隧道全断面法掘进施工工法.doc

隧道全断面法掘进施工工法田景波 黄景海 唐国富 黑龙江畅捷桥梁隧道工程有限公司1工法特点全断面法是针对围岩等级比较好的断面施工，将整个断面一次挖出的施工方法，适用于较好岩层中的中、小型截断面的隧道。此法能使用大型机械，如凿岩台车、大型装碴机、槽式台车或梭式矿车、模板台车和混凝土灌筑设备、大型湿喷机械手等进行综合机械化施工。从施工造价及施工速度考虑，施工方法的选择顺序为：全断面法台阶法环形开挖留核心土法中隔壁法（CD法)交叉中壁法（CRD法）双侧壁导坑法；从施工安全角度考虑，其选择顺序应反过来。如何正确选择隧道施工方法，应根据实际情况综合考虑，但必须符合安全、快速、质量和环保的要求，达到规避风险、加快进度和节约投资的目的。1.1本工法是隧道掘进施工过程中经常采用和重点考虑的施工工艺，可有效提高工作效率，缩短工程的整体工期。1.2开挖断面与作业空间大、干扰小。1.3有条件充分使用机械，减少人力。1.4工序少，便于施工组织与管理，改善劳动条件。1.5开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。2适用范围本工法适用于围岩等级（-级）较好的隧道掘进方法和窄小断面隧道优先选择该掘进方法。选择此工法施工必须满足以下条件：2.1 围岩自稳性好，无地下水出露或者出露量不大。2.2采用大型机械配套作业，提高生产效率。2.3超前开挖时，应控制好开挖和衬砌之间距离。3工艺原理全断面掘进工法工艺原理是在隧道设计开挖轮廓范围内一次整体开挖和支护的施工方法，仰拱后续开挖也视为全断面施工。 图3-1全断面隧道施工工艺示意图4施工工艺流程及操作要点4.1 全断面法施工工艺流程（见图4.1-1）全断面法掘进施工工艺包括：施工准备阶段施工阶段出渣排险后续工作阶段。4.1.1施工准备阶段施工准备阶段包括：断面超前地质预报、施工图设计、围岩级别和实际围岩情况比对、全断面施工方案的确定、爆破设计等，还要做好人员、材料、机械储备和风水电的配合。图4.1-1施工工艺流程图4.1.2施工阶段施工阶段主要有：测量放样钻孔装药连接导爆索（线）人员设备清场安全检查确认起爆排烟排险爆破效果检查（补炮）出渣。4.1.3后续阶段后续阶段工作主要有：初期支护（包括拱架、锚杆、挂网片、喷射混凝土等）钻爆参数调整（爆破设计参数和钻孔角度调整等）新掘进循环开始。4.2施工操作要点 4.2.1 确定围岩等级相对较好（-级围岩）具备全断面法开挖客观要素，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。从安全角度考虑，选择全断面掘进施工方法需要谨慎，保守确定方案。 4.2.2现场具备全断面施工的人力和设备资源。有足够的工程技术人员和作业人员、有钻孔台车（凿岩台车）或自制作业台架及高效率装运机械设备。4.2.3 全断面施工需要做好爆破设计（预裂爆破和光面爆破）和安全保证应急预案。爆破设计和钻孔方案设计不是一成不变的，需要根据岩层的硬度、整体性和多次爆破经验效果对参数进行调整，追求最佳爆破效果。效果较好表征是：无超欠挖现象、预留半个孔痕迹、掌子面平整。5人员、材料与设备5.1人员劳动力准备隧道全断面施工需要较多具备相应施工能力的工程技术人员和有经验的专业施工队伍。超前地质预报人员、监控量测人员、安全管理人员、机械操作人员、辅助施工人员等需要密切配合，协作完成此项任务。施工现场劳动组织见劳动力配备表（表5.1-1）表5.1-1 劳动力配备表序号单项工程所需人数备注1管理人员2带班领导2安全、技术人员2各1人3风24水25电16钻工207炮工88测量人员345.2材料和设备5.2.1全断面法掘进所需材料主要是火工品，后续支护阶段需要拱架、锚杆、网片、喷射混凝土等。主要材料表见表5.2-15.2-1主要材料表序号材料名称备注说明1炸 药通常是选择40mm硝铵乳化炸药（防水）2雷 管单号毫秒雷管（延迟顺序起爆）和普通雷管3导爆索导爆索（俗称红线、光爆周边眼起爆用）4其 它起爆器、导线。5.2.2全断面掘进施工需要较大型设备配合，更可以发挥出设备效率，较大提高生产率。主要设备配备表见5.2-25.2-2主要设备配备表序号设备名称备注说明1台 架作业台架（人员工作平台）2风 钻根据实际可选择人工风钻或者多臂凿岩台车3装载机建议选择较大生产能力装渣设备提高效率4运输车翻斗车，根据运距配备。6 质量控制6.1引用标准JTG F60-2009 公路隧道施工技术规范CJJ2-2008城市桥梁工程施工与质量验收规范JTG F80/1-2004 公路工程质量检验评定标准GB6722-2015爆破安全规程6.2超欠挖质量控制6.2.1隧道开挖严格控制欠挖，拱脚、墙脚以上1m范围内断面严禁欠挖。有欠挖情况发生要及时补炮并调整下一循环爆破参数。6.2.2开挖过程中尽量减少超挖，不同围岩地质条件下的允许超挖值规定见表（6.2.2-1），平均超挖值计算公式见（公式6.2.2-2）平均超挖值=（超挖面积）/爆破设计开挖断面周长（不包括隧底） -公式6.2.2-2表6.2.2-1 平均和最大允许超挖值（mm）项 目规定值或允许偏差检查方法和频率拱部破碎岩、土（、级围岩）平均100，最大150水准仪或断面仪：每20m一个断面中硬岩、软岩（、级围岩）平均150，最大250硬岩（级围岩）平均100，最大200边墙每侧+100、-0尺量：每20m检查1处全宽+200、-0仰拱、隧底平均100，最大250水准仪：每20m检查3处备 注1.最大超挖值是指最大超挖处至设计轮廓线切线的垂直距离。2.表列数值不包括测量贯通误差、施工误差。3.炮孔深度大于3m时，允许超挖值可根据实际情况另行确定。6.2.3隧道开挖轮廓应按设计要求预留变形量，预留变形量大小宜根据监控量测信息进行调整。6.2.4超挖部分空间在支护前必须回填密实。6.3钻爆设计质量控制6.3.1隧道爆破必须采用光面爆破技术，施工前进行钻爆设计，并根据实际爆破效果及时对爆破设计参数进行调整。6.3.2爆破作业及火工品管理必须符合爆破安全规程（GB6722）相关规定。爆破器材必须具备有关的检验合格证书、技术指标及说明书。爆破器材运输应符合有关安全管理规定。6.3.3 钻爆作业应按照钻爆设计进行。炮眼的深度、角度、间距应按照设计要求确定，应符合下列精度规定：1）掏槽眼眼口间距误差和眼底间距误差不得大于50mm。2）辅助眼眼口排距、行距误差不得大于50mm。3）周边眼沿隧道设计断面轮廓线上间距误差不得大于50mm，周边眼外斜率不得大于50mm/m，眼底不超出开挖轮廓线100mm，最大不得超过150mm。4）内圈炮眼至周边眼的排距误差不得大于50mm，炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼宜采用相同斜率。5）严格控制欠挖。拱脚、墙脚以上1m范围内断面严禁欠挖。6.3.4钻眼完成后，应按照炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要求的炮眼进行重钻，经检查合格后才能装药。6.3.5装药前应将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净。已经装药的炮眼应及时堵塞密封。周边眼的堵塞深度不宜小于200mm.6.3.6采用电力起爆时，除了应该执行爆破安全规程（GB6722-2015）的有关规定外，还要符合下列规定：1）装药前点灯及电线应撤离开挖面（掌子面），装药时应用投光灯、矿灯、风灯照明。2）起爆主导线应敷设在电线和管路的对侧，不得已设在同一侧时，与轨道、管道等导体的间距必须大于1.0m，悬空架设。3）放炮前，应检查主线连接，确认起爆顺序无误后方可起爆。4）在地下水较深的地段，所用爆破器材应能够防水，连接线应采用塑料导线。敷设爆破网络时接头不得浸在水中，应加强接头的防水与绝缘处理。6.3.7隧道爆破可能影响到周围建筑物安全时，应监测围岩爆破影响深度以及爆破震动对周围建筑物的破坏程度。6.3.8爆破前，所有人员应撤离至安全地点。爆破后待洞内有害气体浓度符合规范要求后方可进入。6.3.9爆破作业应在上一循环喷射混凝土终凝不少于4h后进行。7 安全措施7.1施工过程中严格执行国家安全法律法规要求。7.2建立能够有效运行的安全保障体系，落实安全生产责任制。7.3编制详细的安全施工技术方案，包括钻爆安全、运输安全、用电安全、高空坠物、机械安全、防水防火等等专项安全方案。7.4对全体参加施工人员进行安全培训，使其熟悉每个工作环节的安全操作要点及注意事项。7.5配备必要的安全防护用品，如安全带、安全帽、电工鞋、防爆