洞身开挖技术交底.doc

福州市螺洲大桥南接线隧道工程分项工程技术交底分项工程名称: 隧道左幅平导洞身开挖 施工单位: 中铁十八局集团有限公司 日 期: 二一一年四月一日 施工技术交底书交底单位：中铁十八局集团有限公司福州市螺洲大桥南接线项目经理部 项目名称隧道洞身开挖桩 号ZK5+075ZK6+085YK5+060ZK6+105施工单位隧道一队编 号WHS-1-004一、编制依据1、福州市螺州大桥南接线隧道工程施工设计图2、现场勘察资料3、公路隧道施工技术规范4、公路隧道施工技术细则5、公路工程质量检验评定标准6、福建省高速公路隧道施工标准化指南二、施工准备及原则控制1、钻爆法开挖，采用自制台车和人工风枪钻眼，非电毫秒雷管光面爆破，并严格控制超欠挖。其ZFK0+285ZFK0+347共计62m按级围岩浅埋段支护参数进行支护；ZFK0+347ZFK0+410共计63m按级围岩深埋段支护参数进行支护；ZFK0+410ZFK0+445共计35m按级围岩深埋段支护参数进行支护；ZFK0+445ZFK0+460共计15m按级围岩扩挖段支护参数进行支护；ZFK0+460ZFK0+580共计120m按级围岩深埋段支护参数进行支护； ZFK0+580ZFK0+595共计15m按级围岩扩挖段支护参数进行支护；2、初期支护紧跟开挖面及时施作，减少围岩暴露时间，抑制围岩变形；喷砼采用湿喷工艺。3、加强地质超前预报和监控量测，以信息化施工手段指导施工。4、本隧道按新奥法原理组织指导施工。先行进行隧道洞口大管棚施工，并及时注浆，使洞口围岩的整体性增强，便于安全掘进。洞身施工采用短台阶法施工，上下台阶进度保持在510m，以求其稳定，并视施工过程和围岩量测数据变化情况，及时调整。确保开挖过程中围岩的稳定性，是保证小净距隧道按设计要求顺利完成的关键，为此，要遵守以下施工原则：（1）管超前。级围岩段和不良地质段，由于围岩自承力差，必须坚持在隧道掘进前，严格超前钢管先行进行的原则。（2）严注浆。注浆加固围岩是确保本隧道安全施工的一个重要手段，要精心、规范施工，确保注浆效果。（3）短进尺。循环进尺不得大于钢拱架间距的1.5倍。级坡积粉质粘土应尽量使用人工风镐辅以挖掘机开挖，避免对围岩扰动过大；若确需钻眼则选用一般风动凿岩机钻孔，严格控制装药量，采用弱爆破进行施工。（4）强支护。及时封闭掌子面，首先初喷4cm厚喷射砼，台阶长度控制在510m，初期支护紧跟掌子面。（5）快封闭。强调支护的时效性，快封闭是制服软弱围岩坍陷的有效措施。为此，对于级围岩除立即按设计要求进行初支外。（6）弱爆破。采用微震光面爆破技术，加强爆破震动监测，减轻爆破震动对围岩的影响，并确保已经施作了的初支、二衬的安全。（7）勤量测。通过精心、规范的监控量测和快速灵敏的信息反馈体系，随时掌握围岩和支护的变形情况，科学修正支护参数，及时修定施工方案，保证施工安全。精心监控量测，及时锚喷支护，实施微震爆破，采用短台阶法，分步、分层开挖，就会最大限度地减少施工对围岩的扰动。同时，在施工中，始终坚持支护、加固与爆破开挖相结合、爆破开挖与振动监测相结合，以数据指导施工，就一定能达到预期目的。三、施工工艺开挖采用上下台阶与多台阶法施工（见图1）。先护后挖，上台阶预留核心土环形开挖，微震光面爆破，机械出碴。施工时要严格遵守软弱围岩不良地质地段的施工原则，做到稳扎稳打，步步为营。 图1 开挖、支护施工步骤图开挖顺序说明：下列顺序是在施工辅助措施如超前小导管施工完成后进行。（1）开挖第一步（如），预留核心土（如）（2）对上部结构进行初期支护和临时支护（如），开挖核心土；（3）开挖第二步（如）；（4）对下部结构进行初期支护和临时支护（如）；步骤说明及关键工艺要求：（1）开挖主要以挖掘机和人工配合为主，局部辅以弱爆破施工，并尽量减少对地层的扰动。（2）及时封闭掌子面，首先初喷4cm厚喷射砼。（3）下台阶开挖视前步工序稳定情况进行。为防止上台阶初期支护下沉、变形，钢拱架底部采用混凝土垫块支撑。（4）台阶长度控制在510m，初期支护紧跟掌子面。1、主要施工方法(1)、小净距隧道钻爆施工：控制钻爆施工产生的震动、冲击对软岩特别是中夹岩的扰动及初期支护的影响是确保本隧道小净距施工的一个重点和难点，突破这一难题的核心是加强爆破震动监测，实施控制爆破。超前支护辅助施工措施是保证围岩开挖作业安全的前提，隧道超前预支护采用超前长管棚和超前小导管。施工应重点掌握好以下几点：一是布设范围、角度、深度应满足设计要求；二是应确保和钢架、系统锚杆的联合支护效果；三是采用注浆预加固时，要确保注浆效果；(2)、级围岩开挖应坚持短进尺、多循环的原则，掘进循环进尺应根据地质条件、施工水平及钢架支护间距确定。开挖应采用挖掘机和弱爆破施工，以尽量减少对地层的扰动。爆破要密打眼、少装药，药量按松动爆破计算，初选参数为：周边眼间距E0.3m，装药集中度q0.1Kg/m，炸药单耗0.20.4Kg/m3。开挖掌子面后及时喷砼封闭，以保证开挖面稳定。(3)、初期支护紧跟掌子面，施工应强调时效性和必要的刚度和强度。为防止拱架拱脚下沉、变形，要在拱脚下设置锁脚锚杆，钢架拱脚必须位于坚实的基础上，严禁拱脚悬空，确保岩面与拱架密贴及初喷质量。(4)、施工应严格按规范做好监控量测工作，随时掌握围岩及支护的变形情况，以便及时修正支护参数，改变施工方法；同时，应有较准确的超前地质预报。、级围岩开挖时的排水工作要认真做好，在保证排水畅通的同时，重点要对两侧临时排水沟铺砌抹面，防止基底软化。2、合理选择爆破方案为保证爆破方案、爆破设计的合理、科学性，我们采用的技术措施是：1 .爆破试验确定爆破参数 施工前首先要根据地质调查结果，选择有代表性的位置，采用利文斯顿爆破漏斗理论，进行现场爆破试验，提出爆破参数。.软弱围岩采用减轻地震动爆破技术，减轻地震动影响，减小对围岩的扰动。其施做要点是：、密打眼，少装药，并根据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量；计算式为：QmaxR3（VkpK）3/a式中：Qmax最大一段爆破药量，kg； Vkp安全速度，cms；取V=5cm/s； R爆破安全距离，m； K地形、地质影响系数； a衰减系数。K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。、加强爆破震动地震波测试，控制爆破振动速度；、跳段使用，段间隔时差控制在100ms左右。、根据以往施工经验，爆破产生大振速部位通常为：掏槽爆破、底板或底角爆破、周边光面（预裂）爆破，为此，采用的手段一是采用楔形复式掏槽技术；二是根据计算单响起爆药量，将底板眼、周边眼等，分段进行起爆。、采用周边光面爆破技术，减轻爆破对周边的扰动，控制超欠挖A、周边眼光爆参数的选择：包括周边眼间距E，炮眼密集系数m，最小抵抗线W，不耦合系数D，周边眼装药集中度q。根据设计提供地质资料，结合我集团以往施工经验，本隧道、级围岩初步设计周边眼光爆参数可按下表选取。 周边眼光爆参数表 表1 围 岩级 别装药不耦合系数D边眼间距E(CM)周边眼最小抵抗线W(CM)相对距E/W周边眼装药集中度(KG/M)2.02.5204040600.50.80.070.122.02.5204040600.50.80.070.12B、周边眼装药结构：本隧道周边眼爆破均采用不耦合装药结构。 C、破碎地段，周边眼采用钻密眼，人为切开一条缝不装药或隔孔装药措施。3、钻爆程序及标准、在钻眼前由测工用全站仪、钢尺相配合，采用五寸台阶法绘制挖断面轮廓线（用红油漆标画出轮廓线），然后按钻爆设计画出周边眼位置。经检查误差在允许范围内方可开钻。、钻眼按照不同孔位，钻工定点定位。钻工应熟悉钻爆设计图，能熟悉操作风钻，特别是周边眼，一定要有丰富经验的老钻工司钻，由专人指挥，确保周边眼准确的外插角，使两茬炮交界处端面连接顺直,同时根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度，保证炮眼底在同一平面上。、清孔及成孔检查钻眼完成后，应严格成孔检查。按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后才能装药爆破；装药前，用高压风、水将炮眼内泥浆冲洗干净。、装药装药须分量分组，按钻爆设计确定的装药量自上而下进行，雷管、炸药“对号入座”，要定人、定位、定段防止雷管断别的错乱造成瞎炮，所有炮眼均以炮泥堵塞，堵塞长度不小于20cm。、连接起爆网络按设计的连接网络实施。起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性。连接时要注意，导爆索的连接方向和两节点的牢固性，导爆索不能打结和拉细，各炮眼雷管连接次数应相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一把导爆管自由端10cm以上处，连接好后要由专人负责。、非点炮人员撤离到安全区才能引爆。爆破后，如有瞎炮，要由原装药人进行专门处理，并及时检查光爆效果，分析原因，调整爆破设计。4、相关技术要求、相关作业人员必须严格贯彻执行钻爆设计的主题思想。因围岩变化或其他客观需要调整钻爆参数，必须经过主管技术人员认可。、光面爆破标准a 断面轮廓与设计轮廓基本一致；b 周边眼痕迹保存率硬岩不小于80，中硬岩不小于70，软岩不小于60；c 杜绝欠挖，严格控制超挖量，使其控制在规范允许范围内；d 基本消灭两茬炮之间的错台；e 炮眼利用率不小于90。、周边眼位置必须布设在断面轮廓线上，允许误差5cm。、钻眼力求“准、平、齐”确保钻眼深度一致，深度允许误差5cm。、爆破工装药应按钻爆设计进行，不得人为随意增减药量，准确控制起爆顺序及周边眼装药，对于围岩坚硬地段可适当增加一卷作为底药，所有炮孔均应用炮泥塞，以保证爆破效果。爆破工装药前应检查钻眼质量，对不合格孔眼有权要求开挖工重钻，直至符合要求为止。、测工必须精确控制断面中线、标高，准确绘断面轮廓线。5、钻孔设计隧道工程采用浅孔炮眼爆破法，级围岩以台阶法施工进行钻爆设计，其开挖断面50.58m2，月进尺计划180m，每月掘进施工按28天计，三班三循环作业，炮眼利用率为90，采用硝铵炸药，其钻孔设计如下：、掏槽眼型式采用垂直楔形掏槽掏槽眼：针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，降低炸药消耗，节省钻眼工作量，宜先在开挖断面的适当位置（一般在中央偏下部）布置几个装药量较多的炮眼，其作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造出新的临空面。掏槽效果的好坏，直接影响到整个隧道断面爆破进尺及爆破效果。根据掏槽眼与开挖面的关系、掏槽眼的布置方式、掏槽深度以及装药起爆方式的不同，可将掏槽方式分为直眼掏槽、斜眼掏槽及直眼斜眼混合式掏槽，根据隧道断面较大的实际情况，本设计采用垂直楔形斜眼掏槽，三对掏槽眼，为增强爆破效果，增设3个102大孔中空眼，不装药，仅作为掏槽临空面之用。掏槽眼用来先掏出开挖面上的一部分岩石，增加拟爆破岩体的临空面，改善其他炮眼的爆破条件提高爆破效果。上图中黑色圆圈代表掏槽眼，旁注数字为毫秒延迟雷管段别。102中空眼提供临空面，不装药。、计算炮眼数目：N= ，其中：开挖面积S50.58m2单位耗药量q1.0kg/m30.67，0.78则N50.58*1/（0.67*0.78）97个、计算每一循环炮眼深度L180/（28*3*0.9）2.4m（每一循环进尺为2.16m）掏槽眼深度L掏2.4m+0.2m2.6 m辅助眼：辅助眼用以扩大掏槽眼的体积，为周边眼爆破创造有利条件。辅助眼应交错均匀地布置在周边眼与掏槽眼之间，并垂直于开挖面打眼，力求爆破下的石碴块体大小适合装碴的要求。辅助眼、顶眼深度L辅、顶2.4m周边眼：周边眼是指超前开挖断面上沿边缘轮廓线布设的炮眼。沿隧道周边开挖轮廓线布置的炮眼称为周边眼，其作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。按其位置不同，又可分为帮眼、顶眼、底眼。本设计采用计算及图解法求得周边眼数目为84个。 周边眼深度；L周2.4m、装药结构设计严格按设计的装药结构和药量装药，装药时应使用专门的炮棍装药，炮棍可选用木制、竹制或塑料材料，不准使用铁制。炮棍要直顺、顶端要齐平，直经比炮孔直径稍小，并保证装药时不损坏导爆管或雷管脚线。为满足不同部位的爆破要求，装药的密度要求不同，当需提高装药密度时，药卷可一节一节的装并随即捣实，使药与眼壁间不留缝隙。要降低装药密度时，可采用间隔装药、小直径药卷或几个药卷同时装入后再推进。周边眼的装药结构：周边眼的装药结构是实现光面爆破的重要条件，严格控制周边眼装药量，采用合理的装药结构，尽量使炸药沿孔深均匀分布。施工时采用不偶合装药结构即采用32200小直径炸药间隔装药结构，炮眼直径为40mm，不偶合系数一般在1.42.0范围内，如下图所示。周边眼装药结构其余炮眼均采用连续装药结构，装药后将炮泥堵塞在与炸药相接的部位，实践证明，这种堵塞方法比堵在眼口的爆破效果好，如下图所示。其余炮眼装药结构装药采用手工方式进行，10人在清孔完毕后开始装药。使用炮棍装药。炮棍可以使用木头、竹杆和塑料制作，必要时可以在炮棍头上安装铜套或铜制尖端。炮棍应具备足够的长度，插入炮眼底部后外部应具备不少于30cm的富余量。任何情况下严禁使用铁器制作炮棍和炮棍头。本设计周边眼采用不偶合间隔装药结构，其他眼装药结构采用不偶合连续装药结构，反向起爆。装周边眼时按设计要求将药卷捆扎在削好的竹片上，清孔后将竹片连带炸药整根装入；辅助眼装药时首先将已经按设计段别插入导爆管（含雷管）的起爆药卷装入孔底，并使雷管聚能穴朝向孔口方向，然后其他药卷按设计数量依次装入，并用炮棍捣实；9个掏槽眼中3个102mm中空眼提供临空面，不装药，其他6个炮眼装药时在装入起爆药卷之前首先装入一卷药卷，然后象装辅助眼一样将起爆药卷、其他药卷依次装入并捣实。、填塞设计堵塞长度按相关规范要求，长度取50倍钻孔直径，不小于20cm。填塞材料可以使用砂土、粘土或凿岩时的岩粉，应防止混进石块砸坏爆破网路。填塞时，不得将雷管上的导爆管拉得过紧，以防被堵塞材料损坏。堵塞过程中要不断检查起爆线路，防止因堵塞损坏起爆线路而引起瞎炮。堵塞的作用在于使炸药得到良好的效果，同时改变爆后气体，堵塞的好坏还直接影响到装药量的多少。堵塞材料选用砂粘土，并有一定的含水率。 、起爆网络设计 起爆顺序：起爆前10分钟，电话通知洞外停止通风，爆破后恢复通风排烟。掏槽眼毫秒延时雷管段别自中心向外依次为1、3、5段，辅助眼雷管段别依次为7、9、11、13、段，周边眼采用15段。采用塑料毫秒延期导爆管雷管，孔内延期起爆法一次全断面起爆。除周边眼采用不偶合间隔装药外，其余均采用不偶合连续装药，反向起爆方式。装药完毕后开挖面分区将塑料导爆管簇联，最后再用塑料导爆管级联成一束，两发纸壳铁脚线电雷管同时点火起爆。起爆网络设计图附后。在进行爆破时，所有人员务必撤离至安全地点。主要考虑爆破冲击波对人员的安全，根据隧道工程施工经验，参考爆破安全规程，爆破安全距离取200m。非点炮人员撤离安全区后才能引爆。爆破后，如有瞎炮，要进行专门处理，并及时检查光爆效果，分析原因，调整爆破设计。四、超前地质预报本隧道开挖断面跨度较大，且存在破碎带影响，为保证施工安全，采用地质超前预报技术，并根据预报结果选择合理的施工方法。1、经过比选，我们选用短距离地质预报系统。2、地质素描开挖后通过对围岩类别、岩性判断，围岩风化变质情况、节理裂隙、产状、断层和形态、地下水等工程和水文地质情况进行观察和测定后，绘制侧面、掌子面地质素描图，并结合超前地质预报资料来推断地质情况，据以指导施工。3、钻机超前钻孔钻孔台车钻孔钻速测试方法是利用钻速记录、冲洗液变化、岩屑和岩粉变化进行判断的预测方法。4地质预报的内容对照设计单位提供的地质资料，预报地质条件的变化情况及对施工的影响程度；可能出现塌方、滑动影响施工时，预报其部位、形式、规模、发展趋势，并提出处理措施；隧道将要穿过不稳定岩层、较大断层，需施工部门改变施工方法或做应急措施时的预报；预报可能出现突然涌水地点、涌水量大小对施工的影响；岩体突然开裂或原有裂隙逐渐加宽时，预报其危害程度；在位移量测中发现围岩变形速率加快时，预报对围岩稳定性的影响程度。五、监控量测监控量测是新奥法施工的重要组成部分。规范进行监控量测施工可随时掌握围岩和支护系统的力学动态，便于日常管理；对量测数据分析处理，进行信息反馈，对已开挖、支护段的力学状态进行评价， 隧道现场监控量测项目及量测方 表4序号项目方法及工具测点布置量测频率1-15天16天-1月1月-3月3月以后1必测项目洞内地质和支护状况观察地质罗盘及规尺开挖后及初期支护后进行每次爆破后进行2周边位移收敛计级围岩地段5-10米一个断面级围岩地段10-20米一个断面级围岩地段20-50米一个断面1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月3拱顶下沉水平仪及水准尺、钢尺4地表下沉水平仪及水准尺V级围岩地段5-10米一个断面IV级围岩地段10-20米一个断面开挖面距离量测断面2B时，1-2次/开挖面距离量测断面5B时，1 /2天开挖面距离量测断面5B时，1/周5选测项目围岩压力及两层支护间压力压力盒每个代表性地段一个断面，每个断面15-20个测点1-2次/天1次/2天1-2次/周1-3次/月6钢支撑内力支柱压力计或测力计每10榀钢支撑一组7支护、衬砌内应力和裂缝应变计，应力计及测缝计每个代表性地段一个断面，每个断面11个测点8锚杆抗拔力锚杆测力计及拉拔器每10米一个断面，每个断面至少3根锚杆-可及时提供准确数据和可靠预测，在有险情时及时采取必要补救措施，对下步施工参数进行调整，确保隧道采用信息化手段施工，确保施工安全。监控量测项目及量测方法详见表4.注：B为隧道开挖宽度。1、监控量测施工流程：详见图42、测试要点a.洞内外地质和支护状况观察洞内主要观察工作面状态、围岩变形、风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况以及初期支护效果。观察后及时绘制地质素描图，填写工作面状态记录表和围岩类别判定卡。对已施工区段喷砼、锚杆、钢支撑的状况每天至少观察一次；洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边仰坡的稳定以及地表水渗透等的观察。 图4 监控量测施工流程图图5 地表下沉量测测点布置图b.地表下沉隧道洞顶地表沉降应在隧道尚未开挖前就开始进行，借以获得开挖过程中全位移曲线。地表沉降监测可采用普通水平仪，配合水平尺进行，测点和拱顶下沉量测应布置在同一断面上。地表下沉量测断面布置详见图5c.周边位移、拱顶下沉量测图6下沉量测测线布置图周边位移采用收敛仪及专用测点量测，拱顶下沉量测采用精密水准仪配合水准尺、钢尺进行，两者在同一量测断面内进行，测线具体布置见图18。3、量测数据的处理和应用a.施工时，将各项量测情况填入量测记录中，及时绘制位移-时间曲线和相关图表，并注明当前施工工序及开挖面离量测断面的距离。 b.稳定性判别 当位移-时间曲线趋于平缓时，进行数据处理和回归分析，推算最终位移和变化规律；当位移-时间曲线出现反常的急骤变化时，表明此时的围岩、支护系统已处于不稳定状态，必须立即停止开挖、对危险地段加强支护，确保已开挖段的安全。 以各类围岩允许