆设计钻爆设计 隧道开挖应根据工程地质条件、开挖断面、开挖方法、掘 进循环进尺、钻眼机具和爆炸材料等进行钻爆设计。钻爆设计 还应根据爆破效果调整爆破参数。 钻爆设计的内容主要包括炮眼（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，钻眼机具和钻眼等要求。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 经济指标必要说明等。 3.33.3 测量放线测量放线 测量人员定出隧道中线和开挖轮廓线，用红油漆按钻爆设 计图画出炮眼位置，经检查符合设计要求后方可钻眼。 3.43.4 钻爆钻爆 3.4.13.4.1 钻眼钻眼 钻眼作业主要施工要求 （1）在钻孔过程应专人负责指挥钻孔位置和角度，提高 钻孔质量。 （2）炮眼的深度和角度应符合设计，周边眼和掏槽眼钻 孔精度要求较高，宜让经验丰富的操作员操作，掏槽眼眼口间 距误差和眼底间距误差不得大于 5 cm。 （3）辅助眼眼口排距、行距误差不大于 10cm；周边眼眼 口位置误差不得大于 5 cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线 15cm。 （4）当开挖面凸凹较大时，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。 （5）钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对 不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后方可装药。 （6）周边眼在断面轮廓线上开孔要严格控制外插角，外 斜率不得大于 5 cm/m,，以尽可能使前后两排炮接茬处台阶减 小。 （7）当采用凿岩台车开挖时，对钻眼的要求，可根据台 车的构造性能结合实际晴况另行规定。 3.4.23.4.2 清孔装药清孔装药 清孔可采用 25 钢管输入高压风吹出孔内残渣和泥浆。 装药按自上而下顺序装填，雷管要分段对号入座。炮孔按规定 药量装药后，炮口用炮泥堵塞，长度不小于 20cm,。采用预裂 爆破的周边孔从药卷顶端进行堵塞，不得只堵塞孔口。周边孔 装药量较小，采用小直径药卷间隔装药，用竹片固定药卷，用 导爆索、非电毫秒雷管起爆；辅助孔和掏槽孔采用连续装药， 用非电毫秒雷管起爆，当裂隙水较多时采用防水乳化炸药。 3.4.33.4.3 联网爆破联网爆破 用联结元件将导爆管联结成复式起爆网络，在检查无误 后，人员设备撤离至安全区域由爆破工起爆。炮孔的装药、堵 塞和起爆网路的联结应严格按爆破规定由考核合格的炮工完成。 起爆宜采用非电毫秒雷管、导爆管和导爆索。爆破作业 时，所有人员应撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地 点。安全地点至爆破工作面的距离，在独头坑道内不应小于 200 m，当采用全断面开挖时，应根据起爆方法与装药量计算 确定。爆破后检查其效果，爆破效果应符合下列要求： （1）超欠挖符合表 1 的规定。 表表 1 1 隧道超挖及炮眼痕迹保存率标准隧道超挖及炮眼痕迹保存率标准 vvi 级围岩序 号 项 目 iii 级围岩 iiiiv 级围岩钻爆法非爆法 1平均线性超挖（）101283 2最大点超挖量（）1820105 3台阶衔接最大尺寸（）101080 4炮眼痕迹保存率（%）8575400 （2）开挖轮廓圆顺，开挖面平整。 （3）爆破进尺达到设计要求，爆出的石块块度满足装砟 要求。 （4）炮眼痕迹保存率(残留有痕迹的炮眼数)(周边眼 总数)100，硬岩85，中硬岩80，并在开挖轮廓 面上均匀分布。 （5）两次爆破的衔接台阶尺寸不大于 15。 （6）当在浅埋、软岩、邻近建筑物等特殊情况地段爆破 时，应采用仪器检测围岩爆破扰动范围和振速，并采取措施减 少爆破对围岩的扰动程度。 爆破后检查爆破效果，分析原因及时修正爆破参数。根 据岩层节理裂隙发育、岩性软硬情况以及爆破后石砟的块度， 及时修正眼距，用药量，特别是周边眼的用药量；根据爆破振 速监测结果，调整单段起爆炸药量及雷管段数。 3.53.5 施工防排水施工防排水 （1）隧道通过含水地层时，应在开挖前查明水源大小、 方向和补给情况，制定防排水措施。当补给水量很大，不能完 全由隧道排走时应根据水源方向和位置，在相应的位置开挖 泄水洞截流排水。无排水条件或排水困难，以及不允许排水时， 经技术、经济比选，可采用注浆堵水措施。 （2）在超前地质预测预报的基础上，为了控制隧道涌水、 突泥，可采用超前预注浆减小涌水量和水压力，保证隧道施工 安全；环境条件许可时，对于浅埋隧道软弱地层中的孔隙水或 节理、裂隙水，可采用地表或洞内降水的方法降低地下水位， 提高地层的稳定性；当降水方案不能满足要求或无降排水条件， 在隧道施工遇有高压涌水危及施工安全时，宜先采用排水的方 法降低地下水的压力，然后用注浆法进行封堵。封堵涌水注桨 应先在周围注桨，特别是向水源方向注浆，切断水源，然后顶 水注浆，将涌水堵住。 （3）在确保不破坏环境和设计允许的条件下，可采用泄水 洞排水。应根据水源方向、位置、流量、流速、含泥量的大小， 选择泄水洞的位置、方向、断面形式、大小和坡度，并确保排 水通畅， 防止泄水洞淤塞。 （4）隧道涌水的处理应贯彻预防为主的原则，应采取先堵 后排的措施，预计有大量涌水或涌水量虽不大，但开挖后可能 引起大规模塌方时，应在开挖前进行帷幕注浆。 （5）隧道施工前应对地表及隧道附近的井泉、池沼、水库、 河流进行调查，并应进行观测与试验，分析其对隧道渗漏水的 影响，并按设计要求进行处理。隧道覆盖层较薄或地表水有可 能渗入隧道时，施工前应对地表积水、坑、洼等进行处理，并 符合下列要求： 洞口附近和浅埋隧道应整平洞顶地表，不得积水； 地表坑洼、钻孔、沉坑等处应填不透水土，并分层夯实； 洞顶有流水的沟槽应予整治，确保水流畅通，必要时应 对沟床进行铺砌； 洞顶设有高压水池或有河流、水塘、水库等时，应有防 渗漏措施，对水池溢水应有疏导设施。 （6）洞内排水沟排水应符合下列要求： 洞内顺坡排水水沟断面及坡度应能满足隧道内渗漏水和 施工废水的排出需要。在膨胀岩、土质地层、围岩松软地段， 可根据需要加强水沟铺砌或用管槽代替。排水沟应经常清理， 防止淤塞。 洞内反坡排水，或在膨胀性、湿陷性地层中施工时，可 根据坡度、水量和设备情况布置管路和泵站，一次或分段接力 排出洞外。集水坑的容积应按实际排水量确定，其位置确定应 考虑减少施工干扰。配备抽水机的能力应大于排水量 20以 上，并应有备用台数。 单侧水沟施工时，不应阻塞隧底水流，应设横向截水沟 并汇入侧沟。 （7）降水施工应符合下列要求： 根据降水要求，编制降水施工方案，选择降水方法和降 水没备。 降水后水位线应低于隧底开挖线 0.51.0 m。 降水过程中，应设水位观测井，及时测定动水位，调整 降水参数，保证降水效果。 重视降水影响范围内地表环境的保护，建立监控量测体 系、制订回灌措施，防止地表超限下沉。 （8）采用钻孔排水时，应对工程地质和水文地质作详细的 调查分析，判断地下水流方向，再确定钻进位置、方向、孔数 和钻进深度，并应采取下列防止措施： 非钻孔施下人员必须撤出。 应及时测算水量、水压大小、水的流速、泥沙含量等， 备足抽水设备，水内含有泥砂时，应 配备耐磨污水泵。 孔口应预先埋管设阀，控制排水量，防止钻孔时承压水 冲击及淹没坑道等意外险情发生。 水平钻孔钻到预期的深度尚未出水时，可会同设计部门 进一步进行地质和水文的勘测工作，重新判定地下水情况。 （9）含水的松散破碎地层应采用降低地下水位的排水方案， 不宜采用集中宣泄排水的方法。当采用降水方案不能满足要求 或不允许降排水时，应在开挖前进行帷幕注浆，以加固地层， 充分提高地层止水能力。 （10）隧道施工在没有特殊的防排水设计，而突然遇到大 面积渗漏水时，应在施工中对防排水措施进行详细记录，并提 出变更没计意见。 3.63.6 洞身开挖质量控制要点及检测方法洞身开挖质量控制要点及检测方法 洞身开挖质量控制要点见表 2 表表 2 2 洞身开挖质量控制要点及检测方法洞身开挖质量控制要点及检测方法 序 号 质量 控制 项目 质量标准和要求 检验方 法 1 洞身 开挖 1、洞身开挖断面的中线和高程必须符合设计 要求；2、隧道开挖轮廓线应以衬砌设计轮廓 线为基准，施工中严格控制超挖和欠挖。 观察 2钻爆 1、爆破钻孔严格控制炮眼间距、深度和角度， 掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差 5，周边 眼的间距允许偏差为 5，外插角应符合钻爆 设计要求，眼底不应超过开挖面轮廓线 15； 2、光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率， 硬岩不小于 80%，中硬眼不小于 60%，并在开 挖轮廓线上均匀分布。 观察、 测量 4 4 洞身开挖安全控制要点洞身开挖安全控制要点 隧道开挖应根据各种施工方法及地质情况制订相应的安 全技术措施，并进行风险评估。瓦斯隧道要严格执行瓦斯隧道 施工的有关规定。 4.14.1 钻眼作业应符合下列规定钻眼作业应符合下列规定 （1）钻眼前,应检查工作环境的安全状态,应待开挖面清 除浮石以及瞎炮处理完毕后方可进行作业。 （2） 凿岩机的支架，在砟堆上钻眼时，应保持砟堆的稳 定。 （3）用电钻钻眼时，不得用手导引回转的钎子、用电钻 处理被夹住的钎子。 （4 ）不得在残眼中钻眼。 4.24.2 爆破器材的运输应符合下列规定爆破器材的运输应符合下列规定 （1）由专人护送，其他人员不得搭乘； （2）雷管与炸药应分别运送，电雷管应装在绝缘箱内运 送。 （3）有轨机动车运送炸药应满足下列要求： 炸药和雷管不宜在同一列车内运输。如同一列车运输，装 有炸药和雷管的车辆之间，以及装有雷管车辆与机动车之间都 必须间隔三个空车厢； 硝化甘油炸药或雷管必须装在专用的带盖的木质车箱内。 车厢内应铺垫胶皮或麻袋，并只准堆放一层炸药箱；其他炸药 可以装在矿车内，堆放高度不得超过矿车的边缘；列车的行驶