焦庄隧道出口段开挖工艺性试验施工方案_(新).doc

焦庄隧道开挖工艺性试验方案新建连云港至盐城铁路LYZQ-标焦庄隧道开挖工艺试验方案中铁十一局第二工程有限公司二一四年三月连云港至盐城铁路焦庄隧道开挖工艺试验专项施工方案编制： 2014年 月 日审核： 2014年 月 日批准： 2014年 月 日文件编号：受控状态：（盖章受控）发放编号：持 有 人：中铁十一局连盐铁路指挥部一分部目 录一、试验依据及范围11.1试验依据11.2试验目的11.3试验范围1二、工程概况22.1 隧道概况22.2工程地质2三、人员组织23.1管理人员组织情况23.2工班人员组织情况3四、各项工序具体施工方案34.1试验段设计参数34.2“三台阶法”施工工艺及方法34.3爆破设计34.3.1爆破参数34.3.2 装药结构设计74.3.3 爆破网络设计74.3.4爆破参数的调整74.4爆破施工组织和施工工艺84.4.1施工组织84.4.2施工工艺11五、工程质量、安全、环保保证措施145.1工程质量保证措施145.2施工安全、环保保证措施14焦庄隧道开挖工艺性试验专项施工方案一、试验依据及范围1.1试验依据（1）中铁第五勘察设计院施工组织设计及焦庄隧道设计图；（2）铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）；（3）铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10417-2003）；（4）爆破安全规程（GB6722-2011）；（5）关于公布上海铁路局建设工程工艺试验管理办法的通知（上铁建发201128号）；（6）关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知（铁建设【2010】120号）（7）国家、总公司（原铁道部）、下发的有关铁路建设施工安全、质量、文明施工的有关标准、文件和通知等；（8）现场踏勘、调查获得的相关资料。1.2试验目的为了更科学的指导施工，通过焦庄隧道三台阶法开挖工艺性试验，总结出三台阶开挖的工艺性参数，为本标段的开挖积累经验，以指导本标段的爆破开挖，取得良好的爆破参数，达到良好的爆破效果，较少不必要的开挖，节省工程造价。需取得的爆破参数有各台阶高度，周边眼、掏槽眼、辅助眼的装药量、装药结构、堵塞长度、炮眼间距和个数等。1.3试验范围焦庄隧道首段开挖工艺性试验选在出口洞口处，试验里程为XWD1K10+370XWD1K10+400，为级围岩，包括开挖工法、爆破等施工内容。二、工程概况2.1 隧道概况焦庄隧道通过地区位于连云港经济开发区前云台山，属云台山脉，地势陡峭，走向近南北，峰岚叠嶂，山高坡陡，属剥蚀丘陵低山区，隧道最大埋深约293m。隧道出口位于连云港云台乡朱麻村八组。交通较为便利。隧道起讫里程为XWD1K5+785XWD1K10+400，全长4615m，为单线隧道，属于连盐铁路徐圩支线工程，我部负责XWD1K8+610XWD1K10+400段隧道的施工，管段内隧道长1790m。我部施工的洞身均位于直线上，洞内纵坡-3，这其中包括级围岩325m，级围岩175m，级围岩990m，级围岩300m。2.2工程地质所选开挖工艺性试验位置，局部岩石裸露，植被较发育，洞顶有大约1m厚的坡积物碎石土，属强、弱风化片麻岩夹强风化片岩，节理裂隙发育，岩体呈角砾碎石状松散结构，稳定性差，易掉块。工程地质较为复杂，无偏压现象。三、人员组织3.1管理人员组织情况主要管理人员配置表序号姓名职称职务备注1 陈红兵高级工程师分部经理2胡先军高级工程师分部总工3彭钰淞工程师分部工程部长4杨 洋质检工程师分部安质部长5袁学林 架子队长6黄小星助理工程师技术主管7卢 相助理工程师隧道专业工程师8赵会军试验工程师试验室副主任9董德提 安全员10王士兰 安全员11胡定荣物资部副部长3.2工班人员组织情况工艺性试验工班人员配置表工班名称人数（人）担负主要任务掘进组20钻眼、装药、爆破等运输组12出碴、运输、调度、维修、保养等综合保障组5风、水、电及其设备维修、保养，道路养护钢构件加工组8各种钢构件加工小 计45四、各项工序具体施工方案4.1试验段设计参数采用级围岩加强复合式衬砌，三台阶法施工，预留变形量为7cm；开挖后断面尺寸：宽为6.82m，高9.16m，开挖后断面面积为57.03；拱部采用D25中空注浆锚杆，长3m，布置间距100100cm，梅花形布置；边墙采用22砂浆锚杆，长3m，布置间距100100cm，梅花形布置；HPB3008钢筋网，网格尺寸2020cm，单层布置；采用C25喷射混凝土，厚度为23cm。4.2“三台阶法”施工工艺及方法采用三台阶法进行开挖，三台阶法是将隧道断面分成上、中、下三大部分开挖。（1）三台阶法施工方法上中下断面先制作简易台架，均采用YT28凿岩机湿式凿眼。在下部台阶开挖在上部台阶锚喷支护基本稳定后进行，开挖前采取设置锁脚锚杆等有效措施确保支护体系的稳定，下部开挖后立即喷射混凝土，并按规定做好初期支护。每循环进尺0.6m。上中下断面采用塑料导爆管毫秒雷管微差起爆，爆破后上半断面采用挖装机扒碴入下半断面,再用侧卸式装载机装碴，自卸汽车运碴的无轨运输方式运至指定弃砟场。施工工序：在上一循环的超前支护防护下，弱爆破开挖第1部分，施作第1部分周边的初期支护：初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管），钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度；该部分开挖高度约3.1m，宽6.44m，超前于第2部分5-10m；弱爆破开挖第2部分。施作第2部分周边的初期支护：初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管），钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度；该部分开挖高度约2.5m，宽6.8m，滞后于第2部分5-10m；弱爆破开挖第3部分，施作第3部分边墙初期支护，即初喷混凝土，铺钢筋网，架立钢架（设锁脚锚管），钻设径向锚杆，复喷混凝土至设计厚度；该部分开挖高度约3.5m，宽6.42m，长度为10-15m；灌注仰拱与边墙基础；待仰拱初凝后，灌注仰拱填充部至设计高度；仰拱一次浇注长度为6-8m。根据监控量测分析，确定二次衬砌施作时机，铺设环+纵向透水盲沟、防水板+土工布，利用衬砌模板台车一次性灌注部（拱墙）衬砌。施工注意事项：隧道施工应坚持弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测的原则。尽可能减少洞口段的爆破，如不得已采用爆破应采用弱爆破。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。工序变化处之钢架（或临时钢架）应设锁脚钢管，且必须对锁脚钢管进行注浆，以确保钢架基础稳定，下台阶安全，防止塌方。钢架之间纵向连接筋按要求设置，及时施作并连接牢固。复合式衬砌在施工时，须按有关规范及参考图的要求，进行监控量测，根据监控量测的结果进行分析，确定灌注二次衬砌的时机及时调整支护参数，必要时可喷混凝土封闭掌子面。（2）施工注意事项隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。开挖方式均采用弱爆破或人工开挖。爆破时严格控制炮眼深度及装药量。工序变化处之钢架（或临时钢架）应设锁脚锚杆，且必须对锁脚锚杆进行灌浆，以确保钢架基础稳定。监控量测加工制作管棚钢管清理掌子面，画开挖断面施作超前支护、注浆开挖顶部，进尺同钢架间距喷射8cm砼封闭掌子面施作洞身锚杆架立拱部、临时钢架及横撑开挖部位，进尺同钢架间距一次拆除侧壁56米 施工仰拱混凝土及填充56米施作防水层浇注二次衬砌施作锚喷支护,闭合成环监控量测工钢拱架、钢筋网监控量测开挖侧部，进尺同钢架间距喷射8cm砼封闭掌子面施作洞身锚杆架立拱部、临时钢架及横撑开挖部位，进尺同钢架间距施作锚喷支护,闭合成环加工钢拱架、钢筋网开挖台阶，进尺同钢架间距架立拱部钢架施作锚喷支护开挖施作仰拱锚喷支护,闭合成环三台阶法施工工艺流程图4.3爆破设计4.3.1爆破参数（1）炮孔直径d主要考虑断面大小、炸药性能和钻孔速度来确定炮孔直径。目前我国多用3545 mm的炮孔直径。在具体岩石、隧道断面、炸药、孔深、钻孔设备条件下，存在最佳炮孔直径，使掘进所需钻爆和装岩总工时为最小。本隧道使用的是乳化炸药，光爆孔、辅助孔和掏槽孔炮孔直径均为d=42mm。本项目采用YT-28凿岩机。（2）装药直径j根据炸药性质，光爆孔药卷直径j=27 mm，重0.1kg，炮眼直径j=42 mm；掏槽孔及辅助孔药卷直径j=32 mm，重0.15kg，炮眼直径j=42 mm，采用光面爆破，维护围岩稳定。（3）炮孔深度L炮孔深度是决定掘进进度的重要因素。采用浅孔多循环还是深孔少循环，要根据具体条件进行具体分析，特别是围岩条件、爆破环境和允许装药量等。根据现场实际情况，遵循“短进尺、弱爆破”的施工原则，级围岩炮眼深度掏槽眼为1.1米，辅助眼0.8米、周边眼为0.8米，考虑爆破效率90%，每循环进尺为0.6m。（4）炮孔数目炮孔数目主要同隧道断面面积、岩石性质及炸药性能等因素有关，可按下式估算=3.3（45757）1/3=77.6本隧道级围岩炮眼数目N取78个。式中，为炮孔数目；为岩石坚固性系数；为隧道断面面积。焦庄隧道级围岩炮孔数量表序号围岩等级岩石坚固系数断面面积炮眼数备注1级457.078 注：岩石坚固系数查表所得。（5）单位耗药量根据普氏公式计算，即=1.1525（4/57）1/2/240=0.64 kg/m3。式中，为岩石坚固性系数；为隧道断面；为修正系数，其中为爆力。（6）光面爆破设计光面爆破不耦合系数K：光面爆破的不耦合系数为K= 42/32=1.3。炮孔间距a：a=400 mm。最小抵抗线W：W=600 mm。表1 光面爆破参数参数数值岩石种类装药不耦合参数D周边眼间距E（cm）最小抵抗线V（cm）相对距E/V周边眼装药集中度q（/m）硬岩1.251.50557070850.81.00.300.35中硬岩1.502.00456060750.81.00.200.30软岩2.002.50305040600.50.80.070.15注： 软岩隧道光面爆破的相对距宜取小值。级围岩炮孔布置图焦庄隧道级围岩开挖钻爆参数设计表序号炮眼名称眼深m眼数（个）装药量起爆雷管段别装药结构药卷（mm）每孔装药量（kg）小计（kg）上台阶1掏槽眼1.14连续32150-2.50.3751.512辅助眼0.88连续32150-1.50.2251.83、53周边眼0.816连续32150-1.50.2253.69、114底板眼0.85连续32150-20.31.5115总计338.4下台阶6辅助眼0.830连续32150-1.50.2256.751、3、5、7、9、117周边眼0.89连续32150-10.151.3598底眼0.85连续32150-1.50.2252.125139总计4510.225开挖面积上台阶18.3m2 中台阶13.6 m2 下台阶25.23m2炮眼密度 (上台阶)1.37个/ m2单位用药量 (上台阶)0.64Kg/ m3炮眼利用率 (上台阶)90%计划进尺0.6m4.3.2 装药结构设计 掏槽眼和崩落眼采用连续装药反向起爆装药结构。周边眼采用不耦合装药反向起爆装药结构，如图所示。装药结构图4.3.3 爆破网络设计爆破采用簇并联导爆管起爆网络。起爆网络由起爆器、导爆管、连接块和导爆管雷管等组成，如图所示。导爆管雷管导爆管起爆网络图4.3.4爆破参数的调整对于不同的围岩地段，在开始施工前，根据初拟的钻爆设计进行钻爆试验，通过试验，一方面检验爆破设计是否合理，检验爆破振动对已支护段是否危害，二是对爆破效果进行检验，对达不到爆破效果的，对爆破参数进行优化，并将试验形成总结报告，送监理工程师核批，作为正式钻爆的开挖依据，同时检验机号配备、劳力、组织循环作业安排是否合理，对施组进行优化。隧道爆破参数现场记录表工程名称：焦庄隧道出口 施工单位：中铁十一局连盐铁路项目经理部一分部序号装药结构周边眼辅助眼掏槽眼间距（cm）最小抵抗线深度（cm）个数间距（cm）深度（cm）个数掏槽位置掏槽形式123456789101112134.4爆破施工组织和施工工艺4.4.1施工组织（1）管理组织机构设置根据本工程沿线交通环境、工程特点和工程量分布情况，经理部设工程部、物资设备部、安质部、计财部、综合办公室。项目经理部管理组织机构如下：（2）部门职能分部项目经理为经理部的总负责人，负责该项目的全面工作。工程部负责整个工程的生产、进度、质量计划、试验、施工方案的编制等技术工作，以及施工质量检测、监督工作。物资部负责材料的采购、贮存、运输、发放、机械设备的调度维修、保养等工作。安质部负责项目的施工生产安全环保等工作。计财部负责项目的成本预测、计量支付、工程变更资金管理控制、成本核算工作。办公室负责项目的后勤管理及项目的规章制度的制定工作。为了安全、优质、按期完成本标段工程施工任务，保证安全落实到位，项目部组建安全领导小组机构。爆破施工组织如图所示。组长：（分部经理）陈红兵chchenhongbin副组长：（分部总工）胡先军副组长：（分部副经理）滑喜平计划部刘汉良计财部范廉喜物资部王鹏飞安质部杨洋工程部彭钰淞安全员王士兰爆破员刘配平爆破技术曲晓强开挖杨良湘二队李孔明保管员周兆武开挖陈湘群一队周而泉爆破施工工艺流程图放样布孔工艺流程图定位开孔钻 孔清 孔装 药瞎炮处理效果检查注意事项技术要求红漆准确绘出开挖断面轮廓线及炮孔位置误差5cm台车与隧道中线平行，就位后严格把握钻孔角度司钻工熟练操作工艺、流程及钻爆设计图，专人指挥周边孔外插角5交界台阶15cm高压风将炮孔清理干净不漏碴、不留石屑分片分区按设计药量自上而下进行，雷管对号入座堵塞长度30cm导爆管不能打结，注意连接根数，专人检查引爆雷管距自由段长度15cm查明原因，迅速果断按规程处理确保施工安全炮痕保存率及围岩破碎块度炮孔利用率周边孔开口误差5cm起 爆联起爆网路4.4.2施工工艺本项目爆破施工工艺如图所示。工艺要求如上图。4.4.2.1 钻眼钻眼作业应符合下列要求：（1）炮眼的深度和斜率应符合钻爆设计。（2）当采用手持凿岩机钻眼时，掏槽眼眼口间距和眼底间距的允许误差为5 cm；辅助眼眼口间距允许误差为10 cm；周边眼眼口位置允许误差为5 cm，眼底不得超出开挖断面轮廓线15 cm。（3）当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度及装药量，使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。（4）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。（5）采用手持凿岩机凿眼，当凿眼高度超过2.5 m时应配备与开挖断面相适应的作业台架进行凿眼；钻孔作业应定人定岗，尤其是左右侧周边眼司钻工不宜变动。提高光面爆破效果应采用下列技术措施：（1）周边轮廓线和炮眼的放样宜采用隧道激光断面仪或其它类似的仪器，尽量减少人工操作。周边轮廓线的放样允许误差应为2 cm。（2）周边眼间距与抵抗线的相对距离要合理，通常减小周边眼间距，爆破后轮廓成形好。（3）装药结构应均匀分布，眼底可相对加强一些。（4）周边眼开眼位置视围岩软硬稍作调整：硬岩在轮廓线上；软岩可向内偏移510cm。（5）尽量减小周边眼外插角的角度，孔深小于3 m时外插角的允许斜率宜为孔深的5；孔深大于3 m时外插角斜率宜为孔深的3；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。（6）当隧道断面较大或地表建筑物对振动要求较严时，可采用小导洞超前，隧道开挖以“层层剥皮”成形，既能减轻爆破振动，又可提高光面爆破效果。4.4.2 .2装药装药作业应符合下列要求：（1）爆破工装药前，应与班组长、领工员对装药开挖工作面附近及炮眼等进行全面检查，对检查出的问题及时处理。（2） 炮眼内岩粉应清理干净。（3）炮眼缩孔、坍塌或有裂缝时不得装药。（4）装药作业与钻孔作业不能在同一开挖工作面进行。装药结构应符合下列规定：（1）常用的周边眼装药结构有小直径连续装药、间隔装药、导爆索装药和空气柱状装药。一般情况下宜选用小直径连续装药或间隔装药结构；软岩可采用导爆索装药结构；当眼深不大于2 m时，可采用空气柱状装药结构。（2）为提高炸药的能量和爆破效果，应采用反向装药结构；在有瓦斯、煤尘爆炸危险的开挖工作面应采用正向装药结构。（3）周边眼按药卷直径不同应采用连续装药或间隔装药结构，其他眼应采用连续装药结构。装药作业应符合下列规定：（1）尽量采用装药机（有乳化炸药装药机、粉状炸药装药机）装药，以提高装药效率，减少不安全因素。（2）清孔：装药前，采用掏勺或压缩空气吹眼器清除炮眼内的岩粉、积水，防止堵塞，使用压缩空气吹眼器时应避免炮眼内飞出的岩粉、岩块等杂物伤人。（3）验孔：炮眼清理完成后，应采用炮棍检查炮眼深度、角度、方向和炮眼内部情况。发现炮眼不符合要求的，及时处理。（4）装药方法：验孔完成后，爆破工必须按作业规程、爆破设计规定的炮眼装药量、起爆段位进行装药。装药时要一手抓住雷管的脚线，另一手用木质或竹质炮棍将放在眼口处的药卷轻轻的推入炮眼底，使炮眼内各药卷间彼此密接，推入时，用力要均匀。（5）正向装药的起爆药卷最后装入，起爆药卷和所有的药卷的聚能穴朝向眼底；反向装药起爆药卷首先装入，起爆药卷和所有的药卷的聚能穴朝向眼外。（6）堵孔炮泥应满足下列要求：所有装药的炮眼应采用炮泥堵塞，不得用炸药的包装材料等代替炮泥堵塞。宜用炮泥机制作炮泥，炮泥配合比一般为1：3的粘土和沙子，加含有23食盐的水制成，炮泥应干湿适度。（7）封孔应满足下列要求：1）最初填塞的炮泥应慢慢用力，轻捣压实，以后各段炮泥应依次用力一一捣实。2）浅孔宜将余孔全部堵塞。3）炮眼深度小于1.0 m时，封泥长度不宜小于炮眼深度的1/2。4）炮眼深度超过1.0 m时，封泥长度不宜小于0.5 m。5）炮眼深度超过2.5 m时，封泥长度不宜小于1.0 m。6）光面爆破周边眼封泥长度不宜小于0.3 m。4.4.2.3 连线和起爆连线起爆作业应符合下列规定：（1）每次起爆前，爆破员必须仔细检查起爆网络。（2）在同一开挖断面上，起爆顺序应由内向外逐层起爆。（3）延发时间一般应采用孔内控制。（4）放炮员必须最后离开爆破地点，并必须在有掩护的安全地点进行起爆。（5）爆破前，确认无误后，方准下达起爆命令。放炮员接到起爆命令后，必须先发出爆破警号，至少等5 s，方可起爆。五、工程质量、安全、环保保证措施5.1工程质量保证措施(1)在测量过程中必须进行三级复核制，确保测量放样的准确。(2)严格进行原材料、构配件检验、试验和工程试验。用于施工的材料除必须具备产品质量保证书的要求外，还需进行抽样试验，试验结果合格后才能用于工程施工。(3)实行工序质量监控。一是监控工序活动的条件，即“人员、机械、材料、方法、环境”必须符合质量要求；二是监控工序活动效果的质量。(4)加强工程质量的自检、互检、专业检查，以确保工程过程质量控制。(5)严格监理